Взаимодействие ИК-излучения с периодическими металлическими поверхностями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

московский ордена лшиа, ордена октяи?ьскол ркеолщя п срдэ'л трудового 1срасного eh/j.cs.b;í госдарствнннш лешерсйтет ш. м.в.лоионоат

ешчесзшй факультет

Кафздрз об^зП фяггга я ваяковшг щюцзссоз

RS правах руксппсл удк гс5.21 :539.211

согопп tanaa iPiP&TC-siA

ЕЗ«£ОДЕПСТВЯВ КЗС-ЛЭЛ7ЧШИ С пшгодашазя еОТАЛЙЛЧЕСИйЕГ

повзксшстш

Спэцзыыгость 01.04.21 - лазерная фззяиа

Автореферат дассзртвцвя из соесканаэ учсшй степека кандидата фззнно-матеиатаяескйж кэув

Москва - 1992

Работа вшюшгаиз на кафедра сбщэА фазшш в волновых процассос ^акгческохо факультета МГУ £ш. М.В, Ломоносова.

Научный руководитель: кевдадат фааика-ыатеыотачеааи наук

КараОутоз

ОЗшезаяыше оппоненты: доктор фншко-ыатзш>ТЕЧ2ска2 наук,

профессор Дштриев В.Г.

кандидат фаЕгко-иатеыаточаскях наук, стархй научный сотрудник Судьенхов Ю.В. Вздуцая оргатазадоя: Институт спехтросзсогнзз РАН

Завдтз состоится 19а2г. а /6 часов

•V /

з кон£ерекц-зале корпуса нелинейной- спташ на зассдакпа спадаштаврозанного Ученого Совета ]Л отделения радасфазика а 1«'оскоЕСкоа государствзкнои униаерслтето ш. П.В.Ломоносова, шфр к 0S3.c5.2i.

Адрес! 118839» Цосхео, ГСП, Лешиснав гори, Ш7, фазичеиой (факультет, ученом? секретари ецсцаеошзарсаанного Ученого Совета Ш отделения радаофазяка.

С дкссертсцпеа шяого ознакомиться в Осблаогско фазаческсго факультета мгу.

Автореферат разослал " "_199 г.

Ученой секретарь

Спацав-рзаровзшгого Ученого Совета Ш отделения радаофазгка, доцент,

кандидат флзкко-ывт е ыатиче скнх наук Гоионова А.II.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теш

Проблема взаимодействия лазерного излучения с реальней поверхность» составляют один из быстро развив вгдехся разделоз лазерной физика. Ванной частьп этого раздела является исследование взаимодействия излучения с периодически рифлеными поверхностный. Интерес к проблеме возник екэ в начале века - в связи с изучением оптических свойств отражающих дифракционных рекеток.

В 1902 году Р.Вуд впервые обнаружил аномалии дифракции эдехтроиапштного излучения ип поверхности с периодическим рельефом. При облучения дифракционной решоткя пучком белого света в непрерывных спектрах различных порядков дифракции наблюдались яркие а теюшэ полосы. Это явление получило название анокалий Вудэ.

Появление лазеров, позволяющих получать мощное когерентное излучение, я развитие современной лззерной фазикп правели к новой волне исследований в области взаимодействия излучения с негладкой поверхность?}. Било обнаружено, что резонансное возбуждение поверхностных электромагнитных волн (ПЗВ), происходящее на периодической границе раздала сред в условиях проявления аномалий Вуда, изменяет протекание различных физических процессов. На поверхности с периодическим рельефом наблюдается аномально высокое поглощение света и подавление зеркального отражения вплоть до полного (ППЗО); происходит аномально быстрый нагрев поверхности: Увеличение амплитуды локального поля вблизи поверхности приводит к понижению порога оптического пробоя, ускорению фотохимических я фотобиологических

реакций, возрастает» сеченая нелинейных процессов: обнаружена генерация гигантской второй гариошки на страдание, гигантское комбинационное рассеяние света одсорбпрованшиз молекулам*. При обдучекпи шероховатых поверхностей иоврши лазерный издучаккеи происходит образование поверхностных г.ераодачаскаг структур (ШГС).

Одоако, несмотря на обилие теоретических в зкспераыантгльних работ, посшнцанных аиаиалькой дафракцза свата, некоторые вопросы оставались к^Езученныш. В частности, зкспериизнтально та исследовалось, как влияет глубина в Форш рельефа поверхности, угловой и частотный спектр излучения но величину резонансного в нврззснансного поглощения КК-излучения, угловую завнсшность резонансного иоглощешя, пространстБеюые характеристика зеркально охраненного пучка. Зкспериканталышп исследования этих еспектов задача аномальной дафракцаи лазерного излучения на поверхности с периодический рзльефои позволяет подтвердят!» ува шдащаеея и развить новые теоретичесша представления о взавмодейсг-л^ электромагнитных волн с иеплоской поверхностью, показать 1£;огочйсл8НИЫэ возможности практического использования явления снаналий Вуда для кз^арешш пареис-троа лазерного излучения в о&г/чаекой поверхности.

Цельа дяссертевдоююа работа является экспериментальное исследование дифракции 1ж-излучз!£ия на периодически рифленой поверхности вне п в условиях проявления шошишй Вуда.

Конкретные задачи, поставленные в решенные в диссертации, заключается:

I. в разработке оптико-акустического катода пзиерекпя поглощенной знергиа лазерного вапучвнал;

2. в исследовании влияния глубина п фор:.к рельефа, углового и частотного спектров излучения на:

- величину резонансного поглощения излучения поверхностью в условиях проявления ьлоняЛиЛ Вуда;

- величину нерэзонансного поглощения излучения поверхностна пзга условий проявления акокалкй Вуда;

- угловую зависимость резонансного цоглопешя;

пространственные характеристики зеркально отраженного пучка излучения.

Научная новязнэ:

1. Разработаны новыа оптако-акустаческяе иетодн измерения энергия лазерных пшульсов и абсолютного поглощения излучения поверхностям;

2. С поиосьп оптахо-акустачэсксго кзтода зарегистрированы аномалия поглощения пшульсзгого КК-пзлучмня длфрякциокныгя репеткага в условия? резонансного возбуждения Е13В;

3. Экспериментально исследовано влияние глубина я формы рельефа поверхности иа величину резонансного и нерезонзнсного поглощения излучения;

4. Экспериментально исследовано влияние углового и частотного спектров излучения на угловую зашсикссть резонансного поглозекия излучения дифракционные рэиеткяни;

5. Впервые обнаружена макроскопическая трансфораавдя пространственных характеристик зеркально отражённого пучка в условиях проявления яноиаляй Вуда;

6. Экспериментально подтверждена аналитическая теория аномальной дифракции световых пучков на поверхности с произвольным рельефоа, основанная на выделений резонансных волн.

Практическая ценность йшоднекныг исследований заключается в той. что предложен и экспериментально подтверзден ряд возаштостей практического всаользованая явления аномалий Вуда для изиврешя пзрешгров лазерного ыздучеиэя в облучаемой ползрхкосхв, а также для элективного управления лазеркаа npiKoa:

1. Предложен еяределмяя спектра фурье-гариозшк рельефа поверхности so отклонения углоклз ззеесшдостей ítosísjtmaeirra поглэденал от фреколезскЕя;

2. Предкскск ыетод намерения углового спектра лазерного Езлучзния по угловой зависимости резонансного поглощения азлученая дефракцаекшаы решетками!

3. Предлогам кетод измерения частотного спектра излучения но углозой аввасашсти резонансного поглощения излучения дафрЕкщюшиаза решетаама;

4. ЗарегистрзроБЕШшя иакроекоаичесшш трансформация зеркально отрезанного щгтаа в усх-зжзлх проявления анешшзй Вудз представляет воешшхеть управления простргнственннш характеристикам лазерного пучка с помощью дифракционных ревоток;

5. Зарсгсстрировшшое аномально високое поглощение излучения в условиях проявления аномалий Вуда открывает еозксшюсть эффективного управления поглощениеи в отракенаеы свата с поиоцьв резонансных ПЭВ, позволяет повысить зшргевзод излучения d шшекь;

6. Разработан иовыЗ оптико-акустическиа ыатод пзиерензл паглощзшюй шшргш лгзаршго излечения. Созданы штнко-внгстачэскко ячейки, позгояях&зе кзыгрять энергия

лазерных ишульссв в широкой диапазона дети воли (от 0,10 vv¿i до

0.9.шш. а такта в области ,VI 0.6 ш), галеютг« спектрально независимую чувствительность окачо 40 B/fís к ягарокий данашческий диапазон от I ихДя до 10 Да, работавшие прл чзстотэ повторения лазерных вг<пульсоз до 100 Гц.

Завещаемые ааложенля:

1. РазрчЗотанзшй оптико-акустический катод язнерсния поглощения гзлучегсдя поверхностями позволяет определять лбсолитгсгЗ коЕффйцпетгт поглощения диФракпзошшх репэтск;

2. Величина резонансного поглощения излучения дяфракцвоннкма решетками в условиях проявления ансияляй Будя зависят от глубины рэльефз поверхности. Резонансной потло^ензе вренебрашдео чало по сравнении с фргнелевским в случае рельефа, "нелсего при наличия резонансных волн". С ростов глубина л резонансное поглощение возрастает, достигает мазссшальнсго экачешя при оптимальной глубине k^ "глубокого" рельефа я вновь падает с дальнейшим ростом глубзнн рельефа до "сверхглубокого" вследствие усиливавшегося перерассеяния ПЭВ в радиационные волны на фурье-гарыогшках рельефа.

3. Величина нерзгонансного поглощения излучоквя поверхности) с "мелклу" рельефом внз условий проявления аномалий Вудэ совпадает с фрекеяевскки поглощением плоской поверхности. С ростом , глубины рельефа до "сверхглубокого" величина керезонансного поглощения увеличивается. Вклад, в нерезонансное поглощение, -связанная с наличием "сверхглубокого" рельефа, зависит от ориентации штрихов по ' отношению к вектору электрического поля Е.

4. В общей случае ограниченного по пространству я бесконечного

20 вренаня пучка излучения угловая зависимость резонансного поглощения определяется сверткой вудовского резонанса резетки ц углового спектра лазерного излучения. Если угловая шрака вудовского рззовакса 69 иного меньше киржы утлозого спектра излучения Д6, то фориа пика поглощения повторлет форму углового спектр? лазерного излучения. Если соотношение ширин обратное, цак погдощекая соответствует вудсвскоыу резонансу реиеткя. Угловая шрака вудовского резонанса определяется длиной пробега ПЭВ п увеличивается с ростсн глубина рельефа. Б. В обще!; частотно .ограниченного и бесконечного со

пространству светового випульса угловая зависимость резонансного поглощения определяется сверткой вудовского резонанса реко тез и частотного сиектрэ излучения. Если сарана частотного спектра ДК мала, то пик поглощения соответствует вудовскоиу резонансу решатся. Есла '¿-¿."м угловэя изрина вудовского резонанса Ов £ то форма шаса яоглощзнш; соответствует частотасау спектру излучения.

Б. В условиях проявления аномалий Вуда нгЗлэдазтся шкроскоютзсжая трансЛориацая пространствеюшг хорактераекз: зеркально отрвЕзшгаго пучка. угловой спэктр которого щре вудовского резонанса решетки. Трансфориацая обусловлена интерференцией злактроиагантиш: воль отравенкшс ш от плоской поверхности, с волнаиа, порозденниш перерсссаяназм ПЭВ в нулевой порядок дифракция.

Апробация работы и публикации Результаты дассартацлоксй работы обсуждались н докладавалась па Всесоюзной окоде-секинарв "Фатаакустнческая спектроскопия и цакроскопия (фотоакустическае и теруоведновие

явления)" (ДупанЗе, 1989), 0 Всесоюзной конференции по взаимодействии оптического излучения с веществом (Ленинград, 1990), 7 Международной конференции по фотозкустичесгаш и фототермическии явлениям (Дорвест, Нидерланды, 1991), 14 Иавдународнсй конференции по когерентной и нелинейной оптика (Санкт-Петербург, 1991), Ломоносовских чтениях в 1989 и 1991 гг., семинаре по лазерной оптоа?сустик8 КЛЦ МГУ, семинаре Института Спектроскопии РАН (Москва), семинара кафедры лазерной физики ЛЙТМО (Санкт-Петербург), семинаре кафедры ОФиВП УГУ им. Ы.В.Ломоносова.

Основные результата диссертации излодены в 14 публикациях, список которых приведен в ковде автореферата.

Личный вклад соискателя Результаты, представлегаше в. диссертации, получены лично соискателем или в соавторство при его непосредственной участии.

Структура и обьеи диссертации Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Содержание диссертации излоаено на 164 страницах машинописного текста и иллострироввно 68 рисунками. Список литературы включает 192 наименования.

С0ДЕР2АНИВ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, кратко изложено содержание диссертации.

