Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по физике
На правах рукописи
Кабанов Андрей Михайлович
ОПТИКА МОЩНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ГАЗОВО-АЭРОЗОЛЬНЫХ СРЕДАХ
Специальность 01.04.05 - оптика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Томск - 2010
Работа выполнена в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук и ГОУ ВПО Томский государственный университет
Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор, Землянов Александр Анатольевич
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор, Кандидов Валерий Петрович доктор физико-математических наук, Лосев Валерий Федорович доктор физико-математических наук, профессор, Лукин Владимир Петрович
Ведущая организация: Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск
Защита состоится 4 июня 2010 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д003.029.01 в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН по адресу: 634021, Томск, пл. академика Зуева, д. 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН.
Автореферат разослан 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, д.ф.-м.н. Веретенников В.В.
Актуальность исследований Нелинейная атмосферная оптика, являясь одним из разделов современной атмосферной оптики, начала развиваться в 70-ые годы прошлого века и стабильно наращивает развитие, трансформируя и расширяя круг задач в соответствии с развитием лазерной техники.
Актуальность исследований распространения лазерных импульсов микросекундной длительности, генерируемых на колебательных переходах двуокиси углерода, в силу больших КПД, определялась практической потребностью передачи лазерной энергии, созданных в 80-90 годы прошлого века источников, через атмосферу. При этом аэрозольная фракция, практически всегда в том или ином виде присутствующая в атмосфере, является наиболее значимой, с точки зрения ослабления лазерного излучения. Основным и наиболее распространенным аэрозолем атмосферы, влияющим на условия распространения лазерного излучения, является водный аэрозоль - дождь, морось, туман, облака.
Взаимодействия мощного лазерного излучения с ансамблями водных частиц протекает по-разному в зависимости от длины волны лазерного излучения, что определяет поглощающие свойства капель, длительности лазерного импульса, определяющей мощность излучения, размера частиц от которого зависит степень неоднородности распределения световых полей по объему аэрозольной частицы.
Для импульсного излучения СО2-лазеров микросекундной длительности энергетические пороги нелинейно-оптических эффектов, испарение, взрывное вскипание, фрагментация при взрыве, оптический пробой частиц водного аэрозоля составляют от нескольких до несколько десятков Дж/см2, поэтому учет данных эффектов необходим в задаче транспортировки мощных пучков в аэрозольной атмосфере. Для прогноза эффективности передачи лазерной энергии в заданную область пространства необходим учет трансформации оптических свойств среды при распространении в ней мощного лазерного излучения. Построение модели ослабления излучения аэрозольной атмосферой невозможно без первоначального моделирования процесса взаимодействия излучения с отдельной аэрозольной частицей и оптических последствий этого взаимодействия. Поскольку задача, в силу многообразия взаимовлияющих факторов, достаточно сложна для чисто теоретического моделирования, необходима экспериментальная информация о количественных характеристиках процессов [1]. Поэтому к моменту начала исследований в проблеме прогноза распространения мощного лазерного излучения в атмосфере стояла задача о построении полуэмпирических моделей взаимодействия излучения с водным аэрозолем. При этом важно не только промоделировать возможные сценарии взаимодействия и их последствий в контролируемых лабораторных условиях, определить необходимый минимум измеряемых характеристик, но и верифицировать имеющийся массив натурных измерений.
Данное направление исследований актуально и в настоящее время но уже в задачах распространения коротких и ультракоротких лазерных импульсов в слабопоглощающем аэрозоле [2]. При этом причиной фрагментации слабо поглощающих капель служит не быстрый нагрев, а формирование плазменных очагов внутри частиц за счет многофотонной ионизации, генерация ударной волны, рекомбинация плазмы и разрушение частиц с формированием аэрозоля с новой микроструктурой, определяющей дальнейшие условия распространения излучения.
Развитие нового перспективного направление лазерной техники - генерация ультракоротких лазерных импульсов или фемтосекундной оптики открыло новый широкий круг задач в том числе и для атмосферной оптики. К настоящему времени достигнуты длительности менее десяти фемтосекунд [3] и, соответственно гигантские, вплоть до петаватт [4], мощности излучения при которых реализуются ранее недостижимые в атмосфере нелинейно-оптические эффекты, такие как филаментация лазерного пучка, генерация суперконтинуального свечения, неупругое рассеяние, генерация высших гармоник и т.д. Возникла необходимость всестороннего изучения физики взаимодействия такого излучения с газовой и аэрозольной компонентами атмосферы, исследования количественных проявлений реализуемых эффектов, а также возможностей их использования в задачах атмосферной оптики, таких как например, проводка молниевых разрядов по заданной траектории, многочастотное зондирование параметров атмосферы с помощью лидаров белого света, нелинейная спектроскопия атмосферы.
Следует отметить, что количество публикаций в российской печати в данной области, посвященных теоретическому моделированию на порядок превышает количество экспериментальных исследований. Проведение экспериментов, направленных на установление количественных связей между характеристиками излучения и наведенными оптическими свойствами атмосферного канала распространения, несомненно актуально в настоящее время.
Цель и задачи исследования Целью работы является экспериментальные исследования проблемы самовоздействия при распространении в газово-аэрозольной атмосфере мощных лазерных импульсов в диапазоне длительностей от микросекунд до фемтосекунд в различных спектральных диапазонах лазерного излучения.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.
Экспериментальное исследование взаимодействия интенсивных лазерных импульсов микросекундной длительности с частицами поглощающего жидкокапельного аэрозоля. Определение минимального набора характеристик взрывного вскипания и разрушения аэрозольных частиц, достаточного для описания оптических последствий этих процессов. Получение количественной информации об этих характеристиках и их зависимостей от параметров лазерного воздействия, для создания полуэмпирической модели светоиндуцированного взрыва водного аэрозоля.
Построение прогностической и оперативной моделей эффективности распространения излучения в атмосфере на основе сопоставительного анализа лабораторных и натурных исследований взаимодействия интенсивных лазерных импульсов с аэрозолем.
Разработка физических основ использования нелинейнооптических эффектов при взаимодействии лазерного излучения с аэрозолем для диагностики микрофизических свойств аэрозоля и структуры лазерных пучков повышенной интенсивности с использованием оптического и акустического зондирования.
Исследование взаимодействия фемтосекундных лазерных импульсов с аэрозолем.
Исследование особенностей филаментации сфокусированных лазерных пучков.
Исследование трансформации спектральных характеристик излучения фемтосекундных лазерных импульсов при филаментации.
Исследование трансформации пространственного перераспределения энергии в поперечном сечении лазерного импульса при его филаментации.
Исследование филаментации лазерных импульсов пико и фемтосекундной длительности в атмосфере в режиме частотной модуляции импульса.
Научные положения, выносимые на защиту 1. Физическим содержанием полуэмпирической модели лазерноиндуцированного фазового взрыва жидкости в капельной форме является зависимость времени взрыва капель, степени испарения и степени дробления частиц аэрозоля при взрыве от скорости выделения теплоты в материале частицы. Энергетический порог полного разрушения поглощающих капель в поле микросекундных лазерных импульсов возрастает с увеличением размера частиц и уменьшается с увеличением скорости нагрева.
2. При распространении мощного импульсного излучения СО2лазера микросекундной длительности на замутненных приземных атмосферных трассах существуют критические плотности энергии для различных оптико-метеорологических ситуаций в условиях испарения, разрушения, оптического пробоя, превышение которых приводит к нелинейному ослаблению излучения. Разработанная на основе сопоставительного анализа лабораторных и натурных экспериментов эмпирическая модель, позволяет осуществлять прогноз эффективности транспортировки лазерной энергии.
3. При взаимодействии мощных лазерных импульсов фемтосекундной длительности с жидкокапельным аэрозолем из слабопоглощающих микрочастиц реализуется поглощение излучения в веществе частиц превышающее поглощение наносекундного импульса той же энергии и спектрального состава, аэрозольная среда (с концентрацией частиц в диапазоне 103 -107 см-3) для фемтосекундного импульса, вследствие гидродинамической инерционности, выступает как линейный ослабитель.
4. Экспериментами по фокусировке фемтосекундного лазерного импульса в нелинейную воздушную среду установлено значительно большее увеличение угловой расходимости пучка, после прохождения им фокуса, чем предсказывают модели керровской нелинейности. Эмпирические данные послужили основой для оптической модели взаимодействия остросфокусированных ультракоротких лазерных импульсов с воздухом. Ширина и смещение максимума свечения суперконтинуума в режиме одиночной филаментации определяются эффективной длиной филамента.
