Оптическая диагностика канала распространения интенсивного лазерного пучка

Землянов, Алексей Анатольевич

Оптическая диагностика канала распространения интенсивного лазерного пучка тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Землянов, Алексей Анатольевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Томск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Оптическая диагностика канала распространения интенсивного лазерного пучка»

Автореферат диссертации на тему "Оптическая диагностика канала распространения интенсивного лазерного пучка"

РГ6 од

? 5 4БК 2Ш

На правах рукописи

Земляное Алексей Анатольевич

ОПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА КАНАЛА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА

Специальность 01.04.05 - Оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск - 2000

Работа выполнена в Сибирском Физико-техническом институте им акад. В. Д. Кузнецова при Томском государственном университете

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор В. А. Донченко

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Пономарев Ю. Н.

Защита состоится " 29 " декабря 2000 г. в 14 час. 30 мин, на заседании диссертационного совета К 063.53.03 в Томском государственном университете (634050, г. Томск, пр. Ленина, 36)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Томского государственного университета

Автореферат разослан " 28 " ноября 2000 г. Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат физико-математических наук к&ф Г. М. Дейкова

доктор физико-математических наук, профессор Янчарина А. М.

Ведущая организация

Институт оптического мониторинга

СО РАН

высоким пространственным и временным разрешением. В связи с этим возникает естественный интерес к изучению особенностей распространения сверхкоротких лазерных импульсов в рассеивающих средах. Этот интерес вызван и тем, что результаты известных к началу выполнения диссертационного исследования работ по измерению коэффициентов рэлеевского рассеяния наносекундных лазерных импульсов в газах оказались противоречивыми.

Для дистанционного определения энергетических параметров лазерных пучков в последнее время развивается томографический подход, позволяющий по измеренным под разными ракурсами проекциям рассеянного излучения проводить реконструкцию распределения интенсивности по сечению пучка методами компьютерной томографии. Впервые возможность определения энергетической структуры пучка по проекциям рассеянного излучения в случае линейного взаимодействия была показана В.. А. Донченко в работе [1]. Томографическое восстановление распределения интенсивности излучения по сечению пучка с использованием рассеянного в модельной среде излучения продемонстрировано Г. Г. Левиным с соавторами [2]. В этих и последующих работах не рассматривалось влияние на качество реконструкции таких специфических для данной задачи механизмов искажений проекционных данных как неизотропность индикатрисы рассеяния, полидисперсность рассеивающего аэрозоля, влияние дифракционных эффектов на апертуре приемного устройства.

Но всё таки наименее разработанными в задачах томографической диагностики являются вопросы, связанные с нелинейным взаимодействием интенсивного излучения и рассеивающей среды. Сложность решения задач адекватной реконструкции пучка в этом случае определяется тем, что коэффициент рассеяния среды в каждой точке

канала излучения нелинейным образом зависит от интенсивности исследуемого излучения в соответствующей точке.

Преодоление этих трудностей может быть связано как с созданием дополнительных каналов получения информации о рассеивающих свойствах нелинейной среды, так и с применением искусственных, заранее калиброванных ответвителей энергии лазерного излучения.

Основные требования к искусственным аэрозольным средам, применяемым для ответвления энергии пучка, очевидны - независимость или известная зависимость величины коэффициентов рассеяния (или преобразования излучения) и малая инерционность преобразования исследуемого излучения в измеряемый сигнал. Кроме того, внесение в лазерный пучок аэрозольного ответвителя не должно оказывать возмущающего действия на пространственно -энергетические характеристики пучка и в то же время обеспечивать уверенный прием рассеянного или вторичного излучения на фоне помех. Результаты известных работ, в которых исследуются возможности использования различных аэрозольных сред (например, частиц ИаС1, 2п8, углеродистых частиц и проч.) говорят лишь о том, что выбор приемлемого аэрозольного ответвителя определяется конкретной спецификой исследуемого излучения - его интенсивностью, длительностью и длиной волны.

Для этой ситуации представляет несомненный интерес изучение новых аэрозольных сред. В этой связи следует обратить внимание на такие объекты как жидкие сферические частицы с раствором органических красителей [5].

Проведенные в последние годы эксперименты показывают, что в таких частицах как в сферических резонаторах при лазерной накачке

возникает вынужденная флуоресценция (ВФ). Поскольку диапазон интенсивностей лазерных накачек доя реализации эффекта ВФ в частицах достаточно широк («1 кВт/см2 + 1 ГВт/см2), излучающие в режиме ВФ частицы становятся привлекательными объектами для изучения возможностей их применения в качестве визуализаторов лазерного излучения. При изучении ВФ в сферических частицах основное внимание уделялось исследованию спектральных характеристик излучения, в то время как энергетические и пространственные характеристики ВФ в известной нам литературе подробно не изучались.

Цели и основные задачи исследований

Цель диссертационной работы - экспериментальное исследование возможностей диагностики энергетических и пространственных параметров интенсивного лазерного пучка по рассеянному или преобразованному в газовой и аэрозольной средах излучению.

Для реализации цели решались следующие задачи.

1. Создание генераторов лазерных импульсов пикосекундной и наносекундной длительности.

2. Создание экспериментальных установок, разработка методики и проведение относительных измерений сечений рэлеевского рассеяния в газах и коэффициентов ослабления в туманах парения лазерных импульсов пикосекундной и наносекундной длительностей.

3. Экспериментальное исследование влияния неизотропности индикатрисы рассеяния на качество томографической реконструкции распределения интенсивности излучения в сечении лазерного пучка по проекциям рассеянного излучения.

4. Экспериментальные исследования возможности реконструкции пространственной и энергетической структуры интенсивного лазерно-

го пучка по проекциям рассеянного излучения в условиях взрывного вскипания водного аэрозоля.

5. Экспериментальные исследования возможностей применения жидких сферических частиц и капель с органическим красителем в качестве ответвителя энергии лазерного излучения.

Научная новизна работы

Впервые измерены сечения рэлеевского рассеяния в газах для пикосекундных лазерных импульсов. Осуществлена томографическая реконструкция энергетической структуры лазерного пучка по рассеянному в реальной газо- аэрозольной атмосфере излучению. Экспериментально показана возможность реконструкции структуры пучка по рассеянному в нелинейной среде излучению. Измерены угловые характеристики излучения флуоресцирующего полидисперсного аэрозоля. Получено усиление вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) этилового спирта в полидисперсном аэрозоле с органическим красителем. В каплях осуществлено преобразование ИК- излучения в вынужденное излучение видимого диапазона.

Практическая ценность работы

Результаты работы могут быть использованы при разработке методов диагностики каналов распространения широкоапертуркых лазерных пучков, при развитии методов спектроскопии комбинационного рассеяния с использованием жидких сферических частиц, при разработке микролазеров, регистраторов и преобразователей излучения ИК - диапазона в видимое.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Сечения рэлеевского рассеяния в азоте и аргоне не зависят от длительности рассеиваемого лазерного импульса с длиной волны 532 нм в диапазоне длительностей 2 - 28 не и на длине волны 693,4 нм с длительностью ~ 50 пс и плотностью мощности излучения до 100 МВт/см2.

