На красителях

Народ, а вообще кому-нибудь удалось в домашних условиях собрать лазер на красителях и накачать его разрядной лампой, а не УФ-лазером?

 

самоканализация

Где то в интернете прочитал, что при мощности лазерного луча ~10 МегаВатт в воздухе воникает явление самоканализации- дифракционная расходимость лазерного луча подавляется явлением самофокусирования. Далее луч идет и не рассеивается. При чуть большей мошности луч схлопывается в тончайший волновод и так же идет и не рассеивается. Зависемость мощности для самоканализации лазерного луча пропорцонально длине волны. Тоесть для более коротких волн мощность нужна меньше.
Необходимо наблюдать явление самоканализации.
Будет ли виден луч сбоку при этом явлении?
Тоесть нужно сделать лазер дающий в импульсе ~10Мвт, как можно с большей частотой повторения импульсов.
Жидкостный лазер для этого лучше всего подходит?
Желательно чтобы активная среда излучала в фиолетовой, синей области- есть ли такик доступные красители?
Можно ли в качестве активных сред использовать тархун, кока-колу, коньяк, даже воду- где в интернете вычетал.
Можно ли для жидкостного лазера подтянуть мощность в импульсе используя режим гиганских импульсов, это слишком сложно?

 

"...при мощности лазерного луча ~10 МегаВатт в воздухе воникает явление самоканализации- дифракционная расходимость лазерного луча подавляется явлением самофокусирования".
Это такой себе слегка бред теоретиков. Наблюдать эксперментально в атмосфере на больших растояниях очччень и очччень проблематично. Ибо есть две принципиальные вещи:
1. атмосфера неоднородна и в воздухе много грязи. Итог - идеальная теоретическая модель не работает;
2. есть много конкурирующих нелинейных процессов. например, оптический пробой. В совокупности с п.1 крепко мешает.
Связываться с лазером на красителе - себе дороже. Очень непросто и затратно. О чём в топике уже писалось. Кроме того, лазер на любом краителе очень плохо масштабируется вверх по импульсной мощности.

 

Какой лазер использовать по Вашему мнению для реализации ~10 МегаВатт в импульсе с большой частотой повторения импульсов?
Это дорого выйдет?
Дальность явления самоканализации хотябы метров 100.

 

Сначала надо определиться с основными параметрами лазера:
1. длина волны - ?
2. длительность импульса -?
3. большая частота повторения - это "столько в граммах точно"? Поймите, люди это очнь по-разному понимают. Для твердотела с ламповой накачкой 100 Гц уже немало. 400 - много. А у меня у фс осциллятора - 86 МГц. И это как бы и не много.
После определения по вышеозначенным пунктам сможете прикинуть цену. Думаю, она Вас неприятно удивит.
Здесь на форуме был человек с ником ultra. Так его интересовал направленный оптический пробой. Не совсем то, но тема похожая. Так что флаг Вам в руки. Общайтесь.

 

10 МВт - не похоже на реальную цифру. Я работал с мощностями в несколько ГВт и ничего кроме пробоя при фокусировке не видел, правда пучок был не идеальный. Слышал, что самофокусировка получается с помощью фемтосекундных лазеров при мощности более 10 ГВт. Как говорится, почувствуйте разницу.

 

"10 МВт - не похоже на реальную цифру".

Совершенно согласен. А с фемтами - таки да. Есть самоканализация, Но на длинах порядка 1 м. И не в атмосфере, а в сжатых благородных газах. Эффект имеет практическое применение - для компрессии / сдвигу частотного спектра ультракоротких импульсов. Можете поискать в И-нете по "Лосев Леонид Леонидович"

 

Да и в воздухе, говорят, тоже. Например: Physics of Plasmas, 1999, volume 6, number 5, pages pp. 1615-21
"The propagation of high-power, short-pulse laser beams over considerable distances in air is studied both experimentally and via numerical simulations. Filaments are formed after 5 to 10 meters and their propagation over distances in excess of 200 meters is reported for the first time. The lateral dimensions of the filaments are found to range from about 100 micrometers to a few millimeters in diameter. ... For 500 femtosecond pulses and a wavelength of 1053 nanometers, the energy in the filament can be quite high initially, about 8 millijoules, and is found to stabilize at 1.5 to 2 millijoules after about 35 meters..."

 

Самоканализация света

n=n0+n2*E^2. Зависемость показателя преломления среды от интенсивности волны.
Не подскажите чему равен коэффициент n2 для воздуха?
В интернете не нашел.
Необходим для расчета пороговой мощности самоканализации.
(Wp=c*L^2/8*n2, L-длина волны, с-скорость света).
Для рубинового лазера в сероуглероде пороговая мощность равна 20кВт.

 

Вот Вам DKDP любезно все ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ данные предоставил. "...For 500 femtosecond pulses and a wavelength of 1053 nanometers, the energy in the filament can be quite high initially, about 8 millijoules..." делим
8х10^-3 /5x10^-13 = 16 ГВт, если грубо оценить.
Но 500 фс и 8мДж - ох, "нелёгкий парад, братья мои"! (ЦЭ - Мериме). Стоимость подобного удовольствия - примерно 10 млн. руб., если покупать готовое решение.

 

Без фемтосекундных лазеров никак не обойтись для наблюдения этого явления?
Возможно ли подобратся к этой мощности импульсным лазером АИГ с режимом гиганского импульса?