Глава I. В главе приведена аналитическая теория дифракции электромагнитных волн на поверхности с периодическим рельефом,

разработанная в НИЦТЛАН и физической факультете МГУ под

руководством проф. Ахматова С.А.. Ыетод приближенного решения

*

основан на выделении резонансных дифрагированных волн Еу с большой амплитудой, проекция волнового вектора которых на плоскость поверхности - кр - такая, что л к.

(1.1 посвящен анализу современного состояния теоретических и эксперишнтальяых работ со исследованию аномальной дифракция свата на поверхности с периодический рельефом. Дана историческая справка по экспериментальноиу обнаружению и теоретическому объяснению явления аномалий Вуда. Рассмотрены различные теоретические подхода к решена» задача дифракция, приводятся метода и результаты экспериментальных исследований. Сформулировано отличие поставленной и решенной в диссертации задача экспериментального исследования взаимодействия ИК-азлучения с периодическими металлическими поверхностями от задач, рассмотренных другими автораш.

в § 1.2 рассматриваемся дифракция плоской электромагнитной волны на произвольном периодическом рельефе. Приводятся аналитические выражения для амплитуд дифрагированных волн, коэффициентов поглощения и зеркального отражения, амплитуды локального поля в условиях проявления аномалий Вуда. Выражения получены с учетом произвольной Форш рельефа и имеют резонансную зависимость от угла падения в и длины волны излучения X.

В $ 1.3 приведены результаты теоретических исследований влияния конечного размера пучка излучения на эффект проявления аномалий Вуда. При построении теории падающий пучок представляется его пространственным фурье-спектром и вычисляется поле дифракция от каждой падаидай плоской волны. Последующее

интегрирование по всем пространственным фурье-кокпонентаи приводит к аналитическим выражения« для амплитуд дифрагированных полей при произвольном соотношетгия «сяду поперечным размером пэдэщего пучка г»0 и длиной пробега ГТЗЕ вдоль поверхности.

& 1.4 посвящен теоретическим исследованиям особенностей проявления эффекта подавления зеркального отражения в случав световых пучков. Показана возможность макроскопической трансформации зеркально отраженного пучка излучения с широки« угловим спектром в условиях проявления аномалий Еуда.

Глава 2. посвящена разработка оптико-акустического метода измерения поглощенной энергии лазерного излучения. Такой метод целесообразно использовать при импульсном воздействии излучения на шппекь.

В § 2.1 рассматривав", ся механизмы оптико-акустического возбуждения звука. Дан краткий обзор эксперименталыаи и теоретических работ по исследованию возможностей применения термооптического возбуждения звука для измерения энергетических параметров лазерного излучения.

} 2.2 посвящен теоретическим исследованиям условий возбуждения звука и методов его регистрацки, оптимальных при измерения поглощенной энергии лазерных иьщульсов.

В п.2.2.1 приводится теоретическое обоснование "возможности использования териооптического возбуждения звука для измерения поглощенной энергии. Реиая задачу териооптического возбуждения звука на границе прозрачной и поглощающей сред спектральным методом, получают, что спектр колебательной скорости звукового импульса определяется спектром огибающей лазерного импульг-т

1(ы) и передаточной функцией среды К(ш). В области частот и.

шзкшс по сравнении с 2тс/хл,тд8 тл - длительность лазерного импульса, спэктр огибающей лазерного шлульса практически постоянен и пропорционален поглощенной эиерпга лазерного излучения. Такая пропорциональность даат возиоаность измерять пог^ощеннуа энергии лазерного ишульса по шзз:очастотной составдякцэй возбуздаецого в шашнн акустического сигнала.

В п.2.2.2 наследуется вад передаточных функций и осоЗсшшсте тенорах^ звука на границе воздух-металл. Делается вывод о той, что на казкш частотах отношение ашлнтуд спектральных компоггант колебательной скорости в воздухе н шталла определяется отношением акустически вшедансов сред с ка зависит от частоты. Этот факт полонен в основу натодв калябровхп поглощения поверхностей но косвенной генерации звуке в воздухе.

В п.2.2.3 рассыатривается задача о возбугдвшта акустически* жмобакй £ резонаторе^ цшшвдраческой форш. Приводятся ашалитичзскЕэ реьаная кпдичн для дауг предельных случаев: колебаний тонки дисков 2 колебанвА длинных стершей . В оСщг-и случае резонаторов прсшнуточкой форьш акалэтичэскио выракенщ] для амплитуд возбувдаы: х колебаний получить не удается. Спектр собствзнных колебаний резонатора процвнуточной форыы определяется суперпозицией близких по частотам аксиальных и радиальных иод.

§• ' 3 посвящай экспериментальному псследованиэ сптнко-акусгического истода измерения поглощенней лазерной энергии по низкочастотной составляющей возбувдаеиого в шг^еня акустического сигнала. Метод пзыарегая отработан пра создакаа расшгпал конструкций оптико-акустических (ОА) ячеек,

псззолянзах измарать зизргст лазаршх шшульссл. В параграфа рассматривается эксперякенталыия установка для Есслздозакга характеристик различит конструкций ОД-ячеек, праводтгсл ¡лэтодика обработка акустического сигнала.

Разработанные констругаваа ОА-ячеек представляют ссбсЗ составной акустический резонатор цалшщряческой Сорту. В процессе исследований характеристик Oá-ячеек обнарузвиа различные - аксиальные а радпалыше - мода резонаторов ячеек, агларены величина а апертурная завасзыость чуастватедьноста па различных подах резонаторов. Подтверждена линейная зависимость зииптуди акустического сигнала от поглоданной лазерной анергия в гарокоу дннашческса диапазона, достаггппем 6-ти псрлдкоэ, Овределега предельная плотность измеряемой онергка дял разлячшх конструкций ОА-лчоик.

в результате исследований разработай коала оптико-акустическнй кетод измерения поглодзниоЯ лазерной: энергии, созданы различные конструкции ОА-ячеек, позводехг^э пзцарять знерпзэ лазерных ¡шпульсов в яироиш допазонз длзя гсяи (от 0.18 геш до 0.8 шш. а тают в области \»I0.5 isas), суещао спектрально нозавпстзув чувствительность около 40 В/Дя а с^рокпа дязшютвскяЗ диапазон от I етДг: до 10 Дз, работайте пра частоте повторения дазаршх тшульсов до 100 Гц.

Глава 3 посвящена экспериментальному исследований аномальной дифракция КК-пздучення кшульсного СО^-дазара па металлических отраизтельныз дифракционных реизтках.

В 5 3.1 рассматривается экспериментальная установка даа пзиерешя поглсгцашш излучения поверхностягл ОА-нзтодем. Пзлсяека гатодика пзшрэнЕа, позволяхаия исследовать угловые

зависимости поглощения без определения его абсолютной величины. Предложены методы калибровки абсолютного поглощения поверхностей. Метод калибровки поглощения дифракционных решеток основан но аномальном увеличении поглощения Б-поляризованного излучения в условиях резонансного возбуждения ПЭВ. Предельная точность метода ограничивается степенью однородности рельефа решетки (т.е. величиной паразитного рассеяния ПЭВ). Калибровка абсолютного поглощения металлических зеркал осуществляется по косвенной генерации звука в воздухе с точностью не хуже 102.

В & 3.2 приведены результаты тестовых измерений угловых зависимостей поглощения алюминиевого зеркала при Р в 5-поляризации излучения. Данные эксперимента совпадает с френэлевскими зависимостями поглощения плоской поверхности с точностью не хуже 5Я.

В 5 3.3 излокены результаты исследований влияния глубины I формы рельефа поверхности на величину резонансного поглощенш металлических дифракционных решеток в условиях проявлена! аномалий Вуда. Подтверждено, что резонансное поглощение в случа( рельефа, 'мелкого при наличии резонансных волн", мало п< сравнению с френелевским: аномалии поглощения на таком рельеф« но обнаруживаются. В случае рельефа, "глубокого при наличш резонансных волн", резонансное поглощение существенно (до дву порядков) превышает френелевское: в угловых зависимости поглощения "глубоких" решеток обнаружены сильные пики повлощени (наблвдалось ГГОО), обусловленные возбуждением ПЭВ в различны порядках дифракции. Данные эксперимента совпадают с расчетами проведенными по приближенной аналитической теории аномально дифракции, учитывающей форму рельефа поверхности. Подтверждено

что величина резонансного поглощения "сверхглубоких" решеток вновь уменьшается вследствие усиливающегося с ростом глубины иерерассеяния ПЭВ в радиационные волны на фурье-гармонихях рельефа.

В } 3.4 рассматриваются результаты исследований влияния глубины и формы рельефа поверхности на величину нерезонансного поглощения металлических дифракционных решеток вне условий проявления аномалий Вуда. Подтверждено, что нерезонансное поглощение "мелкого" рельефа совпадает с френелевским поглощением плоской поверхности. Предложен метод определения фурье-гармоник "глубокого" рельефа по отклонению угловых зависимостей поглощения от френелевских. Обнаружено, что с ростом глубины рельефа до "сверхглубокого" величине нерезонансного поглощения увеличивается и существенно превышает френелевское поглощение плоской поверхности. Вклад в нерезонансное поглощение, связанный с наличием "сверхглубокого" рельефа, зависит от ориентации штрихов рельефа по отношению к вектору электрического поля Е.

} 3.5 посвящен экспериментальным исследованиям угловой зависимости резонансного поглощения. Подтверждено, что в общем случае ограниченного по пространству и бесконечного во времени пучка излучения утловая зависимость резонансного поглощения определяется сверткой вудовского резонанса решетки а углового спектра излучения. Исследовано влияние глубины рельефа на угловую ширину вудовского резонанса: с ростом глубины рельрфа угловая ширина вудовского резонанса увеличивается. Исследовано влияние углового спектра лазерного излучения на угловую зависимость резонансного поглопдення: с ростом сараны углового

спектра угловая ширина пика поглощения увеличивается, а ашлптуда падает. Предложен метод измерения углового спектра излучения по угловой зависимости резонансного поглощения дифракционных решеток (т. е. по резонансным поверхностным электромагнитным волнам).

В } 3.6 изложены результаты исследований влияния частотного спектра излучения на угловую зависимость резонансного поглощения. Подтверждено, что в общем случае частотно ограниченного и бесконечного по пространству импульса излучения угловая зависимость резонансного поглощения определяется сверткой вудовского резонанса решетки и частотного спектра излучения: изменение линии генерации лазера приводит к изменению углового положения пиков поглощения. По углам резонансного возбуждения ПЭВ Э0 определены длины волн генерируемых линий. Предложен метод измерений частотного спектра излучения по угловой зависимости резонансного поглощения дифракционных решеток (т.е. по резонансным поверхностным электромагнитный волнам).

5 3.7 посвящен экспериментальным исследованиям впервые зарегистрированной макроскопической трансформации зеркально отраженного пучка излучения с широким утловым спектром, происходящая в условиях Проявления аномалий Вуда. Еал трансформированного пучка зависит от плоскости наблюдения, угля падения, поляризации и ширины углового спектра излучения. На рис. 1а,б представлены фотографии пятна зеркально отраженного пучка с широким угловым спектром в условиях проявления аномалий Вуда при Р (а) и 5 (б) поляризациях излучения. Как видно из фотографий, в трансформированном пятне наблвдаются максимумы к

>5 *

а)

б)

Рис. 1а,б

кинниуш интенсивности в виде не эквидистантного набора тенных а соэтлнх полос, ориентированных перпендикулярно направлению распространения ПЭВ. Обнарузено, что наблюдаемая картина трьнсфзрияци:!, обусловлена л интер^йренцнеа зеркально отраяшптх волн, и волны, порожденной парэрассеянаеи ПЭВ в нулевой порядок дафракизи. п'пеет более сложный характер, чей теоретически предскзззшюа разбиетае пучка ¡га два. Послздущай учат в теория радиуса кривизны пучков позволял полностью опзсать зксперпигнтальнше результаты. Обнаружена я трансформация зеркально отрзкешгого пучка свидетельствует о возможности управления прсстранствешшия характеристиками лазерных пучков.

В заключении сформулировать основные результата диссертации.

I. Разработан п обоснован новый оптико-акустический ыетод язмярения поглощенной энергии лазершх импульсов по 1шз!сочастотноа состэвлякзей возбуждаемого акустического сигнала. Созданы оптико-акустические ячей®, позволяющие измерять энорппо лазерных ишулъсов в широкой диапазона длин волн (от 0.18 мкы до 3.0 ¡яш, а такта в области ДЛ0.6 ика), пмзкдзе спектрадьно

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТ!! РАБОТЫ

независимую чувствительность около 40 В/Дж и шрокиЯ динамический диапазон от I мкДг до 10 Дя, работающие при частоте повторения лазерных импульсов до 100 Гц.