2. Учет вида индикатрисы рассеяния существенно повышает качество восстановления в задаче томографической реконструкции энергетической структуры лазерного пучка по проекциям рассеянного излучения.

3. Привлечение информации о зависимости рассеивающих свойств среды от плотности мощности позволяет восстанавливать энергетическую структуру лазерного пучка по рассеянному излучению в условиях нелинейного взаимодействия.

4. Жидкие сферические частицы с органическим красителем позволяют создать линейные безфоновые ответвители энергии интенсивного лазерного излучения (с плотностью мощности, не превышающей порог фотохимического разрушения красителя) для получения проекций в задаче реконструкции энергетической структуры пучка.

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается их непротиворечивостью современным представлениям об основных физических процессах, хорошим согласием с результатами работ других авторов в случае близких совпадений условий экспериментов, а также воспроизводимостью полученных результатов.

Апробация диссертации

Основные результаты исследований докладывались на:

Всесоюзном и межреспубликанском симпозиумах по распространению лазерного излучения в атмосфере (Томск, 1979, 1984), Всесоюзном симпозиуме по лазерному и акустическому зондированию атмосферы (Томск, 1984), Межреспубликанских симпозиумах по Оптике атмосферы и океана (Томск, 1996, 1997, 1998, 1999), 15 Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физики аэродинамических сред" (Одесса, 1984), 4 Всесоюзной конференции по вычислительной томографии (Ташкент, 1989), 11 Международной Вавиловской конференции по нелинейной оптике.(Новосибирск, 1997), Международных конференциях "Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул" (Томск, 1997,1999), "Laser's 99" (Квебек, Канада), "Laser's 2000" (Альбукерки, США), "5-th Russian-Chinese Symposium on Laser Physics and Laser Technology" (Томск, 2000).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 статей в отечественных научных журналах, 1 статья в зарубежном журнале, 3 статьи в тематических сборниках SPIE. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, содержащего 113 наименований. Общий объем диссертации 121 страница, включая 37 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследований, их научная новизна и значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту. Представлен краткий обзор структуры диссертации.

В первой главе исследуется распространение лазерных импульсов нано- и пикосекундной длительности в рассеивающих средах.

Рассеяние света является базовым явлением, на основе которого осуществляется диагностика энергетической структуры пучка. Для адекватной реконструкции структуры пучка по проекциям рассеянного излучения необходимы знания о закономерностях поведения коэффициентов рассеяния от мощности и длительности воздействующего на среду излучения. Проведен обзор экспериментальных работ по рэ-леевскому рассеянию импульсного излучения в газах. Особое внимание уделено работам АЫ1у, Зсоотопек [3], где получена зависимость сечений рэлеевского рассеяния от длительности импульсов в виде:

где сттеор-теоретически рассчитанное сечение рэлеевского рассеяния при стационарном облучении, т-константа, зависящая от условий эксперимента, ^-классическая постоянная временного затухания диполя. А также теоретической работе С. Д. Творогова [4], в которой решается задача о рэлеевском рассеянии коротких световых импульсов и для сечений рассеяния импульсного излучения получено соотношение вида:

<т

пост

= \-2(аМ)е~аА'

здесь: а = ———, п - показатель преломления газа, со -СУ £ (2^0/2)

частота излучения, N - число молекул в единице объема, С - эмпирическая константа модели, % - коэффициент диффузии, 9 - угол рассеяния.

Из анализа [3] сделано предположение о возможной ошибочности выбранной методики калибровки приемной аппаратуры, которая основана на применении нейтральных светофильтров в качестве линейных ослабителей импульсного излучения.

Предложена методика калибровки приемной аппаратуры основанная на использовании в качестве калибратора диффузионно отражающей пластинки из М§0. С помощью созданных и описанных в главе 1 импульсных лазеров пико- и наносекундной длительности измерены отношения <Та>/„ для импульсов длительностью от 2 до 28

не на длине волны 532 нм и А1[~50 пс на длине волны 693.4 нм. В пределах ошибки измерений, не превышающей 10%, показано, что сечения рэлеевского рассеяния не зависят от длительности импульсов с интенсивностью до 100 МВт/см2 (см. рис.1).

о в /£ гч &ь,нс

Рис. 1 Зависимость отношения сечений рэлеевского рассеяния в аргоне от длительности импульса

— . __ !---1

_I_I............J-1—

Экспериментально исследовалось ослабление в туманах (т < 10) импульсов с длительностью 500 пс и от 1.6 до 60 не на длине волны 790 нм. Сравнение с постоянным во времени излучением показало, что импульсы с указанной длительностью ослабляются так же, как и постоянное во времени излучение.

Во второй главе на основе обзора литературы дается краткое теоретическое обоснование возможности томографической реконструкции пространственно - энергетических параметров лазерного пучка по проекциям рассеянного излучения.

На базе эмиссионной модели с использованием волнового подхода к описанию рассеянного излучения анализируются возможные схемы регистрации проекций и механизмы искажения проекций. Указывается, что факторами, которые вносят существенные искажения в проекции могут быть неизотропность индикатрисы рассеяния, полидисперсность рассеивающей среды и влияние дифракционных эффектов на апертуре приемного устройства. Описаны эксперименты, в которых получены проекции рассеянного излучения для пучка с распределением интенсивности по сечению в виде совокупности двух гаус-соид.

Эти проекции явились основанием для применения методов компьютерной томографии с целью восстановления (с точностью до коэффициента) энергетической структуры пучка. При этом осуществлялось усреднение оптического потока по площадке регистратора. Показывается, что существует оптимальное значение окна усреднения, при котором эффективно подавляются помехи и незначительно искажаются проекции.

Качество восстановления оценивалось по значению коэффициента корреляции Кг между исходным и восстановленным по проекци-

ям распределениям. На рис. 2 представлены исходное (рис. 2а) и восстановленное при числе проекций N=2 распределение интенсивности (рис. 26; Кг«0.5). На рис. 2в представлены результаты реконструкции при N=4 и коррекции значений проекций путем их умножения на функцию /к = [х{в)Т (где х{0») - индикатриса рассеяния, в„ - угол наблюдения проекций). При этом К^О.8. На рис. 2г представлены результаты реконструкции без проведения коррекции на неизотропность индикатрисы рассеяния, при этом К^О.б.

Рис. 2 Исходное и восстановленное распределение интенсивности

Из рисунка 2 видно, что учет формы индикатрисы рассеяния существенно повышает качество реконструкции структуры пучка.

В этой же главе рассматриваются возможности диагностики канала лазерного пучка в случае нелинейного взаимодействия излучения с водным аэрозолем. Приводятся результаты численного эксперимента по восстановлению пространственно-энергетической структуры пучка, распространяющегося в водном аэрозоле в случае взрывного вскипания капель. Восстановленная по проекциям рассеянного излучения картина распределения интенсивности по сечению пучка несет в себе информацию о размерах и расположении в пучке зон с повы-

шенной интенсивностью. Однако, для получения адекватной реконструкции пучка необходимо привлечение априорной информации о поведении рассеивающих свойств среды от мощности излучения.

