Взаимодействие лазерных импульсов нано- и фемтосекундной длительности с органическими красителями в жидкокапельной форме

• Автор: Кибиткин, Павел Павлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ МОЛЕКУЛ КРАСИТЕЛЯ В ЖИДКОКАПЕЛЬНОЙ ФОРМЕ ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ ЛАЗЕРНЫМ

ИЗЛУЧЕНИЕМ (ОБЗОР)

1Л. Структура оптического поля в прозрачной микрокапле и ее роль в

формировании вынужденной люминесценции

'■* 1.2. Об аномальном излучении молекул в сильных световых полях

1.3. Двухфотонно возбужденная люминесценция

1.4. Люминесценции органических молекул в сферических частицах и каплях при фемтосекундном возбуждении

Краткие выводы по главе

'* ГЛАВА II. СВЕЧЕНИЕ КРАСИТЕЛЯ В ЖИДКОКАПЕЛЬНОЙ ФОРМЕ ПРИ

ОДНОФОТОННОМ ПОГЛОЩЕНИИ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ НАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

2.1. Люминесценция в миллиметровых каплях с красителем при ^ однофотонном поглощении лазерного излучения наносекундной
длительности
2.1.1. Экспериментальная установка
2.1.2. Коротковолновый сдвиг максимума спектра спонтанной люминесценции миллиметровых капель с красителем
(« 2.1.3. Спектральные, энергетические и временные характеристики
люминесценции миллиметровых капель с красителем
2.1.4. Пространственно-энергетические характеристики люминесценции в миллиметровых каплях
2.2. Люминесценция в полидисперсном аэрозоле с красителем при однофотонном поглощении лазерного излучения наносекундной длительности
2.2.1. Экспериментальная установка
2.2.2. Структура исследуемой среды

2.2.3. Спектральные характеристики свечения полидисперсного аэрозоля с красителем
2.2.4. Статистические признаки эффекта вынужденной люминесценции в полидисперсном аэрозоле
Краткие выводы по главе
ГЛАВА III. СВЕЧЕНИЕ КРАСИТЕЛЯ В ЖИДКОКАПЕЛЬНОЙ ФОРМЕ ■ * ПРИ ДВУХ ФОТОННОМ ПОГЛОЩЕНИИ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ
ФЕМТОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ
3.1. Люминесценция миллиметровых капель с красителем при возбуждении ИК лазерным излучением наносекундной длительности
3.1.1. Экспериментальная установка
4 3.1.2. Спектральные характеристики свечения капли
3.1.3. Энергетические и временные характеристики свечения капли с Р6Ж при двухфотонном поглощении
3.2. Люминесценция миллиметровых капель с красителем при
(* возбуждении ИК лазерным излучением фемтосекундной длительности
3.2.1. Экспериментальная установка
3.2.2. Спектрально-энергетические характеристики свечения капли с красителем при возбуждении высокоинтенсивными лазерными импульсами фемтосекундной длительности
(і 3.2.3. Результаты измерений акустических сигналов от капли с
красителем при возбуждении лазерными импульсами фемтосекундной
длительности
Краткие выводы по главе
Заключение
Список литературы

Актуальность темы
Создание в середине восьмидесятых годов XX века фемтосекундных лазерных генераторов [1, 2] стимулировало формирование ряда новых направлений современной физики и технологии, успешное развитие которых требует всестороннего изучения особенностей взаимодействия фемтосекундного излучения с веществом, в частности, многофотонного взаимодействия с веществом в виде мелкодисперсной фракции.
Реализация высокоинформативных каналов оптической связи в атмосфере ставит задачу изучения многофотонного взаимодействия фемтосекундного излучения с дисперсными средами, составляющими атмосферный аэрозоль, поскольку из-за короткого времени воздействия излучения и его высокой интенсивности (Ю10 -7- 1014 Вт/см2 и более) существует большая вероятность проявления в атмосфере именно многофотонных процессов. Совершенствование методов лидарного флуоресцентного зондирования аэрозольных образований органического происхождения с использованием лазеров фемтосекундных импульсов требует изучения особенностей процессов люминесценции аэрозолей с органическими молекулами при фемтосекундном возбуждении [3]. Развитие методов фемтосекундного лазерного управления физико-химическими процессами [4] и рождение на их основе реальных технологий требует исследования селективного многофотонного поглощения фемтосекундного излучения молекулами вещества, в ряде случаев находящегося в дисперсной форме. Совершенствование систем передачи и обработки оптической информации с целью повышения быстродействия и компактности оптических элементов делает актуальными исследования взаимодействия излучения фемтосекундной длительности с такими объектами как микроволокна и диэлектрические резонаторы микронных размеров [5]. Впечатляющие достижения последних лет в области создания
Последнее обстоятельство может сказаться на формирование зон повышенной интенсивности оптического поля внутри капли и, соответственно, на формирование пространственно-энергетической структуры поля выходящего излучения [91]. Информация об угловом распределении энергии выходящего из капли вторичного излучения имеет большое значение для выбора оптимальной геометрии эксперимента при исследовании оптических процессов в веществе в капельном состоянии.
Измерение угловых характеристик излучения люминесцирующей капли производилось на той же экспериментальной установке. Фотоприемный световод с коллимирующей трубкой на конце размещался на расстоянии 40 см от капли и мог перемещаться вокруг капли с шагом в 1 °. Угловые измерения производились как для спонтанной люминесценции в капле, так и для вынужденной на соответствующих спектральных диапазонах и при различной ориентации вектора поляризации Е лазерного излучения. При ориентации вектора поляризации Е перпендикулярно плоскости наблюдения, диаграмма направленности излучения спонтанной люминесценции изотропна, а в случае, когда вектор поляризации падающего поля находится в плоскости наблюдения, диаграмма направленности имеет минимум в направлении, перпендикулярном направлению падающего пучка. Полученные данные в целом совпадают с угловыми характеристиками спонтанной люминесценции в кювете [92] и расчетами для одиночной микронной капли [93].
В случае вынужденной люминесценции диаграмма направленности излучения вытянута вперед (рис. 18, а) и имеет минимум в направлении, перпендикулярном направлению распространения пучка лазерной накачки. В принципе, полученный результат находит качественное согласие с расчетами, выполненными в [90, 94] для микронных частиц.