Эффекты линейного и нелинейного рассеяния лазерного излучения на микросферах в условиях возбуждения структурных резонансов оптического поля

• Автор: Панина, Екатерина Константиновна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 306 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА I. РЕЗОНАНСЫ ВНУТРЕННЕГО ОПТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
ПРОЗРАЧНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИТТ
1Л. Классификация резонансов. Спектральное положение, добротность
1.2. Аналитические формулы для вычисления характеристик резонансных мод сферических частиц
1.3. Сравнение алгоритма, с эталонными расчетами
Краткие выводы по главе
ГЛАВА II. ФОРМИРОВАНИЕ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ ФОТОННЫХ
ПОТОКОВ (“ФОТОННЫХ СТРУЙ”) ОТ ОДНОРОДНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
МИКРОЧАСТИЦ
2.1. Основные характеристики “фотонных струй” от диэлектрической сферы
2.1.1. Влияние размера частицы
2.1.2. Влияние поглощения вещества частицы
2.1.3. Влияние показателя преломления
2.2. “Фотонная струя” при резонансах оптического поля прозрачных
диэлектрических микросфер
2.2.1. Микрочастица в условиях резонансного возбуждения МШГ
2.2.2. Пространственные и мощностные характеристики ФС при резонансном возбуждении микрочастиц
2.3. Пространственные и мощностные характеристики нанополей вблизи
изолированных сферических металлических частиц
2.3.1. Поверхностные плазменные резонансы в металлах

2.3.2. Плазменные поверхностные моды сферических металлических наночастиц
2.3.3. Сферические наночастицы с металлической оболочкой
2.4. Сравнение эффектов “фотонной струи” от диэлектрических
микрочастиц и плазмонных резонансов металлических наночастиц

Краткие выводы по главе II
ГЛАВА III. ЭФФЕКТ “ФОТОННОЙ СТРУИ” ДЛЯ ГРАДИЕНТНОНЕОДНОРОДНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОЧАСТИЦ
3.1. Влияние толщины оболочки на характеристики ФС двухслойной сферической микрочастицы
3.2. Типы композитных сферических частиц
3.3. Критерий качества ФС
3.4. Сравнительный анализ пространственных форм “фотонных струй” от сферических диэлектрических микрочастиц
3.4.1. Структурные типы ФС
3.4.2. Однородные частицы: нерезонансные ФС
3.4.3. Однородные частицы: резонансные ФС
3.4.4. Радиально-неоднородные многослойные сферические частицы
Краткие выводы по главе III
ГЛАВА IV. ИМПУЛЬСНОЕ УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СФЕРИЧЕСКОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЕ
4.1. Нестационарное рассеяние излучения на сферической частице. Спектральный подход
4.2. Интегральные факторы эффективности рассеяния, поглощения
4.3. Особенности формирования оптического поля прозрачной сферической
частицы при облучении ее ультракоротким амплитудно-
модулированным пространственно-ограниченным лазерным пучком
4.3.1. Структура оптических полей при облучении сферической
микрочастицы монохроматическим пространственно-ограниченным световым пучком
4.3.2.0собенности формирования оптических полей при облучении сферической частицы цугом фемтосекундных лазерных
импульсов
4.4. Частотно-импульсный режим возбуждения прозрачной сферической микрочастицы чирпированным ультракоротким лазерным
излучением
4.5. Нестационарная “фотонная струя”
4.5.1. Теоретическая модель нестационарного рассеяния лазерного импульса на частице
4.5.2. Максимальная интенсивность ФС
4.5.3. Форма и параметры ФС
Краткие выводы по главе IV
ГЛАВА V. НЕЛИНЕЙНО - ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
ВЫНУЖДЕННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В СФЕРИЧЕСКИХ МИКРОЧАСТИЦАХ
5.1. Теоретическая модель процессов вынужденного рассеяния света в сферических частицах
5.2. Энергетический порог возникновения вынужденного рассеяния при резонансах внутреннего оптического поля частиц
5.3. Нелинейная восприимчивость среды при процессах ВР
5.3.1. Вынужденное комбинационное рассеяние
5.3.2. Вынужденное рассеяние Манделыитама-Бриллюэна
5.3.3. Вынужденная флуоресценция

значения, по сравнению с первой фазой, однако ее ширина в поперечном направлении почти вдвое уже.
Глава V содержит основные результаты исследований автора, касающихся как развития теоретических основ процессов нелинейного рассеяния света в прозрачных микрочастицах, так и линейной проблемы дифракции спектрально ограниченных лазерных импульсов на сферических частицах. Значительное внимание уделено исследованию пороговой
интенсивности накачки, приводящей к возникновению в сферических
частицах вынужденного рассеяния при различных условиях его возбуждения, а также определению условий, при которых возможно снижение
энергетического порога проявления эффектов ВКР и ВРМБ. Проведено детальное рассмотрение закономерностей углового распределения интенсивности ВКР в дальней зоне в режиме одномодового и многомодового его возбуждения внутри сферической частицы. Определены различные комбинации мод, участвующих в процессе рассеяния. Исследованы особенности углового распределения интенсивности многофотонно
возбужденной флуоресценции в сферических каплях.
Описанию теоретической модели возникновения процессов вынужденного рассеяния (ВР) света в сферической частице посвящен п. 5.1. Отмечается, что существует четко обусловленная связь между эффектами ВР, резонансной структурой и морфологией частицы.
Энергетический порог возникновения вынужденного рассеяния при резонансах внутреннего оптического поля частиц рассматривается в п. 5.2. На основе дифференциальных уравнений для коэффициентов разложения оптических полей по собственным резонансным модам частицы, полученных в п. 5.1. записано выражение для пороговой интенсивности излучения накачки, выше которой возникает ВР.
С помощью численного эксперимента смоделирован “двойной” резонанс (резонанс для стоксовой волны и волны накачки) в капле этанола. Представлены характеристики (добротность, полуширина) некоторых мод,