Манипулирование светом при помощи плазмы

Схематическое изображение эксперимента, в рамках которого были предложены способы управления поляризацией мощного лазерного излучения. (кликните картинку для увеличения)

Схематическое изображение эксперимента, в рамках которого были предложены способы управления поляризацией мощного лазерного излучения. (кликните картинку для увеличения)

19.11.2014 (16:34)
Просмотров: 1469
Рейтинг: 2.00
Голосов: 2

Теги:
плазма, свет, лазер,
Естественные науки >> Физика






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Манипулирование поляризацией света является ключевым навыком для многих оптических экспериментов. Но часто используемые лазеры настолько мощны, что они могут просто уничтожить обычные поляризационные устройства. В своей последней работе группа ученых из США показала, что теоретически поляризацию пучка можно изменить, соединив его с другим лучом внутри плазмы. Мощный лазер может повредить обычную оптическую аппаратуру, «вырывая» электроны из атомов, но плазма уже «разрушена», таким образом, ей не могут повредить интенсивные пучки, использующиеся даже в экспериментах по получению термоядерной энергии.

Исследователи из National Ignition Facility в Lawrence Livermore National Laboratory (США) в течение нескольких лет работали над воплощением в реальность реакции термоядерного синтеза, сжимая вещество при помощи импульсов мощных лазеров. До недавнего времени они контролировали лучи при помощи частично лазерно-индуцированных структур в плазме, которые действуют, как мощные зеркала. Но для нужд эксперимента необходимо было найти способ управлять также поляризацией этих интенсивных пучков. Стоит отметить, что работа ученых – не единственная сфера, где такой навык был бы полезен. Также контроль поляризации может использоваться для нового поколения компактных ускорителей электронов, которые сейчас находятся на стадии разработки.

Для решения своей задачи ученые изучали поведение некоторого «пробного» луча в плазме, когда он совпадает с более интенсивным лучом «накачки», распространяющимся в том же направлении в горизонтальной плоскости. Поле каждого из лучей непрерывно раскачивает электроны и ионы в плазме, но поскольку оно постоянно изменяет направление, усредненная по времени сила, действующая на заряженные частицы, равна нулю. Однако, когда два луча (т.е. два поля) действуют одновременно, в результате их интерференции образуются области максимума и минимума электрического поля. Такое пространственное периодическое изменение электрического поля ведет к изменению плотности плазмы. При этом свойства «пробного» луча подвержены влиянию изменений в плазме, несмотря на то, что он позволяет формировать эти вариации плотности.

В своей последней работе команда описала два способа использования волн плотности в плазме для управления поляризацией «пробного» луча. Первая схема подразумевает выбор частоты луча «накачки» таким образом, чтобы результирующий сигнал возбуждал стоячую волну в плазме (наподобие звуковой стоячей волны). Анализ показывает, что при прохождении «пробного» луча через волну плотности плазмы в присутствии луча «накачки», его параметры будут преобразовываться в соответствии с характеристиками луча «накачки», что ослабляет луч. При этом преобразование будет работать, только если поляризации двух лучей параллельны. Любой вариант «пробного» луча с перпендикулярной поляризацией пройдет через плазму без изменений (т.е. плазма действует, как традиционный поляризационный фильтр).

Вторая схема подразумевает подбор «пробного» луча и луча «накачки» с одинаковой частотой. В результате вариации плотности в статической плазме ослабляют вертикально поляризованный «пробный» свет по сравнению с горизонтально поляризованным. Эта особенность может использоваться для поворота угла поляризации или замены света с линейной поляризацией (т.е. с фиксированным направлением поляризации) на луч с круговой поляризацией.

Предложенные теоретические идеи планируется проверить на эксперименте в начале следующего года. Подробные результаты работы опубликованы в журнале Physical Letters Review.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное


Rambler's Top100