CN102306869A - 激光等离子体天线装置 - Google Patents

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季忠刚
胡金童
刘悦珵
唐亦昊
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Shanghai Qibao High School
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Abstract

本发明公开了一种激光等离子体天线装置，其包括凸透镜、接收器和示波器，凸透镜、示波器分别位于接收器的两侧，激光通过凸透镜聚焦后形成一段等离子体通道，在等离子体通道上加载无线电信号，接收器接收该等离子体通道上的无线电信号，在示波器上反映出该等离子体通道上的无线电信号。本发明实现在空气中产生等离子体通道，在等离子体通道上加载无线电信号，接收器接收发射出来的无线电信号。

Description

激光等离子体天线装置
技术领域
本发明涉及一种天线，特别涉及一种激光等离子体天线装置。 
背景技术
等离子体(Plasma)是由大量带电粒子组成的体系，它包含自由电子、自由离子，也可能存在中性粒子，是继固、液、气三态后的第四种物质存在形态，是一种处于电离状态的物质高能聚集态。通常在这种凝聚态中电子所带负电荷与离子所带正电荷的总数相等，宏观上呈现中性，因而称为等离子体。随着科学技术的发展，等离子体在各个方面的应用越来越广泛和深入。除去焊接、切割、照明、冶金、化工、磁流体发电等工业应用外，等离子体在微电、光记录和磁记录技术、材料的表面改性、镀膜、超细超纯材料粉的制备显示器的生产等高新技术领域显示了独特的优越性。此外，在军事领域上，等离子体也有极其重要的应用价值，如等离子体用于飞行器减阻、等离子体隐身蒙皮、等离子体推进、等离子体子体波导等，而等离子体天线则是其中一个具有重要意义的研究方向。与传统天线不同的是，由于等离子体是一种全新的传导媒质，因此等离子体天线具有隐蔽性好、阵列设计简单等许多独有的特性。
要想利用等离子体作为天线发射电磁波，必须首先产生等离子体。目前研究较多的方法是电激发的方式，如直流、工频、射频、微波、激光激发等。超强超短激光脉冲在介质中传输时，由于激光光强非常高（现有条件下很容易超过1012W/cm2）,在激光传输过程中会有很多新的现象发生。其中介质的折射率不再是一个常数而是会随着激光光强而变化，这一现象被称为克尔效应。当这样的激光束在空气中传输时，激光束会因空气的克尔效应而产生自聚焦，达到一定光强的激光光束会电离空气产生等离子体通道，当光束的克尔自聚焦与等离子体的散焦作用达到动态平衡时，激光脉冲将被限制为细丝状沿该等离子体通道进行传播。近十几年来，这种现象因其独特的物理机制和广阔的应用前景引起了极其广泛的研究兴趣，在诸多的领域展现了独特的应用前景，如雷电的激光控制与引导、大气遥感分析、激光雷达、超宽带远距离辐射源等等。
利用超短激光脉冲成丝时产生的等离子体通道作为一段导体，可以辐射和接收电磁波，因而可以被当作一段虚拟天线使用。这种天线除了具有传统等离子体天线的优点之外，而且便于远距离布置。然而在在已有的文献中，激光等离子体天线的概念虽然已被多次提出，但到目前为止尚未有人报道用实验实现这种新型的天线，其主要原因由于这种等离子体通道寿命极短而且连续性差，因而要想应用这种天线耦合电磁信号，需要进一步优化与实验。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种激光等离子体天线装置，其实现在空气中产生等离子体通道，在等离子体通道上加载无线电信号，接收器接收发射出来的无线电信号。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种激光等离子体天线装置，其特征在于，其包括凸透镜、接收器和示波器，凸透镜、示波器分别位于接收器的两侧，激光通过凸透镜聚焦后形成一段等离子体通道，在等离子体通道上加载无线电信号，接收器接收该等离子体通道上的无线电信号，在示波器上反映出该等离子体通道上的无线电信号。
优选地，所述凸透镜的焦距为0.5米。
本发明的积极进步效果在于：本发明实现在空气中产生等离子体通道，在等离子体通道上加载无线电信号，接收器接收发射出来的无线电信号，接收到的无线电信号非常好。
附图说明
图1为本发明激光等离子体天线装置的结构示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
如图1所示，本发明激光等离子体天线装置包括凸透镜1、接收器2和示波器3，凸透镜1、示波器3分别位于接收器2的两侧，凸透镜1为长焦透镜且焦距为0.5米。
激光足够强时，会击穿空气产生等离子体。一束激光在空气中传输时，在一定条件下由于克尔效应等引起的聚焦效应和衍射、等离子体作用等引起的散焦效应达到动态平衡时，激光束会在一段较长的距离上保持一定直径并形成一段稳定的等离子体通道。在等离子体通道内，原本电中性的空气分子被击穿后产生大量正负粒子，从而可以导电，可以作为一段导体使用。在本发明中，激光通过凸透镜1聚焦后形成一段等离子体通道（接收器和示波器之间的箭头方向），同时在等离子体通道上加载无线电信号，无线电信号的频率为100MHz，接收器2接收该等离子体通道上的无线电信号，在示波器3上反映出该等离子体通道上的无线电信号。本发明通过激光脉冲能量的增加，减小了等离子体通道电阻。本发明通过增大激光能量以延长信号发射距离。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。 

Claims (2)

1.一种激光等离子体天线装置，其特征在于，其包括凸透镜、接收器和示波器，凸透镜、示波器分别位于接收器的两侧，激光通过凸透镜聚焦后形成一段等离子体通道，在等离子体通道上加载无线电信号，接收器接收该等离子体通道上的无线电信号，在示波器上反映出该等离子体通道上的无线电信号。
2.如权利要求1所述的激光等离子体天线装置，其特征在于，所述凸透镜的焦距为0.5米。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103913985A (zh) * 2014-01-28 2014-07-09 大连海事大学 一种利用光-电时差测量等离子体天线开启时间的方法
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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