Фізики навчилися керувати світлом за допомогою плазми

Група американських дослідників з Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса протягом декількох років працювала над проектом реалізації реакції термоядерного синтезу шляхом стиснення речовини потужними лазерними імпульсами. Ще недавно промені контролювалися особливими лазерно-індукованими структурами в плазмі, які виступають як системи потужних дзеркал. Однак для успішного проведення експерименту було потрібно також знайти спосіб управління поляризацією інтенсивних пучків.

Фізики навчилися керувати світлом за допомогою плазмиВідомо, що можливість управління світловою поляризацією є важливим чинником у різних експериментальних установках, де вивчається світло. Але на практиці часто виходило так, що потужні лазери просто руйнували пристрої поляризації. Щоб вирішити проблему, американські фізики запропонували змінити поляризацію пучка, з’єднавши його з іншим пучком променя всередині плазми. Оскільки плазма вже сама по собі є зруйнованої субстанцією, то інтенсивні лазерні промені ніяк не можуть пошкодити її.

У своєму експерименті вчені вивчали так званий «пробний» промінь, що знаходиться в плазмі і збігається з іншим, більш потужним, променем «накачування». Обидва промені поширювалися в горизонтальній площині в одному і тому ж напрямку. Кожен промінь має своє поле, яке «розгойдує» електрони і іони плазми. Оскільки поле характеризується постійною зміною напряму, то середня сила, яка впливає на заряджені частинки, не відрізняється від нуля. У той же час якщо працюють обидва променя одночасно, то через їх інтерференції мають місце мінімум і, відповідно, максимум електричного поля. Просторові зміни електричного поля здатні міняти і щільність плазми. Однак властивості початкового «пробного» променя в свою чергу також виявляються під впливом змін плазми, при цьому промінь сам є ініціатором варіацій щільності.

Для управління поляризацією «пробного» променя вчені запропонували два способи, які передбачають використання хвиль щільності. У першому випадку для променя «накачування» підбирається така частота, при якій підсумковий сигнал збуджує хвилю плазми. Під час проходження «пробного» потоку через хвилю густини плазми при наявності другого променя «накачування» параметри першого променя будуть змінюватися відповідно до параметрів променя «накачування», і «пробний» потік послабиться. Спостерігати такий ефект можливо тільки в тому випадку, якщо напрямок поляризації обох потоків буде паралельним.

У другому випадку обидва променя підбираються таким чином, щоб їх частоти збігалися. В результаті різниця щільності в статичній плазмі послаблює поляризоване вертикально світло в порівнянні з іншим, горизонтально поляризованим, пучком. Така особливість може застосовуватися для зміни кута поляризації і заміни світла лінійної поляризації на світло з круговою поляризацією.

You may also like...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *