Оптическая диагностика канала распространения интенсивного лазерного пучка

• Автор: Землянов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 121 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
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
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
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
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

превышала г ~ 10. В этом случае для определения ослабления прошедшего через рассеивающую среду оптического излучения можно воспользоваться законом Бугера
J=Jо ехр(-а/), (1.8)
где J0 - интенсивность падающего на среду потока излучения; -интенсивность прошедшего потока; а - коэффициент ослабления; I -оптическая длина.
Оптическая схема установки представлена на рис. 1.8. Излучение от полупроводникового квантового генератора (ПКГ) предварительно коллимировалось для уменьшения расходимости системой линз 0 и направлялось в камеру с рассеивающей средой. Диаметр пучка на выходе коллимирующего объектива составлял 5 см, а угловое расхождение ~ 0,02 рад. Прошедшее через среду излучение принималось приемной системой О2О2 с диаметром входного объектива 200 мм и фокусным расстоянием 500 мм. Угол поля зрения приемной системы, определяемый полевой диафрагмой Д, составлял 0,01 рад. Прием прошедшего через среду излучения осуществлялся ФЭУ-28 с последующей регистрацией на осциллографе С1-75.
Для контроля за оптической плотностью рассеивающих сред была собрана схема фотометра (рис.1.8.). В качестве источника излучения использовалась лампа накаливания «КИМ-75». Излучение от источника
предварительно коллимировалось с помощью системы линз О3О3 в прожекторный луч с углом расходимости 0,02 рад и диаметром пучка 5 см. Прошедшее через среду излучение принималось коллиматором О4О4 с фокусным расстоянием 1000 мм и диаметром входного объектива - 150 мм. Угол поля зрения, определяемый диафрагмой составлял 0,005 рад. В качестве фотоприемника использовался ФЭУ-28 с последующей