5. Разработанная методика совместной регистрации оптического и акустического сигналов, формируемых при взаимодействии мощных лазерных импульсов с веществом атмосферы позволяет определять энергетические пороги реализуемых нелинейно-оптических эффектов, изменения поглощательных свойств аэрозоля при воздействии ультракоротких лазерных импульсов, исследовать область филаментации лазерного пучка, определять концентрацию аэрозольных частиц, проводить верификацию натурных и лабораторных экспериментов.
Достоверность научных результатов Достоверность результатов и выводов подтверждается:
- методической проработкой регистрации и обработки оптических и акустических сигналов;
- корректным учетом возможных методических и экспериментальных ошибок;
- использованием в качестве приемников оптических и акустических сигналов сертифицированных датчиков, а в качестве компонент регистрирующего оборудования - метрологически поверенных приборов;
- статистической обеспеченностью получаемых данных, их повторяемостью и соответствием аналогичным результатам, полученным другими исследователями;
- совпадением результатов, полученных в настоящей работе с использованием независимых экспериментальных методик, совпадением результатов, полученных в настоящей работе с результатами других работ, для частных случаев совпадения условий экспериментов;
- соответствием полученных экспериментальных данных результатам модельных теоретических расчетов, проведенных другими авторами.
Научная новизна результатов 1. Впервые определен и измерен набор основных характеристик процесса взрывного вскипания и разрушения аэрозольных частиц различной микроструктуры при воздействии лазерного излучения: энергетический порог взрыва, время взрыва, степень испарения, степень дробления.
2. Экспериментально исследованы закономерности формирования акустического сигнала от аэрозоля с различной микроструктурой и от одиночных частиц различного размера. На основе впервые измеренных зависимостей амплитуды акустического отклика на лазерно-индуцированные фазовые переходы в частицах от размера частиц и энергетических характеристик воздействующего лазерного излучения установлены значения величин порогов взрыва и разрушения частиц.
3. По полученным из оптических и акустических измерений значениям порогов взрывного вскипания и разрушения аэрозольных частиц при взрывном вскипании, впервые установлена зависимость величины данных порогов от размера частиц и скорости нагрева их лазерным излучением.
4. На основе полученных данных из оптических и акустических измерений последствий взрывного вскипания и разрушения полидисперсного водного аэрозоля и одиночных частиц различного размера построена модель взрыва водного аэрозоля произвольной микроструктуры в поле импульсного лазерного излучения, позволяющая проводить оценку пропускания аэрозольной среды, сформированной при прохождении лазерного импульса.
5. Установлено, что совместная регистрация оптических и акустических последствий взрыва аэрозольных частиц в поле лазерного импульса могут быть использованы для дистанционного бесконтактного восстановления распределения плотности энергии по сечению лазерного пучка повышенной интенсивности и концентрации аэрозольных частиц.
6. На основе экспериментальных исследований временных характеристик акустического отклика при различных режимах взаимодействия лазерного излучения с малым объемом жидкости установлено, что форма акустического импульса зависит от режима взаимодействия лазерного излучения с веществом.
7. На основе проведенного сопоставительного анализа данных по энергетическому ослаблению пучка излучения импульсного СО2-лазера на горизонтальных приземных трассах и результатов лабораторных исследований по взаимодействию такого излучения с дисперсными средами предложена модель прогноза энергетического ослабления мощного лазерного излучения в жидкокапельных атмосферных образованиях.
8. Экспериментально установлено, что при распространении фемтосекундных импульсов в аэрозоле происходит увеличения поглощенной энергии фемтосекундного импульса в сравнении с импульсами наносекундной длительности до двух порядков за счет реализации нелинейнооптических эффектов в веществе частиц. При этом впервые установлено, что ослабление фемтосекундных импульсов водным аэрозолем в диапазоне концентраций частиц 103 - 107 см-3 можно считать квазилинейным.
9. Впервые в России проведены измерения акустическим методом размера области филаментации фокусированного лазерного тераваттного гауссова пучка и положения нелинейного фокуса.
10. Экспериментально установлено, что увеличение дефокусирующих свойств образующегося в канале лазерного пучка плазменного сгустка приводит к повышению угловой расходимости световой волны после нелинейного фокуса, что выражается в появлении колец, формирующихся в результате интерференции светового поля, прошедшего локальный нелинейный фокус, и поля на периферии пучка.
11. Измерено уширение спектрального контура излучения суперконтинуума, происходящее при филаментации исходного пучка. При этом изменяется не только полуширина спектрального распределения, но и его форма, которая приобретает значительно более выраженное синее крыло.
Данный факт свидетельствует об ионизации газа и возникновении в канале лазерного пучка плазмы. Впервые установлена количественная связь смещения центра тяжести спектрального контура излучения в коротковолновую область и величина полуширины спектрального контура с протяженностью зоны филаментации.
12. Впервые в России проведены исследования филаментации коллимированного лазерного пучка на атмосферной трассе. Показано, что положение нелинейного фокуса и протяженность филаментированного участка пучка на трассе, а следовательно и спектральный состав суперконтинуального свечения, эффективно управляется энергией и длительностью лазерного импульса и его частотной модуляцией.
Научная и практическая значимость Результаты, полученные в работе, расширяют и углубляют представления о физике процессов взаимодействия интенсивных лазерных пучков с конденсированным веществом в дисперсном состоянии при реализации фазовых переходов в веществе частиц. Полученные количественные экспериментальные данные об изменении микрофизических свойств аэрозоля в канале распространения лазерного пучка позволяют моделировать наиболее эффективные, с точки зрения передачи энергии, характеристики лазерных систем, работающих в реальной атмосфере при ее различных метеорологических состояниях. Полученные данные о трансформации спектральных и пространственных характеристик ультракоротких лазерных импульсов при их распространении в атмосфере позволили уточнить теоретические модели взаимодействия мощных импульсов с веществом атмосферы. Материалы, представленные в диссертации использовались при выполнении Государственных контрактов №95031, №1498, №П367, №РИ16.0/019, №02.740.11.0083, № 217/3, №256, №6512, работа поддерживалась грантами РФФИ №03-05-64228, № 03-05-64431, №98-05-78009, №06-0564799, №06-05-96962-р-офи, №09-05-00738-а, CRDF №PRO-1390-ТО-03, программами 2.9 отделения физических наук РАН, №12 Президиума СО РАН.
Апробация работы Результаты диссертационной работы докладывались на 8-ом Всесоюзном симпозиуме по лазерному и акустическому зондированию атмосферы, Томск 1984 гг.; 8-ом и 11-ом Всесоюзных симпозиумах по распространению лазерного излучения в атмосфере, Томск - 1986 и 1992 гг.; на 1 - 16 Межреспубликанских и Международных симпозиумах Оптика атмосферы и океана, Томск - 1994, 1995, 1997, 1999, 2000, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2009 гг., Иркутск - 2001 г., Красноярск - 2008 г.; 3-ем Всесоюзном совещании по распространению лазерного излучения в дисперсной среде, Обнинск - 1985 г.; 19-ой Всесоюзной конференции по распространению радиоволн, Ленинград - 1984 г.; Всесоюзном симпозиуме по фотохимическим процессам земной атмосферы, 2-ой Всесоюзной конференции молодых исследователей Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики, Новосибирск 1987 г.; XV Всесоюзн. конф.
Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем, Одесса, 1989 г.;
Российской аэрозольной конференции, Москва, 1993 г.; Topical Meeting on Atmospheric, Volume and Surface Scattering and Propogation, Florence, Italy 1991 г.; 4-ом рабочем семинаре СНГ Акустика неоднородных сред, Новосибирск, 1996 г.; International Conf. LASER-95, Charleston 1995г.; Electromagnetics researh Symp., Seattle1995 г.; International Forum on Advenced high power laser and applications AHPLAТ99 Osaka, Japan, 1999 г.; заседании 9 рабочей группы Аэрозоли Сибири, Томск, 2002 г.; 6th Intern. Conf.
