Aaltoputkia ilmaan ja salamalle

28.01.2023

Maryland-ilma-aaltoputki-Paris_Polytechnique-250-t.jpgPerinteiset aaltoputket, kuten optiset kuidut voivat kuljettaa valoa yli 100 kilometriä, mutta tutkijat ovat kehitelleet myös tavan tehdä optisia aaltoputkia suoraan ilmaan.

Andrew Goffin Marylandin yliopistosta ovat luoneet 45 metriä pitkän aaltoputken ilmaan, joka on 60 kertaa pidempi kuin aiempi ennätys.

Saavutus voi mahdollistaa suuritehoisten laserpulssien toimittamisen etäkohteisiin, mikä avaa useita sovelluksia, kuten kaukokartoitus, salamanhallinta ja mikroaaltojen suuntaus.

Ilma-aaltoputken periaate on laukaista femtosekunnin laserpulssi, joka avaa lyhytkestoisen kanavan ilmaan, jonka läpi myöhempi hyötypulssi voi kulkea. Ensimmäinen pulssi synnyttää tarvittavan taitekerroinkontrastin ytimen ja päällysteen välillä kuumentamalla ilman aineosia (kuten N2, O2 ja jalokaasut). Lämmitetty ilma laajenee siten, että verhouksen tiheys on pienempi kuin ympäröivän ilman tiheys. Tuloksena oleva ilma-aaltoputki voi kestää muutaman millisekunnin - tarpeeksi aikaa lähettää anturisignaali sen läpi.

Tulevissa töissään tutkijat suunnittelevat ilma-aaltoputkia, jotka voivat tuottaa suuritehoista valoa kilometrin tai jopa pidemmille etäisyyksille.

Tällainen ilman aaltoputkiohjaus avaa oven moniin käytännön sovelluksiin, jotka edellyttävät tehokasta laserenergian toimittamista syrjäisiin paikkoihin ilmakehässä. Yksi esimerkki on kaasusaasteiden havaitseminen virittämällä niitä UV-valolla, joka kulkee ilmakehän läpi ilma-aaltoputken avulla.

Maryland-ja-Paris_Polytechnique-salamasuoja-laserilla-250-t.jpgToinen mahdollinen sovellus on äskettäin esitelty salamasuojaus plasmakanavan luomisen kautta, joka voi ohjata salaman perinteiseen salamamastoon.

Pariisin École Polytechniquen Aurélien Houard tutkimusryhmän suoritti onnistuneita kokeiluja yhdessä Euroopan salama-alttiimmista paikoista: Sveitsin Säntis-vuorella, 2 500 m korkeudella jolla sijaitsee 30-kerroksinen tietoliikennetorni, johon salama iskee noin 100 kertaa vuodessa.

Kun sääolosuhteet olivat sopivat, ryhmä suuntasi laserinsa taivaalle ja ampui pikosekunnin pulsseja 1 kHz:n toistotaajuudella. Keskittämällä infrapunalaservalon tornin yläosan lähellä olevaan pisteeseen tutkijat saavuttivat tarvittavan intensiteetin epälineaarisen optisen vaikutelman tuottamiseksi, jossa laservalo jakautuu useiksi ohuiksi "filamenteiksi", jotka etenevät leviämättä.

Nämä korkean intensiteetin virrat lämmittävät ilmaa luoden ionisoidun kaasun tai "plasman" kanavia, jotka voivat olla jopa 50 metriä pitkiä. Tällaiset plasmakanavat johtavat kuten metallisauva, joten niiden odotetaan tarjoavan ensisijainen reitti salamalle.

Tällainen laserjärjestelmä voisi jonain päivänä tarjota tehostettua salamansuojausta herkille laitoksille, kuten lentokentille, rakettien laukaisualustalle ja tuulipuistoille.

