Laser, který odklání údery blesků

V současnosti u většiny výkonných laserů pracujících v pozemských podmínkách dochází k podstatnému zeslabení intenzity jejich paprsku už v poměrně malé vzdálenosti od zdroje. Příčinou tohoto jevu je naše hustá atmosféra, která laserové paprsky výrazně rozptyluje a ohýbá a činí tak už v prostorovém měřítku několika metrů. Ani fokusací paprsku na tom nelze mnoho změnit. Pracovníci z Arizonské univerzity a z Univerzity střední Floridy však přišli s novou metodou, jak laserům prodloužit účinný dosah.

Místo jednoho paprsku laserového záření nyní laser bude vysílat paprsky dva. Hlavní intenzivní a úzce fokusovaný paprsek bude vložen do druhého paprsku, který bude méně intenzivní a širší. Druhý paprsek, který dostal název “oblekový” (dress), bude nyní podporovat centrální primární paprsek laseru a bude mu během cesty průběžně doplňovat energii.

Vedoucí pokusů s tímto dvojitým laserovým paprskem Maik Scheller podstatu metody osvětlil na analogii se dvěma letadly, které společně letí stejným směrem. “Oblekový paprsek” se k primárnímu paprsku chová jako tankovací letadlo k malé stíhačce. Tanker stíhačce průběžně doplňuje palivo za letu, zároveň s tím, jak malá stíhačka své palivo rychle spaluje. Výsledkem je efektivní samofokusace vnitřního paprsku laserového světla podél jeho dráhy.

Americký tým přitom pracoval s extrémně krátkými laserovými pulsy, jejichž trvání se měřilo v jednotkách tzv. femtosekund. Jedna femtosekunda představuje 10 na minus patnáctou sekundy. Vědci si od prodlužování dosahu intenzivních laserových paprsků slibují možnost detekce různých jevů a předmětů v atmosféře minimálně na vzdálenost desítek metrů i více. Tím však možnosti laserů s centrálním paprskem obaleným vnějším druhým paprskem nekončí.

Silný laserový paprsek vytváří v atmosféře podél své dráhy kanály ionizované plazmy. Tato plazma vzniká pochopitelně z plynů obsažených ve vzduchu. Plazmové kanály jsou zároveň oblastmi s velmi vysokou elektrickou vodivostí. A blesky či elektrické výboje se šíří, jak známo, cestou “nejmenšího odporu” čili právě přes oblasti s největší vodivostí. Proto by dostatečně výrazné plazmové kanály mohly teoreticky ovlivnit tvar dráhy blesků. Cílená laserová palba za bouřky pak v nějaké oblasti vytvoří ve vzduchu paralelní vodivé plazmové kanály, které změní dráhy blesků a odkloní je do bezpečné vzdálenosti.

Zdroje: Phys.Org, Photonics.com, Nature Photonics