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

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Abstract
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. To cite this article: F. Vidal et al., C. R. Physique 3 (2002) 1361–1374. 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. Pour citer cet article : F. Vidal et al., C. R. Physique 3 (2002) 1361–1374.