Проведенный эксперимент по восстановлению структуры лазерного пучка, распространяющегося в водном аэрозоле показал, что в случае нелинейного взаимодействия восстановление энергетического профиля пучка по проекциям рассеянного излучения возможно при одновременной оценке нелинейных свойств рассеивающей среды (рис.3).

Рис.3. Исходное (а) и восстановленные распределения интенсивности излучения в сечении пучка: б - без проведения коррекции, в -после коррекции проекций рассеянного излучения. Коррекция проводилась с учетом зависимости рассеивающих свойств среды от интенсивности возбуждающего излучения.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию флуоресценции полидисперсного аэрозоля и капель с раствором органических красителей.

На основании обзора проведенных к настоящему времени работ приводится качественное описание процессов вынужденного рассеяния и вынужденной флуоресценции в сферических частицах. Во всех экспериментах по исследованию упомянутых эффектов наблюдаются аномально низкие пороги их возникновения по сравнению со сплош-

ной средой, а также характерная пичковая структура спектра вынужденного излучения. Основными физическими причинами возникновения этих особенностей являются способность сферической частицы фокусировать в своем объеме падающее излучение и наличие в ней собственных высокодобротных резонансных мод.

Практически все экспериментальные работы по данной тематике выполнены для одиночных капель микронных размеров. В диссертации приводятся результаты проведенных автором исследований вынужденной флуоресценции ансамбля сферических частиц разного размера.

Эксперименты проводились на установке, базовыми элементами которой служили лазер на АИГ:№3+ в режиме активной модуляции добротности (длительность импульса -10 не, длины волн излучения 532 нм и 1064 нм, плотность мощности варьировалась от 0.03 МВт/см2 до 1 ГВт/см2) и монохроматор на основе спектрометра ДФС-452.

Эксперименты показали, что спектр флуоресценции облака полидисперсного аэрозоля (диаметр частиц 1^-30 мкм) с раствором красителя с концентрацией ~10"3 МУл представляет характерную двугорбую картину. При этом вершина первого спектрального пика на несколько нанометров сдвинута в коротковолновую область относительно максимума спектра флуоресценции в кювете, второй спектральный пик располагается в длинноволновой части линии флуорес-Дёнции красителя к кювете. Линейная зависимость-величины второго спектрального пика от плотности мощности накачки сохраняется до значений 300 МВт/см2, а диаграмма направленности излучения флуоресцирующего аэрозоля вытянута вперед и имеет минимум в направлении перпендикулярном направлению излучения накачки.

Из результатов экспериментов следует, что при превышении некоторого порога накачки в красной области спектра отмечается резкое увеличение дисперсии величины сигнала свечения аэрозольного облака. На основании построенной математической модели измеряемого сигнала и представлений о резонансном характере возбуждения сделан вывод о том, что резкое возрастание дисперсии величины сигналов флуоресценции связано с переходом флуоресценции в режим вынужденного излучения.

Высокая дисперсия величины сигнала свечения полидисперсного аэрозоля с красителем заставляет использовать большие массивы регистрируемых сигналов, что создает определенные трудности при изучении флуоресценции красителей в сферических частицах при интенсивных лазерных накачках. В то же время проведение опытов с одиночной частицей размером 10- 50 мкм сопряжено с большими техническими трудностями. В диссертации на основании измерений свечения из разных областей флуоресцирующей капли миллиметрового размера делается вывод о тождественности физических процессор происходящих в каплях миллиметрового и микронного размеров в случае нерезонансного возбуждения, что дает возможность проводить исследования с каплями миллиметрового размера. Показывается, что свечение капли при однофотонном и двухфотонном поглощении складывается из спонтанной флуоресценции (СФ) красителя и вынужденной флуоресценции на модах "шепчущей галереи", спектр которой располагается в красном крыле линии флуоресценции (ширина спектра ВФ по полувысоте -10 нм). Спектральные, энергетические и временные характеристики свечения флуоресцирующей капли убедительно свидетельствуют о вынужденном характере излучения, локализованного в длинноволновой области спектра флуоресценции кра-

сителя. локализация вынужденного излучения на длинноволновом крыле спектра флуоресценции красителя вызвана преобладающим в коротковолновой области поглощением молекулами красителя излучения флуоресценции.

Рассмотрена возможность использования капель с красителем в качестве преобразователей ИК- излучения в видимое. Показано, что спектр двухфотонно возбужденной флуоресценции (ДФВФ) в каплях (длина волны излучения накачки 1064 нм) в целом соответствует спектру однофотонно возбужденной флуоресценции (длина волны возбуждения 532 нм). Анализ энергетических характеристик ДФВФ показывает, что при некотором пороге интенсивности накачки квадратичная зависимость интенсивности свечения, характерная для спонтанной ДФВФ, переходит в линейную, что является признаком перехода спонтанной флуоресценции в вынужденную. При этом энергетические пороги перехода квадратичной зависимости в линейную для раствора родамина 6 Ж при накачке в край капли в два раза ниже, чем в центр, что объясняется локализацией высокодобротных мод капли в её приповерхностной области.

Эксперименты проводились с растворами красителей родамин 6 Ж, родамин С, 6- аминофеналенон в этаноле и дибутилфталате.

В заключении сформулированы основные научные результаты диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

и на длине волны 693.4 нм с длительностью ~50 пс и плотностью мощности излучения до 100 МВт/см2.

2. Показано, что энергетическое ослабление лазерных импульсов в туманах парения с т<10 не зависит от длительности импульсов в диапазоне длительностей 1.6-^60 не. и 500 пс на длине волны 0.79 мкм. Независимость коэффициентов рассеяния и ослабления в широком диапазоне изменения длительностей и уровней мощности лазерных импульсов может являться основой для построения технических средств активного и пассивного зондирования энергетической структуры лазерного пучка.

3. Впервые получено усиление излучения ВКР этанола в полидисперсном аэрозоле с родамином С, что позволяет устранить фоновую засветку и увеличить отношение сигнал/шум при получении проекционных данных.

4. Установлено, что диаграмма направленности вынужденной флуоресценции полидисперсного аэрозоля вытянута в направлении вперед и имеет минимум в направлении, перпендикулярном направлению распространения излучения накачки. Показано, что учет формы диаграммы направленности излучения и нелинейного взаимодействия с рассеивающей средой существенно повышает качество томографической реконструкции энергетической структуры лазерного пучка.

5. Предложен аэрозольный ответвитель на основе эффекта вынужденной флуоресценции при двухфотонном поглощении ИК- излучения. Ответвитель характеризуется отсутствием фоновой засветки и линейностью до 500 МВт/см2. Выявленная зависимость интенсивности вынужденной флуоресценции от геометрии накачки капли требует, чтобы размеры частиц ответвителя были много меньше размеров неоднородностей энергетической структуры пучка.

Цитируемая литература:

1. Д. С. Бочков, В. А. Донченко, Н. Н. Латышев. // Электродинамика и распространение волн. Томск: Изд. Томского университета, 1983. С. 151-157.

2. Левин Г. Г., Семенов Э. Г., Старостенко О. В. И Оптика и спектроскопия. 1985. Т. 58. №5. С. 1161.

3. Skowroneck М., Vitel Y. Alayli Y., Bayer С. // Phys. Lett. 1975. 51A. № 2. P.15.

4. С. Д. Творогов // Распространение лазерного излучения в различных средах. Томск: СФТИ, 1985. С. 38-44.

