Лазерный луч создал плазменную антенну для передачи радиосигнала

Исследователи Университета штата Северная Каролина создали антенну из тонкого плазменного луча, который формируется лазером прямо в воздухе. В эксперименте устройство передало радиосигнал на частоте 30 МГц.

Работа опубликована в открытом доступе в IEEE Journal of Microwaves. Авторы называют её первой демонстрацией антенны на лазерно-индуцированном плазменном филаменте, которая передаёт радиоволны.

Мощный лазерный импульс ионизирует узкий канал воздуха, создавая плазму — среду из заряженных частиц, способную взаимодействовать с радиочастотным сигналом. Визуально такой канал выглядит как тонкий световой луч.

Чтобы подать сигнал в антенну без физического контакта, исследователи окружили траекторию лазера металлическим кольцом. Оно работает как конденсатор: радиочастотный генератор создаёт электромагнитное поле, которое возбуждает плазменный филамент и заставляет его излучать радиоволны.

Прямой металлический контакт мог бы нарушить структуру плазменного канала. Поэтому бесконтактная подача сигнала стала ключевым элементом эксперимента.

В опытах приёмник, расположенный примерно в 5 см от антенны, зафиксировал сигнал на частоте 30 МГц. Когда плазменный филамент присутствовал, принятый сигнал оказался в 2,5 раза сильнее, чем при заблокированном лазере. Это подтвердило, что излучение создаёт именно плазменный канал.

Главное преимущество подхода — возможность изменять параметры антенны без перемещения металлических конструкций. Меняя мощность и направление лазера, можно регулировать длину плазменного луча и его ориентацию. А поскольку длина антенны влияет на рабочие частоты, это может позволить перестраивать систему на разные диапазоны.

Авторы рассматривают применение технологии в авиации, радарах и на спутниках. В космосе остаточная атмосфера могла бы обеспечивать среду для создания плазменного филамента, а отсутствие длинных механических антенн упростило бы конструкцию аппарата.

Пока система остаётся экспериментальной. Учёные продемонстрировали передачу сигнала на 30 МГц, но ещё не показали приём радиоволн такой антенной. Предстоит также измерить дальность связи, энергетическую эффективность и работу устройства в условиях низкой атмосферы.