The control of lightning using lasers: properties of streamers and leaders in the presence of laser-produced ionization

François Vidal; Daniel Comtois; Henri Pépin; Tudor Johnston; Ching-Yuan Chien; Alain Desparois; Jean-Claude Kieffer; Bruno La Fontaine; François Martin; Farouk A.M. Rizk; Hubert P. Mercure; Carl Potvin

doi:10.1016/S1631-0705(02)01411-1

Mécanismes physiques du nuage d'orage et de l'éclair/The physics of thundercloud and lightning discharge

The control of lightning using lasers: properties of streamers and leaders in the presence of laser-produced ionization
[Le contrôle de la foudre au moyen de lasers : propriétés des streamers et des leaders en présence d'ionisation induite par laser]

François Vidal ¹ ; Daniel Comtois ¹ ; Henri Pépin ¹ ; Tudor Johnston ¹ ; Ching-Yuan Chien ¹ ; Alain Desparois ¹ ; Jean-Claude Kieffer ¹ ; Bruno La Fontaine ¹ ; François Martin ¹ ; Farouk A.M. Rizk ² ; Hubert P. Mercure ² ; Carl Potvin ²

¹ INRS-Énergie, matériaux et télécommunications, 1650 boulevard Lionel-Boulet, Varennes, Québec J3X 1S2, Canada
² IREQ, Hydro-Québec, 1800 boulevard Lionel-Boulet, Varennes, Québec J3X 1S1, Canada

Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 10, pp. 1361-1374.

Résumé
Abstract

Cet article résume les recherches que cette équipe a effectuées au cours des quelques dernières années concernant les décharges électriques en présence d'un cylindre de plasma, créé par une impulsion laser ultra-courte. Ce travail fait partie d'une étude de faisabilité sur le contrôle de la foudre au moyen de systèmes laser. Nos études expérimentales ont porté sur les décharges (i) dans de petits intervalles d'air (30 cm) où le claquage s'effectue par l'intermédiaire de streamers seulement et (ii) dans de grands intervalles d'air (plusieurs mètres) dans lesquels les décharges développent une phase leader similaire à celle observée dans le cas de l'éclair. Dans le but d'interpréter nos observations, plusieurs modèles physiques ont été élaborés, dont les résultats sont discutés dans cet article.

This paper summarizes the research this team has performed over the past few years investigating laboratory electrical breakdown discharges in the presence of a plasma cylinder created by a single ultrashort laser pulse. This work is part of a feasibility study about the control of lightning using laser systems. Our experimental investigations have included discharges (i) in modest (30 cm) air gaps mediated by streamers, and (ii) in large (several meters) ambient air gaps for which the discharge took place through the formation of a leader, the mechanism relevant to large scale natural discharges such as lightning. In order to understand the observations, various physical models have been used, the main results of which are discussed in this paper.

Publié le : 2002-10-18

DOI : 10.1016/S1631-0705(02)01411-1

Keywords: electrical discharges, leaders, streamers, laser-induced ionization
Mot clés : décharges électriques, leaders, streamers, ionisation induite par laser

Affiliations des auteurs :

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François Vidal; Daniel Comtois; Henri Pépin; Tudor Johnston; Ching-Yuan Chien; Alain Desparois; Jean-Claude Kieffer; Bruno La Fontaine; François Martin; Farouk A.M. Rizk; Hubert P. Mercure; Carl Potvin. The control of lightning using lasers: properties of streamers and leaders in the presence of laser-produced ionization. Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 10, pp. 1361-1374. doi : 10.1016/S1631-0705(02)01411-1. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/S1631-0705(02)01411-1/

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