5. A. Biswas, Н. Latifi, R. L. Armstrong, R. G. Pinnick // Opt. Lett. 1989. V. 14. N. 4. P. 214-216.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Донченко В. А., Землянов А. А., Кабанов М. В. и др. Экспериментальные исследования рэлеевского рассеяния сверхкоротких лазерных импульсов в газах // 5-ый Всесоюз. симпоз. по распространению лазерного излучения в атмосфере. Тезисы докл. Томск. 1979. С. 273-276.

2. Землянов А. А., Пальянов П. А. и др. О работе ФЭУ при приеме слабых импульсных сигналов // 8-ой Всесоюз. симпоз. по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. Тезисы докл. Томск. 1984, Ч. 2. С. 273-276.

3. Борисов Н. Н., Землянов А. А., Пальянов Г1. А. Оптимизация ФЭУ в задаче о рэлеевском рассеянии света // 8-ой Всесоюз. симпоз. по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. Тезисы докл. Томск. 1984. Ч. 2. С. 264-265.

4. Ангелов М. П., Афонин М. А., Землянов А. А. и др. О выборе разрешающей способности регистратора рассеянного излучения в томографических исследованиях // 10-ый Всесоюз. симпоз. по распространению лазерного излучения в атмосфере. Тезисы докл. Томск: ТНЦ СО АН СССР. 1984. С. 250.

5. Донченко В. А., Землянов А. А., Кабанов М. В. и др. Рэлеевское рассеяние наносекундных импульсов света // Изв. ВУЗов СССР. Физика. 1985. №10. С. 49-54.

6. Донченко В. А., Землянов А. А., Кулаков Ю. И. и др. Ослабление наносекундных световых импульсов в туманах // Изв. ВУЗов СССР. Физика. 1988. деп. 9С. Рук. деп. ВИНИТИ 15.04.88.:№2869-В88.

7. Афонин М. А., Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Диагностика структуры интенсивного лазерного пучка методами РВТ // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. №11. С. 108-109.

8. Ангелов М. П., Афонин М. А., Бочков Д. С., Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Восстановление профиля оптического пучка томографическими методами // Оптика атмосферы. 1989. Т. 2. №5. С.469-474.

9. Аксенов В. П., Банах В. А., Землянов А. А., Исаев Ю. И., Определение моментов интенсивности и функционала фокусировки лазерного пучка по рассеянному излучению // 4 Всесоюз. симпоз. по вычислительной томографии. Тезисы докл. Ташкент. 1989. С. 5-6.

10. Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Угловые характеристики вынужденной флуоресценции капель красителя микронного размера // 3-ий Межреспубл. симпоз. «Оптика атмосферы и океана». Тезисы докл. 1996. Томск. ИОАСОАРАН.

11. Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Статистические признаки эффекта вынужденной флуоресценции системы полидисперсных мик-

ронных капель с лазерным красителем // Оптика атмосферы и океана, 1997. Т. 10. №3. С. 294-300.

12. Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Усиление излучения ВКР в системе полидисперсных капель с лазерным красителем в условиях вынужденной флуоресценции // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10. №7. С. 794-799.

13. Donchenko V. A., Kopylova Т. N., Zemlyanov A. A. et al. SRS Amplification in Fluorescent Dye Drop System // Int. Conf. on Atomic and Molecular Pulsed Lasers. Proceeding SPIE. 1998. V. 3403. P. 206-213.

14. Donchenko V. A., Kopylova T. N., Zemlyanov A. A. et al. Raman Scattering Enhancement in System of Fluorescence Dye Drops // XI Int. Vavilov Conf. on nonlinear optics. Proceeding SPIE. 1998. V. 3485. P. 404-409.

15. Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Спектры флуоресценции в жидких частицах с красителем при интенсивной лазерной накачке // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 12. №1. С. 36-38.

16. Donchenko V. A., Zemlyanov A. A. et al. Laser Induced Fluorescence in Dye Droplets // III Int. Conf. on Atomic and Molecular Pulsed Lasers. Proceeding SPIE. 1999. V. 4071;

17. Donchenko V. A., Zemlyanov A. A. et al. Dichromatic Laser Induced Dye Fluorescence in Drop by Ж and Visible Laser Radiation // Int. Conf. "Lasers 99". Quebec. Canada. 1999. P. 35.

18. Donchenko V. A., Zemlyanov A. A. et al. Spectral and temporal characteristics of fluorescence of drops comprising by the IR laser radiation // Infrared Physics and Technology. 2000. V. 41. №2. P. 133-136.

19. V. A. Donchenko, Yu. E. Geints, D. A. Zemlyanov, Al. A. Zemlyanov, P. P. Kibitkin. Nonlinear optical effects in liquid drops // Proceeding of the 5-th Russian-Chinese Symposium on Laser Physics and Technologies. 2000. P. 207-208.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Землянов, Алексей Анатольевич

Введение.

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАССЕЯНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПИКОСЕКУНДНОЙ И НАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТЕЙ В ГАЗАХ И ТУМАНАХ.

1.1. Рэлеевское рассеяние наносекундных импульсов света (обзор).

1.2. Оптические квантовые генераторы пикосекундных и наносекундных импульсов света.

1.3. Относительные измерения сечений рэлеевского рассеяния пикосекундных и наносекундных лазерных импульсов в газах.

1.4. Энергетическое ослабление коротких и сверхкоротких импульсов в туманах.

Краткие выводы к главе I.

ГЛАВА 2. ТОМОГРАФИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА

ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА ПО РАССЕЯННОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ.

2.1. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности томографической реконструкции пространственно- энергетической структуры лазерного пучка.

2.2. Восстановление энергетической структуры лазерного пучка по измеренным проекциям рассеянного в воздухе излучения.

2.3. Выбор разрешающей способности регистратора рассеянного излучения в томографическом эксперименте.

2.4. О реконструкции пространственно-энергетической структуры лазерного пучка в условиях нелинейного взаимодействия.

2.5. Диагностика структуры интенсивного лазерного пучка по проекциям рассеянного в водном аэрозоле излучения.

Краткие выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНУЖДЕННОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ В ПОЛИДИСПЕРСНОМ АЭРОЗОЛЕ И КАПЛЯХ С КРАСИТЕЛЕМ.

3.1. Физическая модель вынужденной флуоресценции капель с красителем (обзор).

3.2. Исследование ВФ в полидисперсном аэрозоле с красителем.

3.2.1. Статистические признаки вынужденной флуоресценции в полидисперсном аэрозоле.

3.2.2. Спектральные, энергетические и пространственные характеристики свечения полидисперсного аэрозоля с красителем.

3.3. Усиление излучения ВКР в полидисперсном аэрозоле с красителем

3.4. Спектральные, временные и энергетические характеристики флуоресценции капель с красителем при интенсивной лазерной накачке

3.5. Флуоресценция капель с красителем при двухфотонном поглощении

ИК-излучения.

Краткие выводы к главе III.

