作为云与云之间、云与地之间或者云体内强烈放电现象，闪电一直是各类天气现象中最具有冲击力的，根据卫星数据，全球总闪电频率（包括云对地闪电和云闪电）估计为每秒 40 到 120 次，每年的雷电损失达金额达到数十亿美元。为此美国开国元勋之一的富兰克林在18世纪发明了避雷针，它由一个连接到地面的尖形导电杆组成，为雷电提供一个优先攻击点并将其电流安全地引导到地面来保护建筑物及其周边环境，这成为了目前防止雷击的最主流解决方案。

在1965年前后，人们尝试用火箭和电线技术人为触发闪电，即将一根导线迅速插入雷暴云团下方靠近地面的强电场中，导致导线顶端的电场充分增强，产生电击。如果小火箭在满足闪电条件的正确时刻发射，即可以启动闪电，据信成功率高达90%，不过它需要消耗火箭和导线，其坠落的碎片会带来危险，无法成为主流的解决方案。1974年，人们发现锁模激光器的多光子电离可以成为避雷移动避雷装置，1999年，这个概念被科学家进一步实践，他们用三个具有千焦耳能量的激光器组合，形成一个2米长的等离子体火花来触发闪电。而在去年的一个实验中，这个概念被进一步推进。

实验的主要内容是科学家向云层发射强烈而短的激光脉冲来转移闪电，众所周知，激光本身在传播过程中不会产生明显的发散，其传输距离可以远远超越衍射极限，而激光光强也不受传输距离的限制，保持在一个很高的水平。灯丝产生于激光穿过空气时的自聚焦效应，这就像阳光穿过凸面放大镜一样，集中了它的能量。这个过程中的能量变得如此强烈，以至于它 "煮 "掉了空气分子中的电子，或使它们电离，从而产生了等离子体，过热物质的“汤”。这束热等离子体被称为灯丝。

由于激光诱导的空气折射率的变化，激光脉冲的大小首先会缩小，这就像一个自发产生的一系列日益收敛的镜片，激光脉冲最终变得足够强烈，其进一步传播被光束自聚焦和由于自由电子的存在而产生的散焦效应之间的动态竞争所支配。这种竞争保持了电离激光脉冲在长距离内的狭窄通道。沿着这些丝状区域，空气分子被吸收的激光能量迅速加热，并以超音速径向排出，留下长期存在的密度下降的空气通道，而这些持续时间为几毫秒的低密度通道具有较高的电子传导性，因此为放电提供了一个有利的途径。

对于闪电而言，丝状物喷出空气分子，这一过程为漏斗状的闪电扫清了道路。这种密度较低的通道电荷可以比外面走得快，灯丝成为一条阻力最小的路径，电力将以传统金属避雷针的方式优先沿此路径传播。

科学家在瑞士东北部海拔2502米的Säntis 山的山顶进行了一项实验，山顶矗立着一座 124 米高的电信塔，附近安装了一台Yb:YAG激光器（该塔每年被雷电击中约100次)，为了在大气层中创造灯丝，研究人员使用了发射快速脉冲的激光器，这些脉冲的持续时间不到1万亿分之一秒，它是在1030纳米的波长和1千赫兹的重复率下发射皮秒级（1秒= 1000,000,000,000皮秒）的脉冲，能量为500毫焦耳，能产生了非常强大的激光。激光脉冲的方向是向上的，传播路径在塔尖附近经过，塔尖上装避雷针。同时对激光条件进行了调整，使丝状行为的开始接近但高于塔尖，并且至少有30米长。

这台重达 3 吨的激光器需要科学家用吊船运输部件，并部署一架大型直升机，安装设备就耗时 3 个月。可谓非常艰苦。在7 月 21 日至 9 月 30 日期间，在距离塔 3 公里以内发生的总共 6.3 小时的雷暴活动期间，该塔被至少 16 次闪电击中，其中四次是沿着激光路径出现的正闪电，有一次，天空晴朗到足以让相机捕捉到一道闪电跟随激光大约 50 米。在没有激光器的情况下，该塔九年内的观察显示84%的负闪电，11%的正闪电和5%的双极闪电，但实验中记录的四个激光事件都是正闪电。根据惯例，正（负）闪电是由带正（负）电荷的云产生的，并在塔周围产生正（负）背景电场；然后可以诱发向上的负（正）事件。

之前控制闪电的尝试在2008 年在新墨西哥州和 2011 年在新加坡都以失败告终，失败的部分原因是所使用的激光脉冲速度不够快，无法在灯丝中维持低密度通道，而这一次，科学家在短脉冲的峰值上塞入更多的能量，用相对较少的能量，你可以达到非常高的强度。这种每秒脉冲 1000 次的激光器最终目标是使用该设备将闪电从机场等敏感区域转移开，由于它们的覆盖范围更大，激光能够保护比金属避雷针大得多的区域。而激光灯丝可能还会被用来减少超音速飞机的阻力、在云中打孔从而允许用于与卫星的不间断通信以及制造雨雪。

在存在激光的情况下记录的7 月 24 日闪电事件

这可能是下一个十年最具有创造性的领域之一。