СОЗДАНИЕ ПРОТЯЖЕННЫХ ПЛАЗМЕННЫХ КАНАЛОВ В АТМОСФЕРЕ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
СОЗДАНИЕ ПРОТЯЖЕННЫХ ПЛАЗМЕННЫХ КАНАЛОВ В АТМОСФЕРЕ ДЛЯ
НАПРАВЛЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ИЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Â.Ä. Çâîðûêèí, âåä. íàó÷. ñîòð. Ôèçè÷åñêîãî èíñòèòóòà Àêàäåìèè íàóê (ÔÈÀÍ)
èì. Ï.Í. Ëåáåäåâà, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê
À.Î. Ëåâ÷åíêî, íàó÷. ñîòð ÔÈÀÍ
È.Â. Ñìåòàíèí, çàâ. ñåêò. ÔÈÀÍ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê
Í.Í. Óñòèíîâñêèé, ñò. íàó÷. ñîòð. ÔÈÀÍ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê
 ñòàòüå îïèñûâàþòñÿ ñïîñîáû ñîçäàíèÿ ïðîòÿæåííûõ èîíèçîâàííûõ òîêîïðîâîäÿùèõ
êàíàëîâ â àòìîñôåðíîì âîçäóõå ñ ïîìîùüþ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ è ïåðñïåêòèâû èõ èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ íàïðàâëåííîé ïåðåäà÷è ýíåðãèè ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ èëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ïëàçìåííûé êàíàë, áåñïðîâîäíàÿ ïåðåäà÷à èìïóëüñîâ òîêà, ÓÔ ëàçåð, àêòèâíàÿ ìîëíèåçàùèòà, êàíàëèðîâàíèå ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ.
Ââåäåíèå. Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî âàæíûõ ïðèêëàäíûõ çàäà÷, â êîòîðûõ òðåáóåòñÿ ñîçäàíèå
ïðîòÿæåííûõ ýëåêòðîïðîâîäÿùèõ ïëàçìåííûõ êàíàëîâ â àòìîñôåðíîì âîçäóõå. Ñðåäè íèõ
èíèöèèðîâàíèå ïðîòÿæåííûõ âûñîêîâîëüòíûõ ðàçðÿäîâ, â òîì ÷èñëå äëÿ óïðàâëåíèÿ ìîëíèåâûìè ðàçðÿäàìè [1, 2], ïåðåäà÷à ýëåêòðè÷åñêîé ìîùíîñòè è èìïóëüñîâ òîêà ÷åðåç ïðîâîäÿùèé êàíàë, à òàêæå ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ÑÂЧ è ðàäèî÷àñòîòíîãî äèàïàçîíîâ
ïî èñêóññòâåííîìó ïëàçìåííîìó âîëíîâîäó äëÿ óìåíüøåíèÿ èõ åñòåñòâåííîé ðàñõîäèìîñòè
ïðè òðàíñïîðòèðîâêå ê óäàëåííûì îáúåêòàì. Íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì äëÿ ñîçäàíèÿ ïðîòÿæåííûõ èîíèçîâàííûõ òîêîïðîâîäÿùèõ êàíàëîâ ÿâëÿåòñÿ ëàçåðíîå èçëó÷åíèå, îáëàäàþùåå
ðåêîðäíî ìàëîé óãëîâîé ðàñõîäèìîñòüþ, à ñëåäîâàòåëüíî, è íåáîëüøèìè ýíåðãåòè÷åñêèìè
çàòðàòàìè íà åäèíèöó äëèíû êàíàëà â âîçäóõå.
Èñòîðèÿ âîïðîñà. Èñïîëüçîâàòü ìîùíûå ëàçåðû äëÿ ñîçäàíèÿ ïëàçìåííûõ àíòåíí è âîëíîâîäîâ áûëî ïðåäëîæåíî åùå â 1960-å ãã. [3, 4]. Âàæíóþ ðîëü ïðè ýòîì èãðàëî ÿâëåíèå
ñàìîôîêóñèðîâêè ìîùíîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ, ïðåäñêàçàííîå â 1961 ã. Ã.À. Àñêàðüÿíîì
è âïåðâûå íàáëþäàâøååñÿ â 1965 ã. [5]. Ïåðâûå ýêñïåðèìåíòû íà÷àëèñü íåñêîëüêî ïîçäíåå
[6–8], ïî ìåðå ðàçâèòèÿ ëàçåðíîé òåõíèêè, è îãðàíè÷èëèñü èíèöèèðîâàíèåì ïðîòÿæåííûõ
ýëåêòðè÷åñêèõ ðàçðÿäîâ.  ýòèõ ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëèñü èìïóëüñíûå Nd (äëèíà âîëíû 1,06 ìêì) è ÑÎ2-ëàçåðû (10,6 ìêì). Ðàçðÿä ðàçâèâàëñÿ â õîäå ëàâèííîé èîíèçàöèè âîçäóõà ýëåêòðîíàìè â ëàçåðíîé èñêðå, îáðàçîâàííîé ñôîêóñèðîâàííûì èçëó÷åíèåì ëàçåðà,
ò. å. ïðè îïòè÷åñêîì ïðîáîå àòìîñôåðíîãî âîçäóõà. Ïðÿìàÿ ìíîãîôîòîííàÿ èîíèçàöèÿ àòîìîâ êèñëîðîäà è àçîòà ñ ïîòåíöèàëàìè èîíèçàöèè 12,06 ý è 15,58 ý äëÿ èçëó÷åíèÿ
Nd-ëàçåðà ñ ýíåðãèåé êâàíòà 1,17 ý ìàëîñóùåñòâåííà, à äëÿ áîëåå äëèííîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ ÑÎ2-ëàçåðà ñ ìàëîé ýíåðãèåé êâàíòà 0,117 ý îíà âîîáùå ïðåíåáðåæèìî ìàëà.
Ïðåèìóùåñòâà ÓÔ-ëàçåðîâ. ÓÔ-ëàçåðíîå èçëó÷åíèå îáëàäàåò öåëûì ðÿäîì ïðåèìóùåñòâ
äëÿ ñîçäàíèÿ îäíîðîäíûõ ïðîòÿæåííûõ èîíèçîâàííûõ êàíàëîâ â âîçäóõå ïî ñðàâíåíèþ ñ
èçëó÷åíèåì ÈÊ è âèäèìîãî äèàïàçîíîâ [9–11]. Âî-ïåðâûõ, ïðåäåëüíàÿ (äèôðàêöèîííàÿ)
ðàñõîäèìîñòü ïó÷êà KrF-ëàçåðà â 40 ðàç ìåíüøå, ÷åì äëÿ CO2-ëàçåðà, âñëåäñòâèå ÷åãî ïðè
îäèíàêîâûõ íà÷àëüíûõ ðàçìåðàõ ïó÷êîâ äëÿ äîñòèæåíèÿ çàäàííîé èíòåíñèâíîñòè â äàëüíåé
çîíå â ñëó÷àå ÓÔ-èçëó÷åíèÿ òðåáóåòñÿ â 1600 ðàç ìåíüøàÿ ìîùíîñòü. Âî-âòîðûõ, ÓÔ-èçëó÷åíèå ìîæåò ñîçäàâàòü ðàâíîìåðíóþ èîíèçàöèþ âîçäóõà âäîëü òðàññû ðàñïðîñòðàíåíèÿ ëàçåðíîãî ïó÷êà áåç îïòè÷åñêîãî ïðîáîÿ âîçäóõà. Ïðè áîëüøîé ýíåðãèè êâàíòîâ h ν = 5 ýÂ
èçëó÷åíèå KrF-ëàçåðà ðîæäàåò ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû â ïðîöåññàõ òðåõôîòîííîé èîíèçàöèè
16
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
ìîëåêóë êèñëîðîäà Î2 è ÷åòûðåõôîòîííîé èîíèçàöèè àçîòà N2, â ðåçóëüòàòå ÷åãî âîçìîæíà
ýôôåêòèâíàÿ èîíèçàöèÿ âîçäóõà â ïðåäïðîáîéíîì ðåæèìå. Îïòè÷åñêèé ïðîáîé âîçäóõà,
îáóñëîâëåííûé ïðîöåññàìè ëàâèííîé èîíèçàöèÿ, äëÿ ÓÔ-ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ðàçâèâàåòñÿ
ïðè çíà÷èòåëüíî áîëåå âûñîêèõ èíòåíñèâíîñòÿõ. Íî äàæå â ñëó÷àå òàêîãî ïðîáîÿ ïëîòíîñòü
ýëåêòðîíîâ â ïîëíîñòüþ îäíîêðàòíî èîíèçîâàííîé ïëàçìå Ne = 2,7×1019 ñì–3 îêàçûâàåòñÿ
22
–3
ïî÷òè íà äâà ïîðÿäêà ìåíüøå êðèòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ýëåêòðîíîâ (1,6×10 ñì äëÿ èçëó÷åíèÿ ñ λ = 248 íì).  ðåçóëüòàòå ýòîãî âîçäóøíàÿ ïëàçìà áóäåò ïðîçðà÷íà äëÿ ÓÔ-èçëó÷åíèÿ, è îíî ìîæåò òðàíñïîðòèðîâàòüñÿ âäîëü ïðîòÿæåííîé òðàññû.
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû è ïåðñïåêòèâû. Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷è íàïðàâëåííîé ïåðåäà÷è
ýíåðãèè ïî ïðîòÿæåííûì ïëàçìåííûì êàíàëàì â àòìîñôåðíîì âîçäóõå êàíàëû äîëæíû îáëàäàòü äîñòàòî÷íîé ýëåêòðè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòüþ, îïðåäåëÿåìîé êîíöåíòðàöèåé ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ. Íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì èîíèçàòîðîì âîçäóõà äëÿ ñîçäàíèÿ ïðîòÿæåííûõ
ïëàçìåííûõ êàíàëîâ ïðåäñòàâëÿåòñÿ ÓÔ-ëàçåðíîå èçëó÷åíèå (ñì. âûøå).
Ïðîâîäèìîñòü ëàçåðíî-èíäóöèðîâàííîãî êàíàëà. Ïðîöåññû èîíèçàöèè (è ïîñëåäóþùåé ðåêîìáèíàöèè) àòìîñôåðíîãî âîçäóõà ïîä äåéñòâèåì 20 íñ ÓÔ-èìïóëüñîâ áûëè èçó÷åíû â
6
10
2
øèðîêîì äèàïàçîíå èíòåíñèâíîñòåé I = 3×10 ÷7×10 Âò/ñì KrF-ëàçåðà ñ äëèíîé âîëíû
λ = 248 íì [12, 13]. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 1.
Âèäíî, ÷òî ñóùåñòâóþò äâå îáëàñòè, îòëè÷àþùèåñÿ õàðàêòåðîì çàâèñèìîñòè êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ Ne îò èíòåíñèâíîñòè I. Ïðè ñðàâíèòåëüíî âûñîêèõ èíòåíñèâíîñòÿõ
8
10
2
11
2
I = 3×10 ÷7×10 Âò/ñì (íî íèæå ïîðîãà îïòè÷åñêîãî ïðîáîÿ âîçäóõà ~ 10 Âò/ñì ) ýòà
2
çàâèñèìîñòü èìååò âèä Ne ~ I , õàðàêòåðíûé äëÿ äâóõñòóïåí÷àòîãî ïðîöåññà äâóõêâàíòîâîãî
âîçáóæäåíèÿ êèñëîðîäà â ïðîìåæóòî÷íîå ñîñòîÿíèå ñ ïîñëåäóþùåé áûñòðîé îäíîêâàíòîâîé
6
8
2
èîíèçàöèåé. Â îáëàñòè íèçêèõ èíòåíñèâíîñòåé 3×10 ÷3×10 Âò/ñì íàáëþäàåòñÿ ëèíåéíàÿ
çàâèñèìîñòü Ne ~ I , êîòîðóþ ìîæíî îáúÿñíèòü îäíîêâàíòîâîé èëè äâóõñòóïåí÷àòîé èîíèçàöèåé ñëîæíûõ îðãàíè÷åñêèõ ïðèìåñíûõ ìîëåêóë ñ íèçêèìè ïîòåíöèàëàìè èîíèçàöèè è
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòè êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ è ýëåêòðè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòè
â ôîòîèîíèçàöèîííîé âîçäóøíîé ïëàçìå îò èíòåíñèâíîñòè ÓÔ-ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ
17
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
ïðîìåæóòî÷íûìè ðåçîíàíñíûìè óðîâíÿìè. Âîçìîæåí òàêæå ôîòîýôôåêò àýðîçîëüíûõ ìèêðî÷àñòèö, òàê êàê ýíåðãèÿ ÓÔ-êâàíòîâ ïðåâûøàåò ðàáîòó âûõîäà áîëüøèíñòâà ìàòåðèàëîâ.
Ïîêàçàíî, ÷òî èñêóññòâåííîå ââåäåíèå àýðîçîëüíûõ ÷àñòèö (òàáà÷íîãî äûìà) â ìåæýëåêòðîäíûé ïðîìåæóòîê èëè ïàðîâ íåêîòîðûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ (íàïðèìåð, êåðîñèíà)
ðåçêî óâåëè÷èâàåò ñòåïåíü èîíèçàöèè è ïðîâîäèìîñòü ïëàçìû – â ïàðàõ êåðîñèíà ñèãíàë
âîçðàñòàë â ëèíåéíîé îáëàñòè ïî÷òè íà 3 ïîðÿäêà.
Ïåðåäà÷à (ïðèåì) èìïóëüñîâ òîêà ïî èîíèçîâàííîìó êàíàëó. Ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ ïðîâîäèìîñòè âîçäóøíîé ïëàçìû ïîçâîëèëè ïåðåéòè ê ýêñïåðèìåíòàì ïî ñîçäàíèþ ïðîòÿæåííûõ
ýëåêòðîïðîâîäÿùèõ êàíàëîâ è ïåðåäà÷å ïî íèì èìïóëüñîâ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Ýêñïåðèìåíòû
ïðîâîäèëèñü ñ KrF-ëàçåðîì «Ãàðïóí» ïðè ýíåðãèè ëàçåðíîãî èìïóëüñà îêîëî 50 Äæ è äëèòåëüíîñòè ≈ 100 íñ [14]. Ïðîäåìîíñòðèðîâàíà ïåðåäà÷à èìïóëüñîâ òîêà ïî èîíèçîâàííîìó
êàíàëó îò çàðÿæåííîãî ýëåêòðîäà ê çàçåìëåííîìó íà ðàññòîÿíèå 10 ì. Ïðè íàïðÿæåíèè íà
âûñîêîâîëüòíîì ýëåêòðîäå 40 ê àìïëèòóäà òîêà ñîñòàâëÿëà 10 ìÀ è îïðåäåëÿëàñü, â ñîîòâåòñòâèè ñ çàêîíîì Îìà, ñîïðîòèâëåíèåì ìåæýëåêòðîäíîãî ïðîìåæóòêà. Âîçìîæíûå ïðèëîæåíèÿ òàêîé ñõåìû ïåðåäà÷è èìïóëüñîâ òîêà ïðîèëëþñòðèðîâàíû íà ðèñ. 2.
Åñëè îáúåêòîì «Öåëü» ÿâëÿåòñÿ «çëîóìûøëåííèê», ýòî ñõåìà íåëåòàëüíîãî (íåñìåðòåëüíîãî) âîçäåéñòâèÿ, òàê íàçûâàåìûé òåòàíàéçåð, èäåÿ êîòîðîãî áûëà ïðåäëîæåíà â ðàáîòå
[15]. Èñïîëüçóåòñÿ ôèçèîëîãè÷åñêîå ÿâëåíèå òåòàíàçèè (ìûøå÷íûå ñóäîðîãè) ïðè âîçäåéñòâèè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ýëåêòðîìàãíèòíûõ èìïóëüñîâ (ÝÌÈ), ñëåäóþùèõ ñ ÷àñòîòîé îò
1 Ãö äî 10 êÃö (çàäàåòñÿ ãåíåðàòîðîì ñèíõðîñèãíàëîâ) è äóáëèðóþùèõ ïî ôîðìå (çàäàåòñÿ
ãåíåðàòîðîì ÝÌÈ) íåâðàëüíûå ñèãíàëû. Îäíàêî ïðè òàêîé ñõåìå îáúåêò «Öåëü» äîëæåí
áûòü çàçåìëåí, â ïðîòèâíîì ñëó÷àå òåòàíèçèðóþùåå âîçäåéñòâèå íà îáúåêò äîëæíî ïåðåäàâàòüñÿ ïî äâóì êàíàëàì èîíèçèðîâàííîãî âîçäóõà, ÷òî ñèëüíî óñëîæíÿåò çàäà÷ó.
Åñëè îáúåêòîì «Öåëü» ÿâëÿåòñÿ ãðîçîâîå îáëàêî, òî îïèñàííàÿ ñõåìà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ «ïðèåìà» èìïóëüñîâ òîêà (ðàçðÿäîâ ìîëíèè), ò. å. îñóùåñòâëÿòü àêòèâíóþ ìîëíèåçàùèòó. Òîêîïðîâîäÿùåå çåðêàëî (èëè òîêîïðîâîäÿùàÿ ïðîçðà÷íàÿ ïëàñòèíà) äîëæíû
áûòü çàçåìëåíû, ãåíåðàòîð ÝÌÈ íå íóæåí, à ãåíåðàòîð ñèíõðîñèãíàëîâ çàäàåò ìîìåíò ãðîçîâîãî ðàçðÿäà (â ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ èìïóëüñíîãî ëàçåðà). Äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ íàäåæíîé
àêòèâíîé ìîëíèåçàùèòû âàæíî çíàòü ìåõàíèçì èíèöèèðîâàíèÿ ïðîòÿæåííûõ âûñîêîâîëüòíûõ ðàçðÿäîâ âäîëü ëàçåðíî-èíäóöèðîâàííûõ ïëàçìåííûõ êàíàëîâ â àòìîñôåðíîì âîçäóõå
è ìèíèìàëüíî äîñòàòî÷íóþ ýíåðãèþ ëàçåðà â èìïóëüñå íà åäèíèöó äëèíû. Ïîäîáíàÿ ìèíèìèçàöèÿ áûëà ïðîâåäåíà â ðàáîòå [16]. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 3. Ýíåðãèÿ
KrF-ëàçåðà ñ äëèíîé âîëíû 248 íì âàðüèðîâàëàñü â äèàïàçîíå îò äåñÿòêîâ ìèëëèäæîóëåé äî
äåñÿòêîâ äæîóëåé ïðè äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà, ñîçäàþùåé íà÷àëüíóþ èîíèçàöèþ âîçäóõà è
ïîääåðæèâàþùóþ åå â òå÷åíèå ≈ 100 íñ. Äëèíà êàóñòèêè (îáëàñòü â ðàéîíå ôîêóñà ëèíçû ñ
Ðèñ. 2. Èñïîëüçîâàíèå ÓÔ-ëàçåðà â ñõåìàõ ïåðåäà÷è (ïðèåìà) èìïóëüñîâ òîêà
18
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
Ðèñ. 3. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòîâ ïî èíèöèèðîâàíèþ âûñîêîâîëüòíûõ ðàçðÿäîâ
ìèíèìàëüíûì äèàìåòðîì ëàçåðíîãî ïó÷êà) ~ 10 cì áûëà çíà÷èòåëüíî êîðî÷å ìåæýëåêòðîäíîãî ïðîìåæóòêà, êàê è äîëæíî áûòü â ðåàëüíîì ýêñïåðèìåíòå ïî èíèöèèðîâàíèþ ãðîçîâîãî ðàçðÿäà. Èìïóëüñ âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ ôîðìèðîâàëñÿ 7-êàñêàäíûì ãåíåðàòîðîì èìïóëüñíîãî íàïðÿæåíèÿ (ÃÈÍ), ñîáðàííîãî ïî ñõåìå Ìàðêñà.
Ïîëíîå óïðàâëåíèå ðàçðÿäîì, êîãäà äëèíà óïðàâëÿåìîé ÷àñòè ðàçðÿäà òî÷íî ñîâïàäàåò ñ
íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ëàçåðíîãî ïó÷êà è çàíèìàåò âåñü ìåæýëåêòðîäíûé ïðîìåæóòîê, íàáëþäàëîñü ïðè äëèíàõ ïðîìåæóòêà âïëîòü äî L = 80 ñì (ðèñ. 4). Ïðè ýòîì ìåæäó çåìëÿíûì è âûñîêîâîëüòíûì ýëåêòðîäàìè çàæèãàåòñÿ ïðÿìîé ÿðêèé ïëàçìåííûé øíóð. Êîììóòàöèÿ ïðîìåæóòêà è òîê ÷åðåç íåãî âîçíèêàþò ñ íåêîòîðîé çàäåðæêîé îòíîñèòåëüíî ëàçåðíîãî èìïóëüñà, âåëè÷èíà êîòîðîé çàâèñèò îò àìïëèòóäû íàïðÿæåíèÿ U, åãî ïîëÿðíîñòè,
äëèíû ïðîìåæóòêà L è ýíåðãèè ëàçåðíîãî èìïóëüñà Elas. Ïðè ñíèæåíèè ýíåðãèè ëàçåðíûõ
èìïóëüñîâ óâåëè÷èâàëàñü çàäåðæêà è óìåíüøàëàñü äëèíà óïðàâëÿåìîé ÷àñòè ðàçðÿäà. Ïîðîã
nop
âîçíèêíîâåíèÿ óïðàâëÿåìîãî ïðîáîÿ ñîñòàâèë Elas ≈ 40 ìÄæ (÷òî ñîîòâåòñòâóåò èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â êàóñòèêå ëèíçû 7×108 Âò/ñì2), ïðè ýòîì L = 60 ñì è U = 390 êÂ.
Äëèíà óïðàâëÿåìîé ÷àñòè ðàçðÿäà ñîñòàâëÿëà ïðè ýòîì áîëåå ïîëîâèíû äëèíû ïðîìåæóòêà,
à çàäåðæêà óâåëè÷èâàëàñü äî 5 ìêñ. Îòìåòèì, ÷òî ïðè òàêîé çàäåðæêå íàïðÿæåíèå íà âûñîêîâîëüòíûì ýëåêòðîäå â ìîìåíò ïðîáîÿ áûëî íå áîëåå 60 % îò àìïëèòóäíîãî íàïðÿæåíèÿ U.
Ðèñ. 4. Ôîòî ëàçåðíî-óïðàâëÿåìîãî âûñîêîâîëüòíîãî ðàçðÿäà
19
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
Ïîðîãîâûå çíà÷åíèÿ ýíåðãèè KrF-ëàçåðà äëÿ óïðàâëåíèÿ âûñîêîâîëüòíûì ðàçðÿäîì îêàçàëèñü íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ íèæå, ÷åì äëÿ ÑÎ2-ëàçåðà [17], è òàêèì îáðàçîì ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîäòâåðæäàþòñÿ ïðåèìóùåñòâà ÓÔ-èçëó÷åíèÿ, îáñóæäàâøèåñÿ âûøå.
Êàíàëèðîâàíèå ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ. Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ðàäèî è ÑÂЧ-äèàïàçîíîâ âäîëü ïðîòÿæåííûõ ïëàçìåííûõ îáðàçîâàíèé ñ
ðàçëè÷íîé êîíöåíòðàöèåé ýëåêòðîíîâ è ïðîâîäèìîñòüþ ïîêàçûâàåò, ÷òî â îáëàñòè ìèëëèìåòðîâûõ è ñóáìèëëèìåòðîâûõ äëèí âîëí ñòàíîâèòñÿ âîçìîæíûì êàíàëèðîâàíèå ÑÂЧèçëó÷åíèÿ íà îñíîâå ýôôåêòà îòðàæåíèÿ íà ãðàíèöå îïòè÷åñêè ìåíåå ïëîòíîé ñðåäû [13, 18].
Ýòîò ýôôåêò ïîäîáåí ïîëíîìó âíóòðåííåìó îòðàæåíèþ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ â ñòåêëîâîëîêíå, íî îòëè÷àåòñÿ îò ïîñëåäíåãî íàëè÷èåì ïîãëîùåíèÿ ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ â ïëàçìåííîé
òðóáêå âîëíîâîäà. Çíàê ýôôåêòà (óñèëåíèå èëè ïîãëîùåíèå ÑÂЧ) îïðåäåëÿëñÿ áàëàíñîì
ýòèõ äâóõ ôàêòîðîâ. Êà÷åñòâåííûì óñëîâèåì êàíàëèðîâàíèÿ ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ â ãåîìåòðè÷åñêîì ïðèáëèæåíèè (ñïðàâåäëèâûì, ñòðîãî ãîâîðÿ, êîãäà äèàìåòð âîëíîâîäà D >> λÑÂЧ)
ÿâëÿåòñÿ óñëîâèå, êîãäà äèôðàêöèîííûé óãîë ðàñõîäèìîñòè ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ λÑÂЧ  λÑÂЧ/D
ìåíüøå óãëà ïîëíîãî âíóòðåííåãî îòðàæåíèÿ Θ, îïðåäåëÿåìîãî ñîîòíîøåíèåì ños Θ = n, ãäå
n – ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ èîíèçîâàííîãî ãàçà îòíîñèòåëüíî âîçäóõà. Äëÿ âîëíîâîäà äîñòàòî÷íî áîëüøîãî äèàìåòðà íèçøèå ìîäû ñòàíîâÿòñÿ «ñêîëüçÿùèìè»: ïîïåðå÷íîå âîëíîâîå
÷èñëî çíà÷èòåëüíî (â ~ λ/R ðàç) ìåíüøå ïðîäîëüíîãî. Âàæíî, ÷òî äàííûé ïîäõîä íå òðåáóåò
âûñîêîé ïëîòíîñòè ïëàçìû, îãðàíè÷èâàÿñü ñðàâíèòåëüíî íèçêîé ñòåïåíüþ èîíèçàöèè âîç11
13
–3
äóõà Ne = 10 ¼10 ñì , ðåàëüíî äîñòèæèìîé â ýêñïåðèìåíòå (ñì. ðèñ. 1). Áûëè ïîñòàâëåíû
ëàçåðíûå ýêñïåðèìåíòû ïî ñîçäàíèþ òàêèõ âîëíîâîäîâ [12, 13, 18, 19].
 ýêñïåðèìåíòàõ òàêæå èñïîëüçîâàëñÿ ðàíåå óïîìÿíóòûé KrF-ëàçåð «Ãàðïóí».  êà÷åñòâå
èñòî÷íèêà ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ èñïîëüçîâàëñÿ èìïóëüñíûé ìàãíåòðîí ñ ïèêîâîé âûõîäíîé ìîùíîñòüþ 20 êÂò íà ÷àñòîòå 35,3 ÃÃö (äëèíà âîëíû 8,5 ìì), îñíàùåííûé êîíè÷åñêîé ðóïîðíîé ïåðåäàþùåé àíòåííîé äèàìåòðîì 25 ìì (ðèñ. 5).
Èñõîäíûé ëàçåðíûé ïó÷îê ñæèìàëñÿ äâóõëèíçîâûì òåëåñêîïîì è ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû èç
àêñèêîíà (êîíè÷åñêàÿ ëèíçà) è ëèíçû èëè èç äâóõ àêñèêîíîâ (îáå ñèñòåìû ìîæíî íàçâàòü
òåëåñêîïîì) áåç ïîòåðü ýíåðãèè ïðåîáðàçîâûâàëñÿ â «ïðàêòè÷åñêè» òðóá÷àòûé ïó÷îê, à
èìåííî, â ñëàáî ðàñõîäÿùèéñÿ èëè ñëàáî ñõîäÿùèéñÿ òðóá÷àòûé ïó÷îê ñ íà÷àëüíûì âíåøíèì äèàìåòðîì 120 ìì è òîëùèíîé «ñòåíêè» 10 ìì (ðèñ. 6).
 ïðèíöèïå, ñ ïîìîùüþ òåëåñêîïà èç äâóõ îäèíàêîâûõ àêñèêîíîâ ðàçíîãî äèàìåòðà ìîæíî ïîëó÷èòü èäåàëüíûé ïðîòÿæåííûé òðóá÷àòûé ïó÷îê ñ âíåøíèì äèàìåòðîì, îïðåäåëÿåî
ìûì áóëüøèì àêñèêîíîì. Îäíàêî èç-çà ìàëîñòè óãëà ïðåëîìëåíèÿ àêñèêîíà (îáû÷íî ~ 2 ,
Ðèñ. 5. Îïòèìàëüíàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ñõåìà ïî ñîçäàíèþ
ïëàçìåííîãî âîëíîâîäà äëÿ ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ:
ÔÄ – ôîòîäèîä (äëÿ ðåãèñòðàöèè ëàçåðíîãî èìïóëüñà)
20
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
120 мм
Ðèñ. 6. Îòïå÷àòîê ëàçåðíîãî ïó÷êà íà ôîòîáóìàãå ñðàçó
ïîñëå òåëåñêîïà èç ëèíçû è àêñèêîíà (èç äâóõ àêñèêîíîâ)
î
óãîë ïðè âåðøèíå êîíóñà ñîîòâåòñòâåííî ~ 176 ) òðóäíî èçãîòîâèòü äâà òî÷íî îäèíàêîâûõ
àêñèêîíà ðàçíîãî äèàìåòðà. Íåáîëüøîå ðàçëè÷èå â óãëàõ ïðåëîìëåíèÿ ïðèìåíÿâøèõñÿ â
[13] àêñèêîíîâ äåëàëî òðóá÷àòûé ëàçåðíûé ïó÷îê èç äâóõàêñèêîííîãî òåëåñêîïà ñõîäÿùèìñÿ: åãî äèàìåòð óáûâàë â 2 ðàçà íà ðàññòîÿíèè âäîëü îñè îêîëî 15 ì.  ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ
î
îäíîãî àêñèêîíà òðóá÷àòûé ïó÷îê ðàñõîäèëñÿ ñ óãëîì 2,4 (óãîë ïðåëîìëåíèÿ ìéíüøåãî
àêñèêîíà). Ïðè èñïîëüçîâàíèè êîìáèíàöèè àêñèêîíà è ëèíçû, óìåíüøàâøåé óãîë ðàñõîæäåíèÿ òðóá÷àòîãî ïó÷êà (ñì. ðèñ. 5), áûëî äîñòèãíóòî íàèáîëåå ýôôåêòèâíîå êàíàëèðîâàíèå
ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ: ïðèåìíèê, óñòàíîâëåííûé íà ðàññòîÿíèè äî 60 ì îò èçëó÷àòåëÿ, ðåãèñòðèðîâàë óâåëè÷åíèå àìïëèòóäû ÑÂЧ-ñèãíàëà â 6 ðàç ïðè âêëþ÷åíèè ëàçåðà. Äëèíà, íà êîòîðîé
ïðîèñõîäèëî âçàèìîäåéñòâèå ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ ñ ïëàçìîé â ñëàáîðàñõîäÿùåìñÿ âîëíîâîäå
îöåíèâàëàñü â ýêñïåðèìåíòå ïóòåì ïåðåêðûòèÿ ëàçåðíîãî ïó÷êà äèýëåêòðè÷åñêèì ýêðàíîì
íà ðàçëè÷íûõ ðàññòîÿíèÿõ îò ÑÂЧ-èçëó÷àòåëÿ è ñîñòàâèëà îêîëî 10 ì.
Ïðè ýòîì ýôôåêòèâíîå êàíàëèðîâàíèå ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ äîñòèãàëîñü òîëüêî â ñëó÷àå èñêóññòâåííîãî óâåëè÷åíèÿ ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè â âîçäóõå. Äëÿ ýòîãî íà ïîëó êîðèäîðà,
íåïîñðåäñòâåííî ïîä ñîçäàâàåìûì ïëàçìåííûì âîëíîâîäîì, ðàññòèëàëîñü 10-ìåòðîâîå ïîëîòíî è ñáðûçãèâàëîñü êåðîñèíîì. Èñõîäíàÿ ñðåäíÿÿ èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ â êîëüöå íà
7
2
ðèñ. 6 (ñòåíêà ïëàçìåííîãî âîëíîâîäà) ñîñòàâëÿëà I = 10 Âò/ñì , ïðè ýòîì êîíöåíòðàöèÿ
10
–3
ýëåêòðîíîâ â âîçäóõå ñîñòàâëÿåò Ne ~ 10 ñì (ñì. ðèñ. 1). Îäíàêî â ïàðàõ êåðîñèíà êîí13
–3
öåíòðàöèÿ âîçðàñòàëà íà 3 ïîðÿäêà è ñîñòàâëÿëà óæå Ne~ 10 ñì ).
Äëÿ ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè îáíàðóæåííîãî ýôôåêòà êàíàëèðîâàíèÿ ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ íåîáõîäèìî íàéòè ñïîñîá óâåëè÷èòü êîíöåíòðàöèþ ýëåêòðîíîâ äî çíà÷åíèé Ne ~ 1012–1013 ñì–3 â
àòìîñôåðíîì âîçäóõå ñ åñòåñòâåííûì ñîñòàâîì (áåç èñêóññòâåííûõ îðãàíè÷åñêèõ ïðèìåñåé).
Èññëåäîâàíèå ìåõàíèçìîâ ìíîãîôîòîííîé èîíèçàöèè âîçäóõà ÓÔ-ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì
è ïðîöåññà ãèáåëè ýëåêòðîíîâ çà ñ÷åò èõ ïðèëèïàíèÿ ê ìîëåêóëÿðíîìó êèñëîðîäó [12, 13],
à òàêæå àíàëèç óñèëåíèÿ óëüòðàêîðîòêèõ èìïóëüñîâ (ÓÊÈ) â KrF-óñèëèòåëÿõ [20] äàþò îñíîâàíèÿ óòâåðæäàòü, ÷òî íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì îáðàçîì ýòî ìîæíî ñäåëàòü, èñïîëüçóÿ
êîìáèíàöèþ ÓÊÈ è äëèííûõ ÓÔ-èìïóëüñîâ èëè öóãà ñóáïèêîñåêóíäíûõ ÓÔ-èìïóëüñîâ ñ
ýíåðãèåé ~ 1 Äæ, ñëåäóþùèõ ñ âðåìåííûì èíòåðâàëîì ~ 2 íñ. Ïîñëåäíèé îïðåäåëÿåòñÿ âðåìåíåì âîññòàíîâëåíèÿ èíâåðñèè íàñåëåííîñòåé (óñèëåíèÿ) â àêòèâíîé ñðåäå KrF-óñèëèòåëÿ, êîòîðîå îêàçûâàåòñÿ êîðî÷å õàðàêòåðíîãî âðåìåíè ïðèëèïàíèÿ ýëåêòðîíîâ, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ýôôåêòèâíîå íàêîïëåíèå ýëåêòðîíîâ â ïëàçìå. Âû÷èñëåíèÿ, ïðîâåäåííûå äëÿ âîëíîâîäà ñ ðàäèóñîì R = 10 ñì, ïîêàçàëè, ÷òî äàëüíîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ ñ
óìåíüøåíèåì äëèíû âîëíû è äëÿ ñóáìèëëèìåòðîâûõ âîëí äîñòèãàåò íåñêîëüêèõ êèëîìåòðîâ [13].
21
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
Î÷åâèäíî âîñòðåáîâàííûì èñïîëüçîâàíèå ýôôåêòà êàíàëèðîâàíèÿ ÑÂЧ ìîæåò îêàçàòüñÿ â
ðàäàðíûõ òåõíîëîãèÿõ. Íàïðàâëåííîå äåéñòâèå ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ìîæåò òàêæå
èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ íàðóøåíèÿ íîðìàëüíîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñîâðåìåííîé ðàäèîýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû [21].  ëèòåðàòóðå îáñóæäàåòñÿ èäåÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîðàæåíèÿ ñèñòåì çàæèãàíèÿ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ è äàò÷èêîâ îðèåíòàöèè è óïðàâëåíèÿ áåñïèëîòíûõ ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ, òàê íàçûâàåìîå VDW (Vehicle Disabling Weapon) [22, 23]. Òðàäèöèîííûå
èçëó÷àòåëüíûå àíòåííû (ñì. íàïð., [24]) èìåþò íåäîñòàòî÷íóþ óãëîâóþ (ïðîñòðàíñòâåííóþ)
èçáèðàòåëüíîñòü (10–30 î è áîëåå), ÷òî íå ïîçâîëÿåò ñåëåêòèðîâàòü îäèíî÷íûå îáúåêòû íà
ôîíå ãðóïïû, îãðàíè÷èâàåò äàëüíîñòü äåéñòâèÿ (çà ñ÷åò áîëüøîãî óãëîâîãî ðàññåÿíèÿ è, ñëåäîâàòåëüíî, çàòóõàíèÿ). Ïîâûøåíèå ìîùíîñòè ÑÂЧ-, ÂЧ-ãåíåðàòîðà äëÿ êîìïåíñàöèè òàêîãî
çàòóõàíèÿ îãðàíè÷åíî ïîðîãîâûì ÿâëåíèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïðîáîÿ àòìîñôåðû ìîùíûì èçëó÷åíèåì íà âûõîäå èç ãåíåðàòîðà.
Ïëàçìåííûå êàíàëû-ôèëàìåíòû – íîâûå ïåðñïåêòèâû. Íîâûå âîçìîæíîñòè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïðîòÿæåííûõ èîíèçîâàííûõ êàíàëîâ îòêðûëèñü â ñåðåäèíå 1990-õ ãã. ïîñëå ñîçäàíèÿ ëàçåðíûõ ñèñòåì, ãåíåðèðóþùèõ óëüòðàêîðîòêèå èìïóëüñû (ÓÊÈ) ôåìòîñåêóíäíîé
äëèòåëüíîñòè ñî ñâåðõâûñîêîé ìóëüòèòåðàâàòòíîé ïèêîâîé ìîùíîñòüþ. Íàèáîëåå èçâåñòíûì ÿâëÿåòñÿ ëàçåð íà îñíîâå êðèñòàëëîâ òèòàí-ñàïôèðà (Ti:Sa), ãåíåðèðóþùèé ÓÊÈ ñ
äëèíîé âîëíû λ ≈ 800 íì. Îêàçàëîñü, ÷òî ïî ìåðå ðàñïðîñòðàíåíèÿ òàêîãî èìïóëüñà â âîçäóõå ôîðìèðóþòñÿ òîíêèå ïðîòÿæåííûå íèòè ñ âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé ýíåðãèè – ôèëàìåíòû, ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ íà äåñÿòêè è ñîòíè ìåòðîâ [25, 26]. Îáðàçîâàíèå ôèëàìåíòîâ
åñòü ñëåäñòâèå íåñòàöèîíàðíîãî ñàìîâîçäåéñòâèÿ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â íåëèíåéíîé ñðåäå.
Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî ýôôåêò ôèëàìåíòàöèè ñîõðàíÿåòñÿ íå òîëüêî ïðè ïîíèæåííîé ïëîòíîñòè àòìîñôåðû (ò. å. íà âûñîòå), íî è â óñëîâèÿõ ñèëüíîãî äîæäÿ è îãðàíè÷åííîé âèäèìîñòè [27, 28]. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ïî ÓÊÈ è ñîçäàâàåìûì èìè ïðîâîäÿùèì êàíàëàìôèëàìåíòàì îïóáëèêîâàíî áîëüøîå ÷èñëî ðàáîò (ñì. íàïðèìåð, [29–32]), îäíàêî â îñíîâíîì èññëåäîâàëîñü ÈÊ-èçëó÷åíèå.
Äëèíà óïðàâëÿåìîãî ðàçðÿäà ñ èñïîëüçîâàíèåì ÈÊ-ôèëàìåíò áûëà äîâåäåíà äî 3,8 ì,
ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå áûëî íà 32 % ìåíüøå ñòàòè÷åñêîãî ïðîáîéíîãî çíà÷åíèÿ [33]. Ýêñïåðèìåíòû ïî íàïðàâëåííîé ïåðåäà÷å 10-ÃÃö ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ â ïîëîì öèëèíäðè÷åñêîì ïëàçìåííîì âîëíîâîäå ñî ñòåíêàìè, ñîñòàâëåííûìè èç ïëàçìåííûõ êàíàëîâ – ôèëàìåíòîâ,
ïðîâîäèëèñü â ðàáîòå [34] íî äëèíà êàíàëèðîâàíèÿ ñîñòàâèëà âñåãî 16 ñì. Чòî êàñàåòñÿ ÓÔäèàïàçîíà, çäåñü ôèëàìåíòàöèÿ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â àòìîñôåðíîì âîçäóõå èçó÷åíà åùå
íåäîñòàòî÷íî. Íà ïðàêòèêå ÓÔ ÓÊÈ ôåìòîñåêóíäíîé äëèòåëüíîñòè ïîëó÷àþòñÿ ïóòåì íåëèíåéíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ èçëó÷åíèÿ òèòàí-ñàïôèðîâîãî ëàçåðà â ÓÔ-äèàïàçîí ñ ýôôåêòèâíîñòüþ 5–10 %; îíè ìîãóò çàòåì óñèëèâàòüñÿ â KrF-óñèëèòåëÿõ íà äëèíå âîëíû 248 íì.
Çàêëþ÷åíèå. Ïîêàçàíî, ÷òî íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì (ñ òî÷êè çðåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ çàòðàò) äëÿ ñîçäàíèÿ ïðîòÿæåííûõ ïëàçìåííûõ êàíàëîâ ÿâëÿåòñÿ ëàçåðíîå ÓÔ-èçëó÷åíèå,
êîòîðîå èîíèçóåò âîçäóõ â íåëèíåéíûõ ïðîöåññàõ ïðÿìîé èëè ñòóïåí÷àòîé (÷åðåç ïðîìåæóòî÷íûå âîçáóæäåííûå ñîñòîÿíèÿ ìîëåêóë) ìíîãîôîòîííîé (3–4-êðàòíîé) èîíèçàöèè.
Èñïîëüçóÿ êîìáèíàöèþ óëüòðàêîðîòêèõ è äëèííûõ ÓÔ-èìïóëüñîâ (èëè öóãîâ ÓÊÈ, îòñòîÿùèõ íà âðåìåíà, ñîèçìåðèìûå ñ âðåìåíåì æèçíè ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ ~ 5–10 íñ), ìîæíî
ïîääåðæèâàòü âûñîêóþ ñòåïåíü èîíèçàöèè â ïëàçìå íåîáõîäèìûé ïåðèîä âðåìåíè [35].
Íàèáîëåå îáíàäåæèâàþùèå ðåçóëüòàòû äîñòèãíóòû â îáëàñòè íàïðàâëåííîé ïåðåäà÷è
ýíåðãèè ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ âäîëü ëàçåðíî-èíäóöèðîâàííîãî ïëàçìåííîãî âîëíîâîäà, è ïîëó÷åíû îíè â Ðîññèè. Ñïîñîáû è óñòðîéñòâà äëÿ íàïðàâëåííîé ïåðåäà÷è ÑÂЧ çàïàòåíòîâàíû â
ÐÔ [36–38], êîòîðàÿ â ïîñëåäíèå 3 ãîäà ÿâëÿåòñÿ ëèäåðîì è ïî ÷èñëó ïóáëèêàöèé â äàííîì
íàïðàâëåíèè èññëåäîâàíèé. Çàìåíà âûñîêîâîëüòíûõ ãåíåðàòîðîâ íà îñíîâå åìêîñòíûõ
ÃÈÍîâ â ëàçåðíûõ KrF-ñèñòåìàõ, èñïîëüçóþùèõñÿ äëÿ ñîçäàíèÿ ðóïîðíûõ ïëàçìåííûõ âîëíîâîäîâ, ãåíåðàòîðàìè íà îñíîâå SOS-äèîäîâ, ðàçðàáàòûâàåìûìè Èíñòèòóòîì ýëåêòðîôèçèêè Óðàëüñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà ÐÀÍ (ã. Åêàòåðèíáóðã), ïîçâîëèò ñóùåñòâåííî óìåíüøèòü
22
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
ðàçìåðû óñòàíîâêè âïëîòü äî ìîáèëüíîãî (ñ âîçìîæíîñòüþ ðàçìåùåíèÿ íà àâòîìîáèëå) âàðèàíòà. Êîîïåðàöèÿ íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèõ ðàáîò ÈÎÔ ÐÀÍ â îáëàñòè ïëàçìåííûõ ðåëÿòèâèñòñêèõ èñòî÷íèêîâ ÑÂЧ-èìïóëüñîâ ñ ìîùíîñòüþ â äåñÿòêè è ñîòíè ìåãàâàòò è ÔÈÀÍ
â îáëàñòè ðàçðàáîòêè ìîùíûõ ýêñèìåðíûõ ëàçåðíûõ ÓÔ-ñèñòåì ÿâëÿåòñÿ ïðåäïîñûëêîé äëÿ
ñîçäàíèÿ èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêîâ ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ ìåãàâàòòíîãî óðîâíÿ ìîùíîñòè ñ ëàçåð–4
–5
íîé ðàñõîäèìîñòüþ 10 –10 ðàä.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Áàçåëÿí Ý.Ì., Ðàéçåð Þ.Ï. Ìåõàíèçì ïðèòÿæåíèÿ ìîëíèé è ïðîáëåìà ëàçåðíîãî óïðàâëåíèÿ
ìîëíèåé // Óñïåõè ôèçè÷åñêèõ íàóê. 2000. Ò. 170. ¹ 7.
2. Áàçåëÿí Ý.Ì., Ðàéçåð Þ.Ï. Ôèçèêà ìîëíèè è ìîëíèåçàùèòà. Ì.: Ôèçìàòëèò, 2001.
3. Àñêàðüÿí Ã.À., Ðàáèíîâè÷ Ì.Ñ., Ñàâ÷åíêî Ì.Ì., Ñìèðíîâà À.Ä. Ïèñüìà â æóðíàë // Æóðíàë
ýêñïåðèìåíòàëüíîé è òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè. 1965. Ò. 1.
4. Àñêàðüÿí Ã.À. Âîëíîâîäíûå ñâîéñòâà òðóá÷àòîãî ñâåòîâîãî ëó÷à // Æóðíàë ýêñïåðèìåíòàëüíîé
è òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè. 1968. Ò. 55.
5. Ïèëèïåöêèé Í.Ô., Ðóñòàìîâ À.Ð. Ïèñüìà â æóðíàë // Æóðíàë ýêñïåðèìåíòàëüíîé è òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè. 1965. Ò. 2.
6. Koopman D.V., Wilkenson T.D. Channeling of ionizing electrical streamer by laser beam, J. Appl. Phys.,
Vol. 42, 1971.
7. Greig J.R., Koopman D.W., Fernsler R.F., Pechachek R.E., Vitkovsky I.M. and Ali A.W. Electrical
discharges guided by pulsed CO2–laser radiation, Phys. Rev. Lett., Vol. 41, 1978.
8. Çâîðûêèí Â.Ä., Íèêîëàåâ Ô.À., Õîëèí È.Â., Чóãóíîâ À.Þ., Øåëîáîëèí À.Â. Èíèöèèðîâàíèå
ïðîòÿæåííûõ ñèëüíîòî÷íûõ ðàçðÿäîâ äëèííîé ëàçåðíîé èñêðîé // Ôèçèêà ïëàçìû. 1979. Ò. 5.
9. Zhao X.M., Wang Y.C., Diels J.-C., Elizondo J. Femtosecond ultraviolet pulse induced electrical discharges in gases. IEEE J. Quant. Electron., Vol. 31, 1995.
10. Miki M., Wada A. Guiding of electrical discharges under atmospheric air by ultraviolet laser-produced
plasma channel. J. Appl. Phys., Vol. 80, 1996.
11. Rambo P., Schwarz J., Diels J.-C. High-voltage electrical discharges induced by an ultrashort-pulse
UV laser system, J. Opt. A: Pure Appl. Opt., Vol. 3, 2001.
12. Çâîðûêèí Â.Ä., Ëåâ÷åíêî À.Î., Ìîë÷àíîâ À.Ã., Ñìåòàíèí È.Â., Óñòèíîâñêèé Í.Í. Êàíàëèðîâàíèå
ÑÂЧ-ýíåðãèè â ïëàçìåííûõ âîëíîâîäàõ, ñîçäàâàåìûõ â àòìîñôåðå ìîùíûì ÓÔ-ëàçåðîì, Êðàòêèå
ñîîáùåíèÿ ïî ôèçèêå // ÔÈÀÍ. 2010. ¹ 2.
13. Zvorykin V.D., Levchenko A.O., Shutov A.V., Solomina E.V., Ustinovskii N.N. and Smetanin I.V.
Long-distance directed transfer of microwaves in tubular sliding-mode plasma waveguides produced by KrF
laser in atmospheric air. Phys. Plasmas 19, 033509, 2012.
14. Áàñîâ Í.Ã., Âàäêîâñêèé À.Ä., Çâîðûêèí Â.Ä., Ìåòðåâåëè Ã.Å., Ñó÷êîâ À.Ô. Èíæåêöèîííîå
óïðàâëåíèå ïàðàìåòðàìè èçëó÷åíèÿ ìîùíîãî KrF-ëàçåðà ñ ýëåêòðîííî-ïó÷êîâîé íàêà÷êîé // Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà. 1994. Ò. 21. ¹ 1.
15. Herr J.E. Non-lethal tetanizing weapon. US Patent ¹. 5 675 103, H01T 23/00. Priority 07.10.97.
16. Çâîðûêèí Â.Ä., Ëåâ÷åíêî À.Î., Óñòèíîâñêèé Í.Í. Óïðàâëåíèå ïðîòÿæåííûìè âûñîêîâîëüòíûìè ýëåêòðè÷åñêèìè ðàçðÿäàìè â àòìîñôåðíîì âîçäóõå ÓÔ èçëó÷åíèåì KrF-ëàçåðà // Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà. 2011. Ò. 41. ¹ 3.
17. Àïïîëîíîâ Â.Â., Âàñèëÿê Ë.Ì., Êàçàíöåâ Ñ.Þ., Êîíîíîâ È.Ã., Ïîëÿêîâ Ä.Í., Ñàéôóëèí À.Â.,
Ôèðñîâ Ê.Í. Íàïðàâëåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ðàçðÿäà ñïëîøíîé ëàçåðíîé èñêðîé ïðè ôîêóñèðîâêå èçëó÷åíèÿ ÑÎ2-ëàçåðà êîíè÷åñêèì çåðêàëîì // Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà. 2002. Ò. 32.
18. Çâîðûêèí Â.Ä., Ëåâ÷åíêî À.Î., Ñìåòàíèí È.Â., Óñòèíîâñêèé Í.Í. Òðàíñïîðòèðîâêà ÑÂЧ-èçëó÷åíèÿ â ïëàçìåííûõ âîëíîâîäàõ ñêîëüçÿùèõ ìîä // Æóðíàë ýêñïåðèìåíòàëüíîé è òåîðåòè÷åñêîé
ôèçèêè. 2010. Ò. 91.
23
Èííîâàòèêà è ýêñïåðòèçà. 2013. Âûïóñê 1 (10)
19. Smetanin I.V., Zvorykin V.D., Levchenko A.O., Ustinovskii N.N. Transfer of microwave radiation in
sliding modes of plasma waveguides. J. Russian Las. Res., Vol. 31, 2010.
20. Çâîðûêèí Â.Ä., Ëåâ÷åíêî À.Î., Óñòèíîâñêèé Í.Í. Óñèëåíèå ñóáïèêîñåêóíäíûõ ÓÔ-èìïóëüñîâ
â ìíîãîêàñêàäíîé ëàçåðíîé Ti:ñàïôèð-KrF-ñèñòåìå ÃÀÐÏÓÍ-ÌÒÂ // Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà. 2010.
Ò. 40.
21. Ñëþñàð Â. Íîâîå â íåñìåðòåëüíûõ àðñåíàëàõ: íåòðàäèöèîííûå ñðåäñòâà ïîðàæåíèÿ // Ýëåêòðîíèêà: íàóêà, òåõíîëîãèÿ, áèçíåñ. 2003. ¹ 2.
22. Sutton R.W., Rains J.C. Jr. Remote vehicle disabling system. US Patent ¹ 5 293 527, H01Q 1/00.
Priority 08.03.94.
23. J.E. Herr. Engine disabling weapon, US Patent ¹ 5 952 600, H01T 23/00. Priority 14.09.99.
24. Ñëþñàð Â. Ãåíåðàòîðû ñóïåðìîùíûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ èìïóëüñîâ â èíôîðìàöèîííûõ âîéíàõ //
Ýëåêòðîíèêà: íàóêà, òåõíîëîãèÿ, áèçíåñ. 2002. ¹ 5.
25. Braun A., Korn G., Liu X., et al. Opt. Lett. Vol. 20. ¹ 1, 1995.
26. Brodeur A., Kosareva O.G., Chien C.Y., et al. Opt. Lett. Vol. 22. ¹ 4, 1997.
27. Mechain G., Mejean G., Ackerman R., Rohwetter P., Andre Y.-B., Kasparian J., Prade B., Stelmaszczyk K., Yu J., Winn W., Vern L.A., Mysyrowicz A., Saurbrey R, Woste L., Wolf J.-P. Propagation of fs
TW laser filaments in adverse atmospheric conditions. Appl. Phys. B, Vol. 80, 2005.
28. Rodriguez M., Bourayon R., Mejean G., Kasparian J., Yu J., Salmon E., Scholz A., Stecklum B.,
Eisloffel J., Laux U., Hatzes A.P., Saurbrey R, Woste L., Wolf J.-P. Kilometer-range nonlinear propagation
of femtosecond laser pulses. Phys. Rev. E, Vol. 69, 2004.
29. Couairon A., Mysyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media. Physics Reports, Vol. 441,
Issues 2-4, 2007.
30. Berge L., Skupin S., Nuter R., Kasparian J., Wolf J.-P. Ultrashort filaments of light in weakly ionized, optically transparent media. Reports on Progress in Physic, Vol. 70, 2007.
31. Kasparian J. and Wolf J.-P. Opt. Express Vol. 16, 2008. Kandidov V.P., Shlenov S.A., and Kosareva O.G.
Quantum Electron. Vol. 39, 2009.
32. Chin S.L. Femtosecond Laser Filamentation. Monography, Springer series on Atomic, Optical, and
Plasma Physics, Vol. 55, New York, 2010.
33. Rodriguez M., Sauerbrey R., Wille H., Woste L., Fujii T., Andre Y.-B., Mysyrowicz A., Klingbeil L.,
Rethmeier K., Kalkner W., Kasparian J., Salmon E., Yu J., Wolf J.-P. Triggering and Guiding Megavolt
Discharges Using Laser-Induced Ionized Filaments. Opt. Lett. Vol. 27, 2002.
34. Chateauneuf M., Payeur S., Dubois J., and Kieffer J.-C. Microwave guiding in air by a cylindrical
filament array waveguide. Appl. Phys. Lett. Vol. 92, 2008.
35. Ionin A.A., Kudryashov S.I., Levchenko A.O. et al. Triggering and guiding electric discharge by a train
of ultraviolet picosecond pulses combined with a long ultraviolet pulse. Appl. Phys. Letters, Vol. 100, 2012.
36. Çâîðûêèí Â.Ä., Ëåâ÷åíêî À.Î., Ñìåòàíèí È.Â., Óñòèíîâñêèé Í.Í. Ïàòåíò íà èçîáðåòåíèå
¹ 2406188, Äàòà íà÷àëà îòñ÷åòà ñðîêà äåéñòâèÿ ïàòåíòà: 15.09.2009 «Óñòðîéñòâî íàïðàâëåííîé òðàíñïîðòèðîâêè ÑÂЧ ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ»
37. Çâîðûêèí Â.Ä., Ëåâ÷åíêî À.Î., Ñìåòàíèí È.Â., Óñòèíîâñêèé Í.Í. Ïàòåíò íà ïîëåçíóþ ìîäåëü
¹ 90620, Äàòà íà÷àëà îòñ÷åòà ñðîêà äåéñòâèÿ ïàòåíòà: 21.09.2009 «Óñòðîéñòâî íàïðàâëåííîé òðàíñïîðòèðîâêè ÑÂЧ ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ»
38. Çâîðûêèí Â.Ä., Ëåâ÷åíêî À.Î., Ñìåòàíèí È.Â., Óñòèíîâñêèé Í.Í. Ïàòåíò íà èçîáðåòåíèå
¹ 2411662, Äàòà íà÷àëà îòñ÷åòà ñðîêà äåéñòâèÿ ïàòåíòà: 31.05.2010 «Ñïîñîá íàïðàâëåííîé òðàíñïîðòèðîâêè ÑÂЧ ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ»
24