Введение диссертация по физике, на тему "Оптическая диагностика канала распространения интенсивного лазерного пучка"

Актуальность

Использование интенсивного лазерного излучения в системах передачи энергии на расстояния, оптической связи, мониторинга окружающей среды, обработки материалов и синтеза новых веществ стимулирует интерес к проблемам распространения лазерного излучения и взаимодействия его с веществом. Актуальной является задача оперативной диагностики канала интенсивного излучения, которая состоит в контроле энергетических параметров пучка и динамических процессов взаимодействия импульсного излучения с веществом. Традиционные методы диагностики канала распространения лазерного пучка, связанные с использованием в пучке регистрирующих датчиков и зондов, оказываются малоэффективными из-за низкой мобильности измерителей, либо из-за их разрушения в случае воздействия интенсивного лазерного излучения. В связи с этим существует необходимость развития дистанционных методов измерения энергетических параметров лазерного излучения, основанных на отвлечении части энергии исследуемого излучения с помощью естественных (атмосфера) или искусственных (специально созданная газовая или аэрозольная среда) ответвителей энергии.

Впечатляющий прогресс в физике и технике генерации лазерных импульсов пико- и фемтосекундной длительности, в разработке методов регистрации сверхкоротких световых импульсов обеспечил существенный прорыв в пространственно-временных возможностях бесконтактных методов диагностики, в том числе, методов лазерного зондирования частично прозрачных объектов. Последние являются весьма перспективными для диагностики канала лазерного пучка с высоким пространственным и временным разрешением. В связи с этим возникает естественный интерес к изучению особенностей распространения сверхкоротких лазерных импульсов в рассеивающих средах. Этот интерес 5 вызван и тем, что результаты известных к началу выполнения диссертационного исследования работ по измерению коэффициентов рэлеевского рассеяния наносекундных лазерных импульсов в газах оказались противоречивыми.

Для дистанционного определения энергетических параметров лазерных пучков в последнее время развивается томографический подход, позволяющий по измеренным под разными ракурсами проекциям рассеянного излучения проводить реконструкцию распределения интенсивности по сечению пучка методами компьютерной томографии. Впервые возможность определения энергетической структуры пучка по проекциям рассеянного излучения в случае линейного взаимодействия была показана В. А. Донченко в работе [1]. Томографическое восстановление распределения интенсивности излучения по сечению пучка с использованием рассеянного в модельной среде излучения продемонстрировано Г. Г. Левиным с соавторами [2]. В этих и последующих работах не рассматривалось влияние на качество реконструкции таких специфических для данной задачи механизмов искажений проекционных данных как неизотропность индикатрисы рассеяния, полидисперсность рассеивающего аэрозоля, влияние дифракционных эффектов на апертуре приемного устройства.

Преодоление этих трудностей может быть связано как с созданием дополнительных каналов получения информации о рассеивающих свойствах 6 нелинейной среды, так и с применением искусственных, заранее калиброванных ответвителей энергии лазерного излучения.

Основные требования к искусственным аэрозольным средам, применяемым для ответвления энергии пучка, очевидны - независимость или известная зависимость величины коэффициентов рассеяния (или преобразования излучения) и малая инерционность преобразования исследуемого излучения в измеряемый сигнал. Кроме того, внесение в лазерный пучок аэрозольного ответвителя не должно оказывать возмущающего действия на пространственно -энергетические характеристики пучка и в то же время обеспечивать уверенный прием рассеянного или вторичного излучения на фоне помех. Результаты известных работ, в которых исследуются возможности использования различных аэрозольных сред (например, частиц КаС1, Zr^S, углеродистых частиц и проч.) говорят лишь о том, что выбор приемлемого аэрозольного ответвителя определяется конкретной спецификой исследуемого излучения - его интенсивностью, длительностью и длиной волны.

Проведенные в последние годы эксперименты показывают, что в таких частицах как в сферических резонаторах при лазерной накачке возникает вынужденная флуоресценция (ВФ). Поскольку диапазон интенсивностей лазерных накачек для реализации эффекта ВФ в частицах достаточно широк 2 2

1 кВт/см -г 1 ГВт/см ), излучающие в режиме ВФ частицы становятся привлекательными объектами для изучения возможностей их применения в качестве визуализаторов лазерного излучения. При изучении ВФ в сферических частицах основное внимание уделялось исследованию спектральных характеристик излучения, в то время как энергетические и 7 пространственные характеристики ВФ в известной нам литературе подробно не изучались.

Цели и основные задачи исследований

Для реализации цели решались следующие задачи.

1. Создание генераторов лазерных импульсов пикосекундной и наносекундной длительности.

4. Экспериментальные исследования возможности реконструкции пространственной и энергетической структуры интенсивного лазерного пучка по проекциям рассеянного излучения в условиях взрывного вскипания водного аэрозоля.

Научная новизна работы

Практическая ценность работы

Результаты работы могут быть использованы при разработке методов диагностики каналов распространения широкоапертурных лазерных пучков, при развитии методов спектроскопии комбинационного рассеяния с использованием жидких сферических частиц, при разработке микролазеров, регистраторов и преобразователей излучения ИК - диапазона в видимое.

Защищаемые положения

Апробация диссертации

Основные результаты исследований докладывались на: Всесоюзном и межреспубликанском симпозиумах по распространению лазерного излучения в атмосфере (Томск, 1979, 1984), Всесоюзном симпозиуме по лазерному и акустическому зондированию атмосферы (Томск, 1984), Межреспубликанских симпозиумах по Оптике атмосферы и океана (Томск, 1996, 1997, 1998, 1999), 15 Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физики аэродинамических сред" (Одесса, 1984), 4 Всесоюзной конференции по вычислительной томографии (Ташкент, 1989), 11 Международной Вавиловской конференции по нелинейной оптике (Новосибирск, 1997), Международных конференциях "Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул" (Томск, 1997, 1999), "Laser's 99" (Квебек, Канада), "Laser's 2000"

Альбукерки, США), "5-th Russian-Chinese Symposium on Laser Physics and Laser Technology" (Томск, 2000).

Публикации

Структура и объем работы

Заключение диссертации по теме "Оптика"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дисертации проведено экспериментальное изучение возможностей оптической диагностики канала распространения интенсивного лазерного пучка.

1. Экспериментально показано, что сечения рэлеевского рассеяния в азоте и аргоне не зависят от длительности возбуждающих лазерных импульсов с длиной волны 532 нм в диапазоне длительностей 2-28 не на длине волны 693.4 нм с длительностью ~50 пс и плотностью мощности излучения до 100 МВт/см .

2. Показано, что энергетическое ослабление лазерных импульсов в туманах парения с т<10 не зависит от длительности импульсов в диапазоне длительностей 1.6+60 не. и 500 пс на длине волны 0.79 мкм. Независимость коэффициентов рассеяния и ослабления в широком диапазоне изменения длительностей и уровней мощности лазерных импульсов может являться основой для построения технических средств активного и пассивного зондирования энергетической структуры лазерного пучка.