20.04.2024Yksi atomikerros kultaa ja molekyylikorjaaja
19.04.2024Uusia ja yllättäviä topologiota
18.04.2024Kvanttivalo syntyy renkaassa ja lähtee kiertueelle
17.04.2024Fononit ja magnonit kaveraavat
16.04.2024E-nenälle ihmisen tasoinen hajuaisti
15.04.2024Valo valtaa alaa magnetismissa
13.04.2024Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä
12.04.2024Bolometrit kubitteja mittaamaan
11.04.2024Kudottavia ohuita puolijohdekuituja
10.04.20242D-antenni tehostaa hiilinanoputkien valontuottoa
09.04.2024Lisää tiedonsiirtokapasiteettia langattomaan viestintään
08.04.2024Korkealaatuisia mikroaaltosignaaleja fotonisirulta
05.04.2024Kahden konstin grafeeni
04.04.2024Kohti utopistisia verkkoja
03.04.2024Lehtipihan hyönteinen inspiroi näkymättömyysrakenteita
02.04.2024Aivojen inspiroima langaton anturijärjestelmä
01.04.2024Uusi energiatehokas mikroelektroninen rakenne
29.03.2024Harppaus kohti valon nopeita tietokoneita
28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut
16.03.2024Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä
15.03.2024Kvanttitietokoneita atomeihin perustuen
14.03.2024Elektronit vedessä ja särkyneinä
13.03.2024Sateenvarjo atomeille
12.03.2024Magnetismilla energiatehokasta laskentaa
11.03.2024Molekyylielekroniikan johteita ja kytkimiä
09.03.2024Elektroniikkaromusta kultaa edullisesti
09.03.2024Jännitystä aurinkoenergian keräämiseen
07.03.2024Kolmas ulottuvuus langattoman prosessoinnille
06.03.2024Mikroaaltoinen fotoniikkasiru nopeaan signaalinkäsittelyyn
05.03.2024Palonkestävä natriumakku
04.03.2024Polymeeripohjaiset viritettävät optiset komponentit
01.03.2024Tulevaisuuden kubitti luotiin kvanttiprosessoriin
28.02.2024Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos
27.02.2024Elektroneja murto-osina grafeenissa
26.02.2024Elektronin ja fononin vuorovaikutuksen mysteeri
24.02.2024Entistä tehokkaampia aurinkokennoja
23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita
13.02.2024Magneettisten supervoimien vapauttaminen
12.02.2024Kvanttiedulla liikkuva maali
10.02.2024Antureita ympäristöhaittojen seurantaan
09.02.2024Kohti kvantti-internetiä ja kvanttiviestintää
08.02.2024Tehokkaita röntgensäteitä ja ultraviolettivaloa
07.02.2024Kubitti, jossa on sisäänrakennettu virheenkorjaus
06.02.2024Laskentaa valoaalloilla
05.02.20243D-tulostettu elektroninen iho ja näyttö
03.02.2024Läpimurto kvanttipisteisissä aurinkokennoissa
02.02.2024Äänikäyttöiset anturit säästävät miljoonia paristoja
01.02.2024Energiankeruuta ja kuvantamista samanaikaisesti
31.01.2024Pitkään kestäviä grafeenin laaksotiloja kubiteille
30.01.2024Pinoa neuroverkkojärjestelmiä rakennelohkoista
29.01.2024Vihreiden ledien tehokkuus paremmaksi
27.01.2024Ultranopea vetyvuodon anturi
26.01.2024Uusi ehdokas yleismuistiksi
25.01.2024Teollisesti valmistettava kvanttimuisti
24.01.2024Ensimmäinen topologinen kvanttipiiri
23.01.2024Grafeenista vihdoin toiminnallinen puolijohde
23.01.2024Lämpösähköä esineiden Internetille
20.01.2024Polttokenno toimii maaperässä ikuisesti
19.01.2024Tutkijat loivat loogisen kvanttiprosessorin
18.01.2024Kvanttilomittuminen ja topologia ovat erottamattomia
17.01.2024Tutkimus tasoittaa tietä paremmille metalliakuille
16.01.2024Ihmisen kuulojärjestelmä mallina yksijohtimiselle anturiryhmälle
15.01.2024Todennäköisyyspohjaisia tietokoneita ja tekoälyä
13.01.2024Valo välittää dataa sata kertaa nopeammin kuin Wi-Fi
12.01.2024More than Moore -konsepti
11.01.2024Korkeamman lämpötilan suprajohteiden kytkentää
10.01.2024Hiili tehostaa 2D-elektroniikkaa
09.01.2024Stokastista synkronia salaukseen ja neuroneille
08.01.2024Polymeeristä syntyy katalyyttikide
06.01.2024Kuupölystä aurinkokennoja
05.01.2024Kvanttipisteisiä aurinkosähkökennoja
04.01.2024Plasmoneita ja tekoälyä terahertsitutkimuksiin
03.01.2024Vetyä ja polymeeriä akkuihin
02.01.2024Aivomainen transistori jäljittelee ihmisen älykkyyttä
01.01.2024Yhdistetty "kilparata" mahdollistaa uuden optisen laitteen
29.12.2023Liukuvaa ferrosähköisyyttä ja timantteja
28.12.2023Magneto-optista materiaalia pii-integrointiin
27.12.2023Kvanttipisteanturi ei tarvitse ulkoista teholähdettä
22.12.2023Sähköistävä parannus kuparin johtavuuteen
21.12.2023Yksittäisestä 2D-materiaalista suprajohtava liitos
20.12.2023Nanoresonaattorit avaavat tietä kvanttiverkoille
19.12.2023Metapinta-antenni 6G:lle ja meta-atomeja
18.12.2023Atomintarkkaa 2D-materiaalien integrointia

Näytä lisää »