Роль светоиндуцированного рассеяния в нелинейном ограничении лазерного излучения фуллеренсодержащими средами и суспензиями углеродных частиц : Численное моделирование

• Автор: Миронова, Надежда Генриховна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил

Оглавление

Введение

Защищаемые положения

Г лава 1. Современное состояние проблемы и постановка

задачи

1.1 Фуллеренсодержащие среды

1.2 Суспензии углеродных частиц

1.3 Выводы и постановка задачи

Г лава 2. Исследование механизма обратного насыщаемого поглощения в фуллеренсодержащих средах

2.1 Физическая модель

2.2 Математическая модель
2.3 Используемые численные методы
2.4 Параметры, необходимые для расчета
2.5 Результаты расчетов и их обсуждение
Выводы по главе
Глава 3. Исследование механизма вынужденного рассеяния в фуллеренсодержащих средах
3.1 Физическая и математическая модели
3.2 Применимость модели
3.3 Аналитическое рассмотрение
3.4 Используемые численные методы
3.5 Параметры, необходимые для расчета
3.6 Результаты расчетов и их обсуждение

Выводы по главе

Глава 4. Исследование механизма светоиндуцированного рассеяния в углеродных суспензиях при умеренных плотностях входной энергии
4.1 Физическая и математическая модели
4.2 Применимость модели
4.3 Используемые численные методы
4.4 Параметры, необходимые для расчета
4.5 Результаты расчетов и их обсуждение
Выводы по главе
Заключение
Приложение. Анализ и систематизация литературных
данных о параметрах молекулярной системы фуллерена
П.1 Фуллерены С6о и С7о
П.2 Высшие фуллерены
Литература

Введение
Диссертация посвящена численному исследованию нелинейнооптических процессов, ответственных за нелинейное ограничение лазерного излучения (лимитинг) фуллеренсодержащими средами [1-24] и суспензиями углеродных частиц. [25-30]
Нелинейными ограничителями (лимиттерами) оптического излучения называются устройства, пропускание которых падает с ростом интенсивности (или энергии) падающего излучения. Использование оптических ограничителей обеспечивает защиту глаз и оптических приборов от мощного лазерного излучения при проведении технологических операций (сварка, резка, сверление и т.п.), в медицине (терапия, хирургия), в геодезии, в научных исследованиях и т.п
К нелинейным оптическим ограничителям предъявляются следующие требования:
- высокое пропускание низкоинтенсивного излучения
- работа ограничителя в широком спектральном диапазоне
- работа ограничителя в широком диапазоне длительностей импульсов
- быстрая реакция ограничителя на оптический импульс
- ограничение выходной интенсивности в широком динамическом диапазоне
- высокая лучевая прочность (до нескольких Дж/см2)
Фуллеренсодержащие среды и суспензии углеродных частиц
являются перспективными средами для удовлетворения перечисленных выше требований.
Основной объем исследований в части диссертации, касающейся фуллеренсодержащих сред, выполнен для системы Сбо-толуол. За оптическое ограничение системой Сбо-толуол ответственны два основных механизма - обратное насыщаемое поглощение [2](RSA -

Si-S,,, которая для С6о ослабляет излучение даже несколько лучше
Для этого диапазоне длительностей систему уже нельзя свести к
Однако если длительность импульса значительно меньше времени интерконверсии ( 1Р < и ) то интерконверсией можно пренебречь и схема упрощается до четырехуровневой. В этом случае уравнения, описывающие схему примут вид:
сіп^ /Л = + иДгД)/,
сіп2(г,г)/Л = ~п21*2' (2.13-2.16)
с1п^(г,() /А = + ,г2 ^2 _ +
с1п^(г,і) IЛ = Яд«^(г,<) - (г,?)/^,
На рис. 2.5 результаты численного расчета ограничения лазерного излучения для длительности лазерного импульса tp = 1.5 пс
сравниваются с измерениями работы [35, 36]. Поскольку ВР при данных длительностях импульса практически отсутствует (см. главу 3), то основным механизмом ограничения является RSA. Видно, что достигнуто удовлетворительное согласие расчета с экспериментом во всем интервале плотностей энергии лазерного излучения.
На рис. 2.6 представлен пример заселения-разрушения уровней молекулы Сбо на длине волны 532 нм и плотности падающей энергии 1 Дж/см2. Видно, что происходит достаточно быстрое заселение возбужденного синглетного уровня.
триплетной, поскольку (ac*s/ags)>(0exT/ags).
трехуровневой, как нельзя и пренебречь членом в уравнении (2.7) .

8I(z,t) f 1 SI(z,t) dz с dt
= -a(I)xI(z,t) ;
(2.17)