УAtomic and molecular pulsed lasersФ, Tomsk, 2003, 2005, 2007, 2009 гг.; International Conference УLasers Material InteractionФ, St.-Petersburg, 2003 г.;
XV сессии Российского акустического общества, Нижний Новгород, 2004, 2007 гг., International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO), St. Petersburg, (Invited talk) 2005, 2007 гг., International Conference on Quantum Electronics and the Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (IQEC/CLEO-PR), Toshi Center Kaikan, Tokyo, Japan 2005 г., на VII Международной конференции Лазерная физика и оптические технологии 17-июня, Минск, Беларусь, 2008 г., на XXII Всероссийской научной конференции Распространение радиоволн, Ростов-на-Дону, п. Лоо, 2008 г., на International Conference УLaser Optics 2008Ф St. Petersburg, Russia, 2008 г., International Symposium УModern Problem of Laser PhysicsФ MPLPТ2008, Novosibirsk, 2008 г., VI Всероссийской отраслевой научно-технической конференции Проблемы создания лазерных систем, ЗАТО г. Радужный, 2008 г., VIII Международном симпозиуме по радиационной плазмодинамике, г. Москва, 2009 г.
Материалы диссертации изложены в 145 работах, в том числе монографиях, 3 учебных пособиях, 46 статьях, из них 24 в журналах, входящих в перечень ВАК, 3 авторских свидетельствах на изобретение.
ичный вклад автора Диссертационная работа явилась результатом 25-летней исследовательской работы автора, которая заключалось в постановке задач, разработке методик и проведении экспериментальных исследований, анализе и интерпретации полученных результатов.
Объем и структура работы Представляемая диссертационная работа состоит из введения, глав, заключения и списка литературы. Полный объем диссертации - 2страница, 115 рисунков. Список литературы составляет 225 наименований.
Содержание работы Во введении рассмотрена фундаментальная проблема самовоздействия при распространении в газово-аэрозольной атмосфере мощных лазерных импульсов в диапазоне длительностей от микросекунд до фемтосекунд в различных спектральных диапазонах лазерного излучения. Обсуждается актуальность, научная и практическая значимость данного направления. Дана оценка состояния исследований в данной области к моменту начала выполнения работы. Исходя из уже достигнутых в данной области результатов и нерешенных задач сформулированы цель и задачи исследований.
В первой главе представлены результаты экспериментальных исследований оптических последствий взаимодействия мощного лазерного излучения с частицами однородно поглощающего водного аэрозоля. Задачей исследований, результаты которых представлены в данной главе, являлось получение эмпирической информации для построения модели изменения оптических свойств водного аэрозоля в процессе его взаимодействия с мощными лазерными импульсами микросекундной длительности. Основное внимание было направлено на исследование взрывного вскипания водной капли в оптическом поле. Взрывное вскипание - процесс появления и быстрого роста в объеме частицы паровых зародышей при достижении температуры перегрева близкой к температуре спинодали, т.е. состояния абсолютной неустойчивости среды (для воды при атмосферном давлении 593 К). При таких перегревах вещества процесс появления пузырей носит характер гомогенной нуклеации, т.е. затравочными центрами служат внутренние тепловые неоднородности среды [5,7]. Описана разработанная экспериментальная методика, позволяющая проводить исследования взрыва аэрозольных частиц в поле лазерного излучения, в соответствии с поставленной целью исследований. Для случая малых частиц сформулированы условия проведения экспериментов, позволяющие трактовать результаты измерений при работе с ансамблем частиц на основе описаний взрыва одной частицы. При этом размер аэрозольных частиц r0 подчинялся условию 2пr0 < 1, что соответствовало однородному поглощению лазерного излучения по всему объему частиц и соответственно равномерному нагреву всего объема частиц излучением. Для водного аэрозоля и длины волны воздействующего излучения = 10,6 мкм (п = 800 см-1) данное условие соответствует r0 < 5 мкм. Толщина аэрозольного слоя подбирались таким образом, чтобы при фокусировке излучения она была меньше длины перетяжки излучения в фокусе. Таким образом достигалась однородность распределения лазерной энергии по всей длине взаимодействия излучения с аэрозолем. Концентрация частиц должна быть достаточной для уверенной регистрации изменения прошедшего аэрозольный слой оптического сигнала в сравнении с опорным сигналом без аэрозоля и в то же время такой, чтобы энергия лазерного излучения в начале и в конце трассы отличались не существенно, для соблюдения условий однородности энергии воздействия на все частицы среды. Так, при концентрации частиц N ~ 104-105 см-3, прозрачность аэрозольного слоя Т(=10,6 мкм) ~ 0,8, что удовлетворяло поставленным условиям. Обосновывается выбор основных характеристик процесса взрывного вскипания. В качестве исследуемых в эксперименте параметров были выбраны следующие. Время взрыва капли tв - как время от начала нагрева частицы лазерным излучением до начала выброса пароконденсата с поверхности частицы. Степень взрывного испарения Xв = Мп/М0, где Мп - масса пара, образовавшегося к моменту взрыва tв в результате поверхностного и объемного парообразования, М0 - начальная масса капли. Степень разрушения частиц аэрозоля при взрыве d = r0/rк, где r0 - радиус исходных частиц, rк - характерный размер частиц конденсированной фракции продуктов разрушения. Описана методика определения основных характеристик процесса взрыва: времени взрыва tв, степени испарения Хв, степени дробления d.
