На самом деле по первым двум пунктам проблем нет. Фундаментальное ограничение на плотность электромагнитного излучения в пространстве (это когда поле становится настолько сильным, что приводит к рождению элементарных частиц) пока не достигнуто. Лазер используют для получения высокотемпературной плазмы, но это скорее техническое ухищрение. Подбирают длину волны, размер исходного пучка перед фокусировкой, уменьшают время импульса (делают меньше 10^{-12} секунды) и увеличивают его энергию чтобы нагрев проходил быстро и локально в адиабатическом режиме. Подбор длины волны важен - например, можно нагревать не тонкий поверхностный слой твердого тела, а область глубиной в несколько миллиметров или даже сантиметров. Можно использовать не импульсные лазеры, а непрерывные.
Есть еще проблема с тепловыми потерями на стадии накачки. Лазерная установка, если она мощная и не одноразовая, требует громоздкой системы охлаждения. Например, у лазеров на неодимовом стекле тепловые потери в самой установке около 98%.
> Фундаментальное ограничение на плотность электромагнитного излучения в пространстве
Ограничение связано с электромагнитным пробоем (и это не только лазеров касается, такая проблема возникает практически у всех мощных электромагнитных устройств). Причем, на современном уровне развития научно-технической мысли почти все эти проблемы (по пп.1-6) нерешаемые.
В вакууме "электромагнитный пробой" - именно то, о чем я писал в скобках. В газах ситуация не сильно отличается: частота лазера настолько высока, что прямого аналога электрического пробоя в диэлектриках нет, ну и для лазеров огромную роль играют квантовые эффекты. Если частота лазера не попадает в оптическую полосу поглощения газа, то луч пройдет как сквозь вакуум. В принципе, возможны какие-то нелинейные эффекты в среде, но их можно убрать, перейдя от импульсного режима работы к непрерывному. Например, если вместо разового импульса длительностью 10^{-12} секунд имеем непрерывный поток излучения той же энергии за секунду, то напряженности электрического и магнитных полей упадут в миллион раз. А вне зоны фокусировки они еще меньше.
> В вакууме "электромагнитный пробой" - именно то, о чем я писал в скобках.
Кстати, где-нибудь можно поподробнее прочитать про электромагнитный пробой в вакууме? Понятно, что до него не дошло, пока для нас диэлектрики куда актуальнее...
> В газах ситуация не сильно отличается: частота лазера настолько высока, что прямого аналога электрического пробоя в диэлектриках нет, ну и для лазеров огромную роль играют квантовые эффекты.
Прямой или не прямой, но эффект есть, и пока не видно никаких серьезных попыток его обойти (если это вообще возможно). И это не только лазеров касается. Почему-то многие инженеры вообще про электромагнитный пробой ничего не знают и делают детские ошибки, а опытные образцы на испытаниях красиво горят:)
По "электромагнитному пробою" в вакууме ничего подсказать не могу. В современных стандартных учебниках по квантовой теории поля обычно рассматривается общая тема квантования во внешних полях, рождения частиц во внешнем поле, но я с ней плохо знаком.
Коллега Фредди_ЛЖ совершенно прав: с т.з. современной физики теоретических проблем нет. Но я, скорее согласен с Вами: ограничения есть. Хотелось бы знать, на что Вы опираетесь, говоря о пределах мощности лазерного излучения? Откуда дровишки?
> Коллега Фредди_ЛЖ совершенно прав: с т.з. современной физики теоретических проблем нет.
Проблемы есть, хотя информации по этой теме почему-то нет... Коллега ФЛЖ, кстати, подтвердил, что они есть, хотя он считает их принципиально преодолимыми (в каких-то пределах). По крайней мере для лазерного излучения.
> Откуда дровишки?
Насколько я помню, исходно, об этом я услышал на лекции в далекие студенческие времена:) Хотя, речь там шла не только о лазерном, но и о любом электромагнитом излучении вообще. Сейчас же эта информация везде встречается, в разных местах по разным темам. Но, теории по этому вопросу я так и не нашел.
Есть еще проблема с тепловыми потерями на стадии накачки. Лазерная установка, если она мощная и не одноразовая, требует громоздкой системы охлаждения. Например, у лазеров на неодимовом стекле тепловые потери в самой установке около 98%.
Reply
Ограничение связано с электромагнитным пробоем (и это не только лазеров касается, такая проблема возникает практически у всех мощных электромагнитных устройств). Причем, на современном уровне развития научно-технической мысли почти все эти проблемы (по пп.1-6) нерешаемые.
Reply
Reply
Кстати, где-нибудь можно поподробнее прочитать про электромагнитный пробой в вакууме? Понятно, что до него не дошло, пока для нас диэлектрики куда актуальнее...
> В газах ситуация не сильно отличается: частота лазера настолько высока, что прямого аналога электрического пробоя в диэлектриках нет, ну и для лазеров огромную роль играют квантовые эффекты.
Прямой или не прямой, но эффект есть, и пока не видно никаких серьезных попыток его обойти (если это вообще возможно). И это не только лазеров касается.
Почему-то многие инженеры вообще про электромагнитный пробой ничего не знают и делают детские ошибки, а опытные образцы на испытаниях красиво горят:)
Reply
Reply
Коллега Фредди_ЛЖ совершенно прав: с т.з. современной физики теоретических проблем нет. Но я, скорее согласен с Вами: ограничения есть. Хотелось бы знать, на что Вы опираетесь, говоря о пределах мощности лазерного излучения? Откуда дровишки?
Reply
Проблемы есть, хотя информации по этой теме почему-то нет... Коллега ФЛЖ, кстати, подтвердил, что они есть, хотя он считает их принципиально преодолимыми (в каких-то пределах). По крайней мере для лазерного излучения.
> Откуда дровишки?
Насколько я помню, исходно, об этом я услышал на лекции в далекие студенческие времена:) Хотя, речь там шла не только о лазерном, но и о любом электромагнитом излучении вообще. Сейчас же эта информация везде встречается, в разных местах по разным темам. Но, теории по этому вопросу я так и не нашел.
Reply
Leave a comment