Если использовать лазеры работающиев в УФ диапазоне, то необходимая мощность сильно понижается ( пороговая мощность самоканализации Wp=c*L^2/8*n2, L-длина волны, с-скорость света), если при 1053 нм мощность 16 ГВт, то при 157 нм (на молекулярном фторе) для эксимерного лазер эта мощь понизится до (157/1053)^2*16 000 МВт=355МВт.
Эксимерный лазер отличается от самодельного азотного только другой газовой средой насколько я понял из форумов.
Достижимо ли это это мощь для эксимерных импульсных лазеров?

Для самодельного лазера на азоте (337/1053)^2*16 000 МВт= 1638 МВт.
Видимо самодельный азотный лазер такую мощность не поднимет?

 

Лазер на молекулярном фторе накачивают электронным пучком. От разряда он маловероятно, что запустится. Но такие мощности для эксимерных вполне реальные. Не даром ими заинтересовались для поджога термоядерного синтеза. Те эксимерные, которые можно накачивать разрядом, реально, не на много отличаются от азотного. Питание для них даже проще. Потому что не такие жесткие требования. Но газовые смеси достаточно дорогие и весьма часто агрессивные.
Да, азотник такую мощность не даст.
Такие нелинейные эффекты лучше всего наблюдать в оптически плотных средах, к примеру, в жидкостях.

 

Смесь ArF 193 нм накачивается разрядом?
Ексимерный лазер на смеси ArF может достичь мощности (193/1053)^2*16 000 МВт=537МВт?
АИГ + режим гиганских импульсов подберется к мощности 16 ГВт?
Какой из этих способов проще и дешевле?

 

ArF можно накачать разрядом.
Эксимерный будет проще. Но вот насчет дешевле Скорее всего нет. Из-за питания.
Если верить данным по экспериментам с поджогом термояд. синтеза, то такие на YAG:Nd не достигались. Получали что-то порядка 10 ГВт.
Я вообще сомневаюсь, что такое когда-то делали на воздухе или с каким либо газом. Потому что мощности нужны огромные. А ты ещё учитывай, что КПД лазеров не 100%! А в среднем порядка 5-10%. Вот можно посчитать, что там должно быть за питание.
Лучше всего, из подобного, на воздухе наблюдать оптический пробой(лазерная искра). Мощности нужны гораздо меньше. В сети даже есть видео с этим. Лазер,там можно использовать TEA CO2 с импульсом с энергией порядка 7-10 Дж. Что вполне приемлемо.

 

persej! То, чего Вам так хочется, увы, очень непросто. Разумеется, получение требуемой мощности достигается разными путями. НО: сложность и дороговизна остаётся. Вот Вам ссылка: http://www.quantum-electron.ru/pdfrus/f ... 2/1184.pdf. Это не догма. Вам так много и не требуется. Но даже если выкинуть последний каскад усиления, то ситуация кардинально не упрощается/ удешевляется.
Мне кажется (чистое IMHO, разумеется), что получить требуемую мощность проще всего в фемто диапазоне длительностей. Я Вас обманул невольно, написав, что цена проекта - 10 млн. руб. Видел, но не обратил внимания. Ведь длина волны = 1053 нм в цитируемой работе. А я ляпнул для Ti:Sp. В расматриваемом случае всё проще/ дешевле. Думаю, по цене раза в два. Если ещё подсократить импульс примерно до 200-250 фс, что реально, то энергию импульса тоже можно уменьшить. Ещё очень важный момент - какая частота повторения выходных импульсов требуется? Пинципиально всё вроде то же самое, но можно крепко сэкономить.

 

Вот ссылка с фоторафией филамента в воздухе
http://www.teramobile.org/teramobile.html

 

Пошёл по ссылке. Читаю "5 terawatts (TW) and 100 fs (10-13 s) pulses, with 350 mJ pulse energy at 10 Hz repetition rate". Надеюсь, Вы понимаете, что это приговор. Что-то подобное не то что самостийно, даже в России построить чрезвычайно трудно. Жаль, что по ссылке на Thales Laser (Palaiseau, France) я так и не смог найти более подробное описание лазера. На чём оно?

 

фемтосекундный лазер

Тоже не знаю устройство это лазера. Но он работают на мощностях в 100-1000 больше мощности самоканализации. Луч схлопывается потом опять расходится до первоначальных размеров, потом опять схлопывается и т.д ... Энергия луча тратится на на ионизацию воздуха. Далеко не идет.
Нельзя ли собрать такой фемтосекундный лазер который бы подбирался плавно к мощости самоканализации.
Пусть с пониженой мощностью лазер создает пятно диаметром 1м на дистанции 1 км. По мере плавного увеличения мощности импульса из-за эффекта самофокусировки диаметр пятна начнет уменьшаться в в конце должен приблизится к диаметру лазерно луча на выходе из лазера, ну или меньше. Вот этот эффект и нужен. Потери энергии лазерного луча не очень большие. Здезь даже вредны череда явлений самофокусировки и дефокусировки. Просто нужно чтобы луч шел практически не рассеиваясь.
Возможна такая конструкция лазера с плавной регулировкой мощности импульса лазера?

 

IMHO, если очень постараться, то на Yb средах можно построить систему с длителностью импульса 100-200 фс и энергией выходного импульса 10 мДж. Частота повторения - вопрос, требующий отдельного обсуждения. Может быть, и хватит для поставленной задачи.
Но если Ваша фамилия - не Абрамович или около того, то дома этого не сделать. По причине финансовой прежде всего. Да и знать и уметь нужно очень много.
"Пусть ... лазер создает пятно диаметром 1м на дистанции 1 км".
А вот этого не понял совершенно. Почему на дистанции 1 км никакой самоканализации нет, а потом она вдруг начинается?