Предложен аэрозольный ответвитель на основе эффекта вынужденной флуоресценции при двухфотонном поглощении ИК- излучения. Ответвитель

110 характеризуется отсутствием фоновой засветки и линейностью до 500 гу

МВт/см . Выявленная зависимость интенсивности вынужденной флуоресценции от геометрии накачки капли требует, чтобы размеры частиц ответвителя были много меньше размеров неоднородностей энергетической структуры пучка.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую признательность научному руководителю доктору физ.-мат. наук Донченко Валерию Алексеевичу за руководство и помощь в работе, искреннюю благодарность кандидату тех. наук Ангелову Михаилу Петровичу за плодотворное сотрудничество при проведении исследований, а также студентам РФФ ТГУ Данилову Алексею Владимировичу и Кибиткину Павлу Павловичу за помощь при проведении экспериментов и оформлении материалов диссертации.

Ill

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Землянов, Алексей Анатольевич, Томск

1.Д. С. Бочков, В. А. Донченко, Н. Н. Латышев. // Электродинамика и распространение волн. Томск: Изд. Томского университета, 1983. С. 151157.

2. Левин Г. Г., Семенов Э. Г., Старостенко О. В. // Оптика и спектроскопия. 1985. Т. 58. №5. С. 1161.

3. Skowroneck М., Vitel Y. Alayli Y., Bayer С. II Phys. Lett. 1975. 51A. № 2. P.15.

4. C. Д. Творогов // Распространение лазерного излучения в различных средах. Томск: СФТИ, 1985. С. 38-44.

5. A.Biswas, Н. Latifi, R. L. Armstrong, R. G. Pinnick // Opt. Lett. 1989. V. 14. N. 4. P. 214-216.

6. Фабелинский И. Л. Молекулярное рассеяние света. М: Наука. 1965.

7. George R. С., Goldstein L., Slama L., Yokogama M., Molecular Scatering of Ruby- Laser Light.// Phys. Rev. 1965. V.137. N 2A. P.369-380.

8. Rudder R. K., Bach D. R. Rayleigh Scatering of Ruby- Laser Light by Neutral Lasers//1968. JOSA. V.58. N 9. P.1260-1266.

9. Scowronek M., Vital Y., Bayer CM Mesure de la Section Efficave Differentiel Rayleigh du Modeu d'un Laser a Rubis Declerehe.// La Journ. De Phys. 1973. N.34. P. 275-282.

10. Kilkenny Y.D., White M.S., A Negative Result on the Effect of Laser Pulse Lenght of the Raileigh Scatering Cross Section // 1979. V.19A. N6. P. 22602269.

11. Scowronek M., Vital Y., Alaily Y., Bayer CM Influence of the Laser Pulse Duration on the Measurement of the Absolute Rayleigh Scatering Cross Section in Gases.// Phys. Jett. 1975. V. 51 A. N2. P. 107-108.

12. Selter K. R„ Kunze H. J. // Phys. Lett. 1978. V. A 68. N 1. P.57.

13. Scowronec M., Alaily Y. // Phys. Rev. 1979. V. A 19. N 6. P. 2260.112

14. Nee Tsu. Jue A, Roberts J R. // Phys. Rev.A. Geu. Phys. 1982. V.25. N2. P. 1000-1003. ' . .

15. Королев Ф.А., Мурад А.И., Мигушин В.И., // ПТЭ. 1975. N 2. 253.

16. Jachel S., Lebenstein H. M., Zigler A., Zmora H., Zweigenbunm S. J., Phys E.: Ski. Instrum., 1980. 13. N 9. P. 995.

17. Пилипович B.A., Ковалев A.A. Оптические квантовые генераторы с просветляющимися фильтрами. Минск, Наука и техника, 1975.

18. Feiock F. D., Finite- Sized Effects in Rayleigh Scatering // Phys. Rev. 1968. V.169. N 1. P.165-171.

19. Борн M. Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 856 с.

20. De Maria A.J., Stetser D.A., Heynau H., Self mode-locking of lasers with saturable absorbers, Appl. Phys. Lett., N 8. P. 174-178. 1966.

21. Малютин A.A. Исследования генерации ультракоротких импульсов в неодимовом лазере с самосинхронизацией аксиальных мод. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.- мат. наук, ФИ АН, М., 1971.

22. Воробьев H. Н., Подгоецкий В. М. и др. Наблюдение временного разделения фотонов в лазерном УКИ, проходящем через рассеивающую среду // Квантовая электроника, 1999, Т. 28. № 2, С. 181-182.

23. Исследование объектов с помощью наносекундных импульсов // Под. ред. Г. В. Глебовича. М.: Радио и связь. 1984. 256 с.

24. Донченко В.А., Зуев В.Е., Кабанов М.В., Красюк И.К., Пальянов П.А., Пашинин П.П., Прохоров A.M., Письма в ЖЭТФ, N18. С.230. 1973.

25. Авербах В. С., Бетин А. А. и др. Эффекты вынужденного рассеяния и самовоздействия в газах и влияние их на распространение оптического излучения (обзор). Изв. ВУЗов СССР, Радиофизика, т. XXI, № 8, 1978. С. 1077

26. Борисов Н. Н., Землянов А. А., Пальянов П. А. Оптимизация ФЭУ в задаче о рэлеевском рассеянии света // 8-ой Всесоюз. симпоз. по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. Тезисы докл. Томск. 1979. Ч. 2. С. 264-265.

27. Донченко В. А., Землянов А. А., Кабанов М. В. и др. Рэлеевское рассеяние наносекундных импульсов света // Изв. ВУЗов СССР. Физика. 1985. №Ю. С. 49-54.

28. Донченко В. А., Землянов А. А., Кулаков Ю. И., и др. Ослабление наносекундных световых импульсов в туманах // Изв. ВУЗов. Физика.1988. Деп. 9 с. Рук. деп. ВИНИТИ 15.04.88. № 2869-В88.

29. Левин Г.Г., Семенов Э.Г., Старостенко О.В.// Оптика и спектроскопия. 1985. Т.58. Вып. 5. С. 1161-1164.

30. Воробьев В.В., Грачев М.Е., Гурвич A.C.// Акустический журнал. 1986. Т. XXXII. Вып. 4. С. 457-461.

31. Левин Г. Г., Вишняков Г. Н. Оптическая томография. М.:Радио и связь.1989. С. 224.

32. Троицкий И.Н. Статистическая теория томографии. М.: Радио и связь, 1989. 120 с.

33. Мельникова Т.С. К вопросу учета аппаратной функции плазменного томографа // Тез. докл. 2 Всесоюзного симп. по вычислительной. Куйбышев: КуАИ. 1985. С. 93-94.

34. Афонин М.А., Землянов A.A., Латышев H.H.// В кн.: III Всес. Конференция "Теоретическая и прикладная оптика". (Тезисы и доклады). Л.: Изд. ГОИ. 1988. С. 284-285.

35. Ангелов М. П., Землянов A.A., Кабанов A. M.// Томографическая диагностика аэрозоля в канале мощного лазерного пучка. 15-ая Всесоюзная конференция «Актуальные вопросы физики аэродисперсных сред», тезисы докладов. Одесса-. 1984. Т. 2, С. 22.

36. Афонин М. А., Землянов A.A., Латышев H. Н. О возможности восстановления профиля оптического пучка методами томографии// 3-ая Всесоюзная конференция «Теоретическая и прикладная оптика», тезисы докладов. Ленинград. 1988. С. 284-285.