Представлены определенные из экспериментальных измерений перечисленные параметры и их зависимости от параметра скорости нагрева вещества частиц лазерным излучением Jи = Е / ср tи, где - коэффип ж п циент поглощения, Е - энергия в лазерном импульсе, tи - длительность импульса, и ср - плотность и удельная теплоемкость вещества аэрозольных ж частиц.
Показано, что размер конденсированной фракции продуктов взрыва rк, а следовательно степень дробления d, может быть определен по измерениям прозрачности аэрозольного слоя на двух длинах волн. Показано, что для случая малых частиц эволюция прозрачности аэрозоля на длине волны воздействующего излучения = 10,6 мкм, соответствующая изменению водности аэрозоля q при взрыве частиц, может быть использована для определения степени испарения частиц при их взрывном вскипании. Время взрыва tв может быть определено по началу резкого изменения прозрачности либо сигнала рассеяния в момент начала взрыва, либо по временной задержке начала формирования акустического сигнала.
0,0,в 0,а б 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1110 1скорость нагрева Jи. 10-8, К/c скорость нагрева Jи. 10-8, К/с скорость нагрева Jи. 10-8, K/c Рис. 1. Зависимость времени взрыва tв (а), степени взрывного испарения Хв (б) и эффективного размера конденсированной фракции продуктов взрыва rк (в) от параметра скорости нагрева частиц Jи лазерным импульсом с = 10,6 мкм для случая малых однородно поглощающих частиц воды с r0 = 2.7 мкм ( - - - - модельный расчет).
На основе полученных результатов по изменению выбранных параметров аэрозоля от скорости нагрева вещества частиц (см. рис. 1) построена полуэмпирическая модель взрыва (вскипания и разрушения) однородно поглощающего аэрозоля в поле лазерного излучения и распространения в нем мощного лазерного излучения в условиях реализации фазовых переходов.
Во второй главе представлены результаты исследования эффекта взрыва под действием лазерных импульсов аэрозольных частиц среднего и -1), крупного размера (ao > (2 основным отличием которых является п) существенная неоднородность распределения оптических полей в объеме частицы, что обуславливает и неравномерность частоты зародышеобразования паровой фракции в облучаемой капле. Предположение о равномервз к в РАЗМЕР ОСКОЛКА r, мкм СТЕПЕНЬ ИСПАРЕНИЯ, X ВРЕМЯ ВЗРЫВА t, мкс ном заполнении объема частицы быстрорастущими паровыми пузырями и, соответственно равномерного разрушения всей капли, в данном случае не обосновано. В процессе взрыва образуются осколки разной величины, которые и формируют вторичную аэрозольную среду, определяющую ее оптические свойства для лазерного излучения.
Представлена разработанная экспериментальная методика получения информации о характеристиках процессов взаимодействия из оптических и акустических измерений.
Приводятся полученные данные об амплитудных искажениях в сигнале светорассеяния, обусловленные фазовыми переходами вещества аэрозольных частиц при распространении лазерного излучения в жидкокапельной среде. Дается физическое обоснование полученных зависимостей сигнала нелинейного рассеяния от плотности энергии воздействующего импульса и начальной микроструктуры аэрозоля, исходя из условий протекания процесса взрыва. На основе полученных результатов делается вывод о том, что дисперсность продуктов взрыва существенно зависит от скорости нагрева капли излучением. Установлены пороги взрыва и взрывного разрушения частиц различного размера, для реализованных в эксперименте условий воздействия. Показывается возможность применения сигнала рассеяния на аэрозоле при его вскипании в поле лазерного излучения для диагностики структуры лазерных пучков повышенной интенсивности. Показано, что амплитудные искажения в сигнале рассеяния, принимаемого из зоны взаимодействия лазерного излучения с аэрозольными частицами, связаны в первую очередь с изменением микроструктуры аэрозоля при его взрыве, что позволяет, с одной стороны, использовать сигнал рассеяния для исследования количественных характеристик процесса взрыва и разрушения частиц, а с другой - использовать полученные связи между амплитудными искажениями в сигнале рассеяния и параметрами исходного аэрозоля и воздействующего излучения для диагностики канала распространения мощных лазерных пучков.
