Создание протяженных плазменных каналов в атмосферном воздухе амплитудно-модулированным УФ излучением Ti : сапфир – KrF-лазера ГАРПУН-МТВ. Ч. 2. Накопление электронов в плазме и управление электрическими разрядами

Исследовано формирование протяженных (~1 м) плазменных каналов в атмосферном воздухе амплитудно-модулированными лазерными импульсами УФ излучения, являющимися суперпозицией усиленного в регенеративном KrF-усилителе с неустойчивым конфокальным резонатором цуга субпикосекундных УКИ и импульса квазистационарной генерации. Обладающие высокой (0.2 — 0.3 ТВт) пиковой мощностью УКИ эффективно ионизуют молекулы кислорода в процессе многофотонной ионизации, а импульс квазистационарной генерации, имеющий сравнительно большую длительность (~100 нс), поддерживает концентрацию электронов на уровне n_e = (3 — 5) × 10¹⁴ см^-3 в результате подавления прилипания электронов к кислороду. В экспериментах по лазерному инициированию высоковольтных электричеcких разрядов показано, что использование комбинированных импульсов приводит к существенному снижению порога пробоя и позволяет эффективнее управлять траекторией разряда по сравнению с гладкими импульсами. Показано, что управляемый пробой может развиваться с задержкой в десятки микросекунд относительно лазерного импульса, что на много порядков превышает время жизни свободных электронов в лазерной плазме. Предложен механизм такого пробоя, обусловленный ускорением лавинной ионизации воздуха образующимися после окончания лазерного импульса отрицательными молекулярными ионами кислорода с низкой энергией связи электронов (~0.5 эВ) и большим временем жизни (~1 мс).