37. Афонин М. А., Донченко В. А., Землянов A.A. и др. Диагностика структуры интенсивного лазерного пучка методами РВТ // Оптика атмосферы. Т. 1,№11, С. 108-109. 1988.

38. Аксенов В. П., Банах В. А., Землянов A.A., и др. Определение моментов интенсивности и функционала фокусировки лазерного пучка по рассеянному излучению //4-ый Всесоюзный симпозиум по вычислительной томографии, тезисы докладов. Ташкент, 1989. с.5-6.

39. Бочков Д. С., Донченко В. А., Землянов A.A. Восстановление профиля оптического пучка томографическими методами // Оптика атмосферы. Т. 2, №5, С. 469-474. 1989.

40. ЛауиттP.M.// ТИИЭР. 1983. Т. 71. N 3. С. 125.

41. Брусков A.B., Иващенко М.И., Панов В.П.//Квантовая электроника. 1986. Т. 13. N.10. С. 2025-2030.

42. Chylek P. Partial-wave resonances and the ripple structure in the Mie normalized extinction cross section. // J. Opt. Soc. Am. 1976, V.66, N. 3, P. 285-287.

43. Rosasco G. J., Bennet H.S. Internal fields resonanse structure: Implication for optical absorption and scattering by microscopic particles // J. Opt. Soc. Am. 1978. V. 68. N 9. P. 1242-1250.

44. Asnkin A., Dziedzic J. M. Observation of optical resonances of dielectric spheres by light scattering // Appl. Opt. 1981. V.20. N. 10.P.1803-1814.

45. Qwen J. F., Chang R.K., Barber P. W. Morphology-dependent resonances in Raman scattering, fluorescense emission and elastic scattering from microparticles // Aerosol Sci. Technol. 1982. V. 1. P. 293-302.

46. Snow J.B., Qian S.-X., Chang R.K. Stimulated Raman scattering from individual water and ethanol droplets at morphology-dependent resonances // Opt. Let. 1985. V. 10. N1. P. 37-39.

47. Qian S.-X., Chang R.K. Multiorder Stokes emission from micrometer-size droplets. // Phys. Rev. Let. 1986, V.56, N. 9, P. 926-929.

48. Qian S.-X., Snow J.B., Tzeng H.-M., Chang R.K. Lasing droplets: Highlighting the liquid-air interface by laser emission. // Science 1986, V.231, N. 4737, P. 486-488.

49. Qian S.-X., Snow J.B., Chang R.K. Coherent Raman mixing and coherent antistokes Raman scattering from individual micrometer-size droplets, resonances // Opt. Let. 1985. V. 10. P. 499-501.

50. Zhang J.-Z., Chang R.K. Generation and suppression of stimulated Brillouin scattering in single liquid droplets// J. Opt. Soc. Am. 1989. V. 6. N 2. P. 151153.

51. Zhang J.-Z., Chen G., Chang R.K. Pumping of stimulated Raman scattering by of stimulated Brillouin scattering within a single liquid droplets: input laser linewidth effects // J. Opt. Soc. Am. 1990. V. 7. N 1. P. 108-115.

52. Armsrong R.L., Xie J.-G., Ruekgauer T.E., Pinnick R.G. Energy-transfer-assisted lasing from microdroplets seeded with fluorescent sol. // Opt. Let. 1992, V.17, N. 13, P. 943-945.116

53. Biswas A., Latifi H., Armstrong R.L., Pinnik R.G. Time-resolved spectroscopy of laser emission from dye-doped droplets. // Opt. Let. 1989, V.14, N. 4, P. 214-216.

54. Cheung J.L., Kwok A.S., Juvan K.A., Leach D.H., Chang R.K. Stimulated low-frequency emission from anisotropic molecules in microdroplets. // Chem. Phys. Let. 1993, V.213, N. 3,4, P. 309-314.

55. Chew H., McNulty P. J., Kerker M. Model for Raman and fluorescent scattering by molecules embedded in small particles.// Phys. Rev. A. 1976, V.13, N. 1,P. 396-404.

56. Datsyuk V.V., Izmailov J.A., Kochelap V.A. Anomalous luminescence of dispersed media during stimulated emission into whispering-gallery modes. // J. Opt. Soc. Am. 1993, V.10, N. 1*0, P. 1941-1946.

57. Drugen S.D., McNulty P.J. Radiation pattern of fluorescence from molecules embedded in small particles: general case. // Appl. Opt. 1983, V.22, N. 1, P. 75-82.

58. Eversole J.D., Lin H.-B., Campillo A.J. Cavity-mode identification of fluorescence and lasing in due-doped microdroplets. // Appl. Opt. 1992, V.31, P. 1982-1991.

59. Eversole J.D.,,Lin H.-B., Campillo A.J. Input/output resonances correlation in laser-induced emission from microdroplets. // J. Opt. Soc. Am. B. 1995, V.12, N. 2, P. 287-296.

60. Lin H.-B., Huston A.L., Eversole J.D., Campillo A.J., Chylek P. Internal scattering effects on microdroplet resonant emission structure. // Opt. Let. 1992, V.17, N. 14, P. 970-972.

61. Serpenguzel A., Swindal J.C., Chang R.K., Acker W.P. Two-dimensional imaging of sprays with fluorescence, lasing, and stimulated Raman scattering. //Appl. Opt. 1992. V. 31. N. 18. P. 3543-3551.

62. Гейнц Ю. Э., Землянов А. А., Чистякова E. К. Угловые характеристики поля вынужденного рассеяния при многомодовой генерации в117сферических частицах.// Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12. N 7. С. 599-605.

63. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А. Угловые характеристики поля ВКР от прозрачных капель. // Оптика атмосферы и океана 1996, Т. 9, № 7, С. 910914.

64. Донченко В. А., Землянов А. А., Копылова Т. Н. Угловые характеристики вынужденной флуоресценции капель красителя микронного размера// 3-ий Межреспубликанский симпозиум «Оптика атмосферы и океана», тезисы докладов. Томск, ИОА СО АР АН, 1996.

65. Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Статические признаки эффекта вынужденной флуоресценции системы полидисперсных микронных капель с лазерным красителем // Оптика атмосферы и океана. 1997, Т. 10. №3, С. 294-300.

66. Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Усиление излучения ВКР в системе полидисперсных капель с лазерным красителем в условиях вынужденной флуоресценции // Оптика атмосферы и океана. 1997, Т. 10. №7, С. 794-799.

67. Донченко В. А., Землянов А. А.,'Копылова Т. Н. Усиление излучения ВКР в системе капель флуоресцирующего красителя // 4-ый Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана», тезисы докладов. Томск, ИОА СО РАН, 1997. С.96.

68. Donchenko V. A., Kopylova Т. N., Zemlyanov A. A. SRS Amplification in Fluorescent Dye Drop System U International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers, Proceeding SPIE. 1998. V. 3403, P. 206-213.

69. Donchenko V. A., Kopylova T. N., Zemlyanov A. A. Raman Scattering Enhancement in System of Fluorescence Dye Drops // XI International Vavilov Conference on nonlinear optics. Proceeding SPIE. 1998. V. 3485, P. 404-409.118

70. Донченко В. А., Землянов А. А. и др. Спектры флуоресценции в жидких частицах с красителем при интенсивной лазерной накачке Оптика атмосферы и океана. 1998, Т. 12, №1. С. 36-38.

71. Donchenko V. A., Zemlyanov A. A. et al. Bichromatic Laser Induced Dye Fluorescence in Drop // XXVIth General Assembly of URSI. Books of Abstracts. Canada, 1999. P.190.

72. Землянов А.А., Данилов А. В., Кибиткин П. П. Экологические проблемы водных бассейнов // Международная научно-практическая конференция «Экологические, гуманитарные и спортивные аспекты подводной деятельности», материалы. Томск, 1999, С. 172-173.

73. Donchenko V. A., Zemlyanov A. A. et al. Laser Induced Fluorescence in Dye Droplets // III International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers, Proceeding SPIE. 1999. V. 4071.

74. Землянов А.А., Кибиткин П. П. Флуоресценция капель с красителем при возбуждении ИК излучением // II Межвузовская научно-практическая конференция студентов и молодых ученых, труды. Томск, 1999. С.24-26.

75. Donchenko V. A., Zemlyanov A. A. et al. Dichromatic Laser Induced Dye Fluorescence in Drop by IR and Visible Laser Radiation // Int. Conf. "Lasers 99". Quebec. Canada. 1999. P. 35.119

76. Donchenko V. A., Zemlyanov A. A. et al. Spectral and temporal characteristics of fluorescence of drops comprising by the IR laser radiation // Infrared Physics and Technology. 2000. V. 41. №2. P. 133-136.

77. V. A. Donchenko, Yu.'E. Geints, D. A. Zemlyanov, Al. A. Zemlyanov, P. P. Kibitkin. Nonlinear optical effects in liquid drops // Proceeding of the 5-th Russian-Chinese Symposium on Laser Physics and Technologies. 2000. P. 207-208.

78. В.Е.Груздеев, М.Н.Либенсон. О неусточивости электромагнитного поля большой мощности в непоглощающей низкодобротной диэлектрической атомосфере // Известия академии наук. Серия физическая. 1997. Т. 61. № 7. С. 1394-1398.

79. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Зуев В. Е., Кабанов А. М., Погодаев В. А. Нелинейная оптика атмосферного аэрозоля. Новосибирск. СО РАН. 1999. 260 с.

80. Пальчиков А. В. Взаимодействие интенсивного лазерного излучения с жидкокапельным аэрозолем в условиях пондермоторного эффекта. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. Томск. ТГУ. 2000.

81. Fahlen Т. S., Bryant Н.С. Optical back scattering from single water droplets. // J. Opt. Soc. Am. 1968, V. 58, N. 3, P. 304-310.

82. Chifanvis S.M., Cantrell C.D. Simple approach to stimulated Brillouin scattering in glass aerosols. // J. Opt. Soc. Am. B. 1989, V.6, N. 7, P. 13261331.

83. Ungut A., Grehan G., Gouesbet G., Comparisons between geometrical optics and Lorenz- Mie teory.// Appl. Opt. 1981. V.20. N.17. P. 2911-2918.

84. Kerker M., McNulty P.J., Sculley M. Et al .Raman and fluorescent scattering by molecules embedded in small particles // J. Opt. Soc. Am. 1978. V.68. N12. P.1676-1685.120

85. Chylek P. Partial-wave resonances and the ripple structure in the Mie normalized extinction cross section. // J. Opt. Soc. Am. 1976, Y.66, N. 3, P. 285-287.

86. Gorodetsky M.L., Ilchenko V.S. High-Q optical whispering-gallery microresonators: precession approach for spherical mode analysis and emission patterns with prism couplers. // Opt. Comm. 1994, V. 113, P. 133143.

87. Lin H.-B., Huston A.L., Justus B.L., Campillo A.J. Some characteristics of a droplet whispering-gallery-mode laser. // Opt. Let. 1986, V.ll, N. 10, P. 614616.

88. Biswas A., Latifi H., Armstrong R.L., Pinnik R.G. Time-resolved spectroscopy of laser emission from dye-doped droplets. // Opt. Let. 1989, V.14,N.4,P. 214-216.

89. Пришивалко А.П. Оптические и тепловые поля внутри светорассеивающих частиц. Минск. Наука и техника, 1983,190 с.

90. Хаус X. Волны и поля в оптоэлектронике. М.: Мир 1988,432 с.

91. Вайнштейн JI.A. Открытые резонаторы и открытые волноводы. М.: Сов. Радио, 1966. 476 с.

92. Qian S.-X., Snow J.B., Tzeng Н.-М., Chang R.K. Lasing droplets: Highlighting the liquid-air interface by laser emission. // Science 1986, V.231, N. 4737, P. 486-488.

93. Kwock A.S.,Chang R.K. // Optics & Photonics News. 1993. N. 12. P. 34.

94. Kwock A.S., Chang R.K. // Opt. Lett. 1993. V. 18. N 19.P. 1597-1599.

95. Шреттер X., Клекнер X. В кн.: Спектроскопия комбинационного рассеяния света в газах и жидкостях. М.:Мир, 1982, С. 154-202.

96. Макогоненко А. Г., Клочков В. П. // Опт. и спектр. 1988. Т.64. В.2. с. 244-246.

97. Ермолаева Г. М., Грегг Е. Г. и др. // Опт. и спектр. 1996. Т. 84. № 3. С.393-397.121

98. Шилов В. Б., Смирнов В. А. И др. // Опт. и спектр. 1996. Т. 81. № 5. С. 767-772.

99. Клочков В. П., Верховский Е. Б. // Опт. и спектр. 1996. Т. 81. № 4. С. 613-615.

100. Клочков В.П., Верховский Е.Б. // Опт. и спектр. 1998. Т.85. N 3.C.427-432.

101. Tzeng J.Y., Long М.В., Chang R.K., Barber P.W. //SPIE. 1985. V.573.P. . 80-83 .

102. Лазеры на красителях.// Под. ред. Ф. П. Шефера. М. Мир. 1976. 330 с.

103. Chang S., Rex N. В., Chang R. К. // J. Opt. Soc. Am. B. 1999. V. 16. N. 8. P. 1224-1235.

104. Андреев Ю.М., Воеводин В.Г., Грибенюков А.И. и др.// Квантовая электроника. 1986. Т. 13. № 5. С 45-850.

105. Rothman L.S.// Appl.Optics. 1981. V.20. № 5. Р 791-795.

106. Богданов В.Л., Верховский" Е.Б., Викторов E.H., Клочков В.П.// Двухфотонное поглощение бифлуорофоров и составляющих их молекул. Оптика и спектрскопия. 1996. Т. 0. № 2. с 203-207.

107. Мешалкин Ю.П. Органические и биологические люминофоры с двухфотонным возбуждением. // Опт. и спектр. 1999. Т. 86. №. 1. С.63-65.

108. Путхоф Г., Пантел Р. Основы квантовой электроники. М.: Мир. 1972. 384 с.

109. Галанин М.Д., Кирсанов Б.П., Чижикова ЗА.// Письма в ЖЭТФ. 1969. Т.9. В.9. С.502-507.