Представлены результаты, показывающие влияние размера частиц на условия распространения лазерного излучения видимого и инфракрасного диапазонов при взрывном вскипании капель в канале распространения.
Представлены результаты экспериментальных исследований акустического отклика фазовых переходов в веществе аэрозольных частиц при поглощении энергии лазерного излучения. Описана методика исследования акустического отклика на взаимодействие лазерного излучения с аэрозолем в свободном пространстве, когда звуковое давление формируется за счет изменения плотности среды при фазовых переходах в веществе аэрозольных частиц. Показано, что акустический сигнал может служить дополнительным к оптическому каналу регистрации, что позволяет восполнить недостающую в ряде случаев информацию (например, о концентрации рассеивающих центров в аэрозольном объеме, при его малой оптической толще). Для случая исследования одиночных частиц оптоакустический метод, при значительно более простой экспериментальной методике, позволяет получать ту же информацию о процессе взрыва, что и прямые методы (фоторегистрация) [5, 6]: пороги взрыва и разрушения, времена процессов, и дополнительно к этому - за счет пропорциональности акустического давления изменению плотности среды, информацию о степени испарения частиц при взрыве.
а б 1110-110-1-10-100 101 1100 1Е, Дж/смЕ, Дж/смРис. 2. Зависимость пикового давления Р в акустическом импульсе от плотности энергии импульса СО2 -лазера: а) - аэрозольная среда, tи = 3 мкс: 1 - r0 = 2,7 мкм; 2 - rm = 10 мкм; 3 - rm = 20 мкм; б) - одиночные частицы, tи = 0,4 мкс: 1 - r0 = 15 мкм; 2 - 49 мкм; 3 - 92 мкм; 4 - плоская поверхность Представляются полученные зависимости пикового акустического давления от концентрации и размера частиц, а также от энергии воздействующего лазерного излучения. Делается вывод о смене режима формирования акустической волны при переходе от поверхностного испарения частиц к объемному взрыву, для случая малых частиц (рис. 2а). Для случая крупных частиц смена хода зависимости акустического давления от лазерной энергии также связана с переходом от поверхностного к объемному разрушению, что соответствует достижению энергетического порога полного разрушения частиц при взрыве (рис. 2б). Приводятся величины порогов взрыва и разрушения частиц различного размера, измеренные акустическим методом. Показывается, что при взрывном режиме эффективность преобразования поглощенной лазерной энергии в энергию звуковой волны уменьшается при увеличении размера частиц, что связано с различием в распределении поглощенной энергии по объему в малых и больших частицах.
Р, Па Р, Па Проведено обобщение результатов, полученных оптическими и акустическим методами с целью построения моделей взаимодействия лазерного излучения с жидкокапельным аэрозолем, а также приложение полученных результатов к разработке на их основе новых методов зондирования параметров среды и излучения.
Полученные по результатам оптических и акустических измерений настоящей работы и из анализа экспериментального материала, полученного другими авторами [8Ц16] получены энергетические пороги взрыва Ев и разрушения Ер частиц в широком диапазоне их размеров, представленные на рис. 3. Сравнение хода кривых 1Ц4, отличающихся длительностью лазерного воздействия на частицы, указывает на то, что порог разрушения зависит от скорости нагрева частиц лазерным излучением, причем увеличение скорости нагрева приводит к снижению пороговой плотности энергии лазерного излучения, необходимой для полного разрушения частиц при взрыве (рис. 4).