2. С помощью оптико-акустического метода исследованы угловые зависимости коэффициента поглощения дифракционных решеток в ИК-области. Обнаружены пики поглощения, обусловленные резонансным возбуждением ПЭВ в различных порядках дифракции. Подтверждено, что величина резонансного поглощения излучения металлическими поверхностями с периодическим рельефом сильно зависит от глубины и формы рельефа: пренебрежимо малое по сравнению с френелевскнм на рельефе, "мелком при наличии резонансных волн", резонансное поглощение аномально возрастает ростом И, достигает максимального значения на "глубоких" решетках с оптимальной глубиной рельефа и падает с дальнейпим ростом глубины рельефа до "сверхглубокого" вследствие усиливающегося перерассеяния резонансной ПЭВ в радиационные волны на фурье-гармониках рельефа. Показана возможность эффективного управления поглощением в отражением света с помощью резонансных ПЭВ.

3. Подтверждено, что в случае рельефа поверхности, "мелкого" в отсутствие резонансных полей, нерезонансное поглощение излучения металлической поверхностью с периодическим рельефом вне условий проявления аномалий Вуда совпадает с френелевсюш поглощение« излучения плоской поверхностью. Предложен метод определения Фурье-гармоник "глубокого" рельефа поверхности по отклонения: угловых зависимостей коэф({ициента поглощения от френелевских. Обнаружено, что величина нерезонансного поглощения дифракционных решеток возрастает с ростом глубины рельефа. Похазано, что вклад

» неразонансноо поглощение, связанный с наличпвн 'сверхглубокого" рельефа поверхности, зависит от ориентации ггряхоз рзиеткп по отнсяежга к вектору электрического поля Е а иксЕкалвн, когда птрнха перпендикулярны вектору В, что дзот юзиоямосягь определения претгу^аственноЭ ориентации рельефа !овергиостп,

Исследовано влияние глубины рельефа я углового спектра азерюго излучения на углов уп зависимость резонансного ;огло!цз1ШЯ излучения поверхностью с периодическим рельвфоа. [одтверздено, что в общем случав ограниченного по пространству а есконечного во времени светового пучка угловая зависимость сзоназтсного поглос^ния определяется сверткой вудовского езонанса ресаткя и углового спектра лазерного излучения, одтвзрлдено, что угловая израна вудовского рэзонанса величнвается с ростом глубшш рельефа. Подтверждено, что гаренае утлозого спектра излучения вызывает падение скалатуды в величение угловой шпрнзш пиков поглощения реотан. Предлоети этод язкзрекия углового спектра излучения по угловоЗ зшсяиостп резонансного поглощения излучения дафракцзошплй есеткаып с узким а эффективный зудовскпи резонансен. . Исследовано влияние частотного спектра излучения на угяовуэ аввстгасть резонансного поглощения излучения поверхностью с ераодяческиц рельефои. Подтверждено, что в общей случае гражгчешгого по пространству п бесконечного во врешкя ватового ишульсэ, угловая зависимость резонансного поглоданая праделяется сверткой вудовского рэзонанса рзвзтки и частотного пектра излучения. Предлоган катод измерения частотного спектра здггеипя по угловой завзсаксста резонансного поглотаная

излучения дифракционными решетками с узким и эффективным вудовским резонансом.

6. Впервые зарегистрирована и исследована макроскопическая трансформация зеркально отрясенного пучка с широким угловым спектром, происходящая в условиях проявления аномалий Вуда. Наблюдаемая картина трансформаций дает возможность эффективного управления пространственными характеристиками лазерного пучка с помощью дифракционных решеток.

7. Подтверждена аналитическая теория аномальной дифракции световых пучков и импульсов на поверхности с произвольны»; периодическим рельефом, основанная на выделении резонансных волн.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Емельянов В.и., Карабутов a.a., Кудинов h.a., Платонянкс В.Т., СогоянМ.А., Мэльц Р., Бекдицкий A.A., Ковалев a.a., Кондратенко П.С., Семикогов В.Н., Панченко В.Я., Соколов В.И, Резонансное термооптическое возбуждение акустических волз световым импульсом на поверхности металла с периодическш рельефом. // Препринт физического ф-та МГУ, 1989, JS 15.

