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利用移动太瓦激光器研究卷云

2013-07-16 09:03
Radow
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  ——KIT(卡尔斯鲁厄理工学院)研究人员利用第一台“移动太瓦激光器”观察云层变化、降雨、雷暴。

  云层变化、形成雨水和冰雹以及雷暴能够受到发射激光的影响吗?KIT气象和气候研究所——大气气溶胶研究小组(IMK-AAF),柏林Freie大学,以及日内瓦大学——的研究人员对这一课题开展研究。

  研究目标是由IMK-AAF小组的领导者Thomas Leisner教授提出的,具体说来是为证实激光和等离子体是否能够影响云层变化,以及其影响距离。

  研究小组利用KIT北校区独特的AIDA(气溶胶相互作用和大气动力)装置,对激光与冰云的相互作用开展研究。相关研究成果已经发表在美国国家科学学术进展(PNAS)杂志上。

  Leisner说,此项研究最初的目的是纯学术性的,但是随着激光技术的发展,对大气水蒸气和饱和度的遥感探测变的更加容易。这类应用使得天气预报更加准确有效。

  研究人员使用KIT北校区的AIDA装置和在日内瓦和柏林研发的移动激光实验室“太瓦级可移动激光器”开展其实验研究。AIDA能够模拟在特定大气条件下气溶胶和云层变换的特定的可能性,并模拟在中低大气层中所有温度和气压条件的发生。

  太瓦级可移动激光器是由泰雷兹公司于1999~2000年间研制的,是世界上首台可移动的太瓦量级激光系统,采用钛宝石链状CPA构型。在一个二十英尺长的容器内放置一个可移动光学平台,并将激光器固定其中,以满足野外作业需求。在实验中,激光器提供能量为170毫焦耳、脉宽为60飞秒的脉冲(功率约3太瓦),中心波长为800纳米,重复频率为10赫兹。

  这台太瓦级可移动激光器能够产生高强度激光脉冲。与普通的激光不同,这些高强度脉冲在大气中沿特殊路径进行传播。“由于非线性效应,这些脉冲在一定程度上制造出本身的光波导,因此能够在长距离传输之后依然保持高度聚焦,而通常情况下,光会被大气中的粒子和混浊物散射。”Thomas Leisner教授如此解释道。当空气与激光束发生作用被离子化之时,会形成一个导电等离子通道。

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