- - 2 - - 1 2 - - - - - - - - 110 1100 101 102 1скорость нагрева Jи.10 -6, К/c радиус, ro.106, м Рис. 3. Пороги взрывного вскипания Eв (темные точки) и Рис. 4. Зависимость порога разпороги разрушения частиц при их взрывном вскипании рушения частиц водного аэрозоля Eр (светлые точки) для водных капель, облученных СO2 от параметра скорости нагрева для лазера от радиуса частиц. 1 - cw, [8], 2 - 210-6 с, [11], 3 - различных начальных радиусов 410-7 с, [14], 4 - 810-8 с, [10], 5 - 410-7 с, [12], 6 - 310-6 с, частиц. 1 - r0 = 15 мкм, 2 - 20 мкм, [13], 7 - tи = 310-6 с, [9], 8 - 2.510-6 с, [15], 9 - 10-5 с, [16] 3 - 30 мкм.
Анализ представленных в работе экспериментальных данных позволил получить зависимости временных характеристик процессов взрыва и разрушения частиц от их размера и условий воздействия (рис. 5 а,б).
р Е, Дж/см плотность энергии, E, Дж/см - 103 - - - 3 б а - - - 5 - 102 - - - - 101 - 10,10-1100 101 102 1 скорость нагрева Jи. 10 -8, K/c радиус r0, мкм Рис. 5. а) - зависимость времени взрыва tв (темные точки) и длительности взрыва tр (светлые точки) от начального радиуса частиц r0. 1, 9 - [13,14]; 2 - [10]; 3, 6 - [11]; 4, 5 - [26]; 7 - [6,12];
8 - [9]; 10 - [6]. б) - зависимость времени взрыва частиц водного аэрозоля от параметра скорости нагрева. 1 - r0 = 2.7 мкм; 2 - r0 = 20 мкм; 3 - r0 = 35 мкм Представлены результаты исследований основных характеристик регистрируемого акустического отклика, генерируемого при различных режимах взаимодействия лазерного излучения с малым объемом поглощающего вещества и установлены причины этих изменений. В качестве воздействующего излучения использовалось излучение импульсного СО2лазера с длиной волны 10,6 мкм, которое через фокусирующую линзу с фокусным расстоянием 0,12.м направлялось в область взаимодействия, где площадь поперечного сечения пучка составляла 4 мм2. При исследовании параметров акустического отклика в различных режимах теплового взаимодействия лазерного излучения с поглощающим веществом регистрировались следующие характеристики: амплитуды и длительности положительной и отрицательной фаз акустического импульса,, t+, t-, соот+ ветственно; длительность переднего фронта положительной фазы tф; временная задержка начала регистрации акустического сигнала t, определяемая расстоянием от объема формирования импульса давления до мембраны микрофона и скоростью звука в среде.
Показано, что при тепловом и испарительном механизмах формирования акустического сигнала величина t не изменяется и соответствует времени распространения импульса давления от источника до приемника со звуковой скоростью. При переходе к взрывному вскипанию облучаемого объема величина t резко сокращается, что говорит об изменении механизма формирования акустического сигнала. При смене режимов взаимодействия наблюдаются существенные изменения формы сигнала. Изменяются соотношения между общей длительностью фазы сжатия и ее передним фронтом. Поскольку при возбуждении объема взаимодействия коротким.
.
в время t 10, с время t 10, с лазерным импульсом форма переднего фронта акустического импульса должна повторять распределение термооптических источников, то значительное уменьшение величины t и увеличение tф свидетельствует о том, что размеры области генерации звука, которая заполнена фрагментами взрыва капель, существенно увеличиваются при Е > 2 Дж/см2.
5 пробой испарение взрыв 0,11плотность энергии Е, Дж/см Рис. 6. Зависимость от воздействующей плотности энергии лазерного излучения времени задержки начала регистрации акустического сигнала от начала воздействия лазерным импульсом t (1), длительности переднего фронта фазы сжатия tф (4), общей длительности фазы сжатия t+ (3) и фазы разрежения t- (2).
На основании проведенных модельных экспериментов можно сделать вывод о том, что форма акустического сигнала, формируемого при тепловом взаимодействии лазерного излучения с малым объемом поглощающего вещества определяется режимом взаимодействия и существенно от него зависит. Полученные количественные данные амплитудных и временных зависимостей акустического давления позволяют, по их совокупности, проводить идентификацию режима взаимодействия лазерного излучения с поглощающим веществом.
В третьей главе рассмотрена задача о плазмообразовании в атмосфере под действием интенсивного лазерного излучения, которая остается актуальной многие годы, в