2. Бендицкий a.a., Ковалев A.a., Кондратенко П.С., Фетисов С.П. Емельянов В.И., Карабутов A.a., Кудинов И.А., Платоненко В.Т. Согоян М.А., Семиногов В.Н., Пакченхо В.Я., Соколов В.И. Квиракадзе Д.Л. Поглощение лазерного излучения дифракционным ответвителями в условиях возбуждения поверхностны электромагнитных волн. // Измерения в лазерной технологии И и метрологическое обеспечение. Сборник научных трудов, М.

ШФТРЙ, I9B8, с. 49-54. '

. Карабутов А .А., Кудпюв И. А.., Платоненко В.Т., Согоян И. А., ггуноз A.B. Исследование . аномалий поглощения света эрподаческиш поворхнсстяш с использование!!

1тико-акустического эффекта. // Тезисы докладов Всесоюзной солн-семаняра "Фотсакустаческая спектроскопия в шкроскоппл [ютоакустический п терноволноше явления)". Душанбе, 1989, с.5. , Бецщщккй A.A., Карсбутов A.A., Куданов H.A., Платоненко ,Т., Согоян М.А., Чугунов A.B. Оптико-акустические исследования >гло^екия излучения г.егладкша поверхясстяш. // Вестшпс Носк. [-та. сер.З, Сязика. Астрономия, 1990, т. 31, й 3, с. 43-49.

Бандицкий A.A., Карабутов A.A., Ковалев A.A., Кондратенко С., Кудннов H.A., Кузнецова Л.К., Панчекко В.Я., Платсненхо Т., Сеьмногов В.Н., Согоян U.A., Соколов В.И., Шелешн Е.Б., юльянов В.И. Способ измерения угловой расходимости лазерного ¡лученпя. // Положительное решение на авторскую заявку ,651536/31-25/ от 16.02.09.

Бендищшй a.A., Карабутоз А.Д., Согоян П.А., Шелемш Е.Б. яешшк лазерного излучения. // Положительное реиенве нэ морскую заявку Й4604904/24-25/ от 14.11.SÖ.

Бендицкнй A.A., Карабутов A.A., Ковалез A.A., Кондратенко С., Согоян М.Д. Резонансное возбуждение поверхностных :ектроыагннт1шх волн под действием излучения С02~лазера на таллическуа дифракционную решетку. // Тезисы докладов 8 есоюзнсй конференции по взаимодействию оптического излучения с цествоы, Ленинград, 1990, т. 2, с. 148-149.

.Карабутов АЛ., Куданов И.А., Платоненко В.Т., Согоян U.A., мииогов В.Н., Соколов В.Ii. Аномалии поглощешя I5K-излучения

металлическими дифракционными решетками. // Тезасц докладов • I Международной конференции по когерентной п нелинейной оптика Санкт-Петербург, 1991, т. 2, с. 106-107.

9. Karabutov A.A., Kudlnov I.A., Platonenko V.T., Sogoyan VS.А Optoacouatlc Investigation о1 IR absorption by dlffrsctlo gratlngB. // Conference Digest of 7 International topics meeting on photoacoustlc and phototherrcal phenomena, Doorwerth the Metherland, 1991, p. 33.

10. Карабутов А.А., Согоян M.A., Шелемин Е.Б. Приешшк лазерког излучения. // Положительное решение на авторскую заяви B4S004I7/25/002630 от 08.01.91.

11. Карабутов А.А., Согоян Ы.А., Шелеиин Е.Б. Приемник лззарнот излучения. // Положительное решение на авторскую заяв* K4900I55/25/002629 от 08.01.91.

12. Karabutov A.A., Kudlnov Г.A., Platonenko V.T., Sogoyan liJ OptoacouBtlc Investigation of IR absorption by diffractic gratings. // Photoacouotic and Phototherraal Phenomena 11' edited by D.D.Blcanlc. Springer Series In Optical Sciences,i 69, p. 1063.

13. Карабутов А.А., Кудинов И.А., Манаюсов B.M., Панчеика В.Я Платонекко В.Т., Сеыиногов В.Н., Согоян М.А., Соколов В.И Якунин В.П. Аномалии в поглощении и отражении ЯК излучен металлическими дифракционными решетками. // Известия РАН. Сер; физическая, 1992, т. 56, £ 4, с. 29-34.

14. Карабутов А.А., Кудинов И.А., Пяатоненко В.Т., Согоян М. Резонансное возбуждение ПЭБ на дифракционных решетках ИК-диапазоне: аномалии поглощения и отражения. // Вестник Мое Ун-та. сер.З. Физика. Астрономия, 1992, т. 33, & 4, с. 45-52.