Просмотр кода страницы Оптический разряд

[[File:Femtosecond laser spark.jpg|thumb|350px|Фемтосекундная лазерная искра и формируемый ей суперконтинуум, расходящийся конусом от фемтосекундной лазерной искры]]
'''Опти́ческий разря́д''' — вид [[Высокочастотный разряд|высокочастотного разряда]] в газах, наблюдающегося для [[Частота света|частот излучения]], лежащих в [[Видимое излучение|оптическом диапазоне]]. Обычно оптические разряды инициируются мощным [[лазер]]ным излучением. Различают два основных вида оптических разрядов: оптический пробой (или лазерная искра) и непрерывный оптический разряд.

== Оптический пробой ==
Оптический пробой газа наблюдается при фокусировке достаточно мощных [[лазер]]ных импульсов. Характерная [[Интенсивность света|интенсивность]], необходимая для наблюдения эффекта в [[воздух]]е, составляет величину порядка 10<sup>11</sup> [[Ватт|Вт]]/[[Сантиметр|см]]<sup>2</sup> (соответствующая амплитуда [[Электрическое поле|электрического поля]] — 6×10<sup>6</sup> [[Вольт|В]]/см). Такие интенсивности удалось впервые получить в [[1963 год в науке|1963 году]] в связи с появлением лазера с [[Модуляция добротности|модуляцией добротности]].

=== Пороговое поле ===
В общем случае пороговое поле, при котором наблюдается оптический пробой, зависит от многих факторов: рода газа, его [[Давление|давления]], частоты используемого света, размера фокусного пятна, длительности импульса, а также распределения интенсивности по сечению.

При не очень больших давлениях пороговая интенсивность понижается, однако при давлениях порядка 100—1000 [[Атмосфера (единица измерения)|атм.]] (в зависимости от газа) начинает расти. Порог для одноатомных газов обычно ниже, чем для молекулярных. В диапазоне видимых и инфракрасных частот величина порогового поля понижается с уменьшением частоты. Пороговое поле также понижается при уменьшении размера фокальной области, а также в незначительной степени при увеличении длительности импульса.

=== Физика пробоя ===
Основой для оптического пробоя является эффект развития [[Электронная лавина|электронной лавины]], при этом затравочные [[электрон]]ы появляются в результате [[Многофотонная ионизация|многофотонной ионизации]] [[Молекула|молекул]] или [[атом]]ов газа. При взаимодействии лазерного излучения с атомом происходит поглощение нескольких (порядка 10—20) [[фотон]]ов, сопровождающееся вырыванием электрона. Электрон ускоряется в поле лазерной волны и при соударении с другими атомами производит их [[Ударная ионизация|ионизацию]], рождая ещё один электрон. Затем уже два электрона ускоряются полем и при столкновениях с атомами рождают ещё два электрона. Таким образом происходит лавинообразное нарастание числа свободных электронов.

Для того, чтобы произошёл пробой необходимо, чтобы за время действия лазерного импульса родилось достаточно большое количество электронов. При малых давлениях и высоких частотах (так что <math>\omega^2\gg\nu_m^2</math>, где <math>\omega</math> — частота излучения, <math>\nu_m</math> — [[частота столкновений]] электронов с нейтральными атомами и молекулами), то скорость нарастания лавины определяется величиной <math>(E/\omega)^2p</math>, где <math>E</math> — амплитуда электрического поля, <math>p</math> — давление газа. В обратном случае, когда <math>\omega^2\ll\nu_m^2</math>, скорость нарастания лавины определяется величиной <math>E^2/p</math>, то есть практически не зависит от частоты света и уменьшается с ростом давления.

== Непрерывный оптический разряд ==
Непрерывным оптическим разрядом называют стационарный [[газовый разряд]], поддерживаемый лазерным излучением в уже имеющейся относительно плотной [[Плазма|плазме]]. Это вид разряда был теоретически предсказан и получен экспериментально в 1970 году.

Непрерывный оптический разряд является одним из способов поддержания плазмы с температурой около 10 000 К, однако по сравнению с другими способами ([[Дуговой разряд|дуговой]], [[Индукционный разряд|индукционный]] или [[СВЧ-разряд]]) не требует для подвода энергии каких-либо конструктивных элементов (электродов и т. п.). Это позволяет создавать разряды на значительном удалении от источника, а также в труднодоступных местах.

== Литература ==
* {{Книга:Физическая энциклопедия|3|автор=[[Ю. П. Райзер]]|статья=Оптические разряды|ссылка=http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2635.html|страницы=448—451}}

[[Категория:Электрические разряды]]
[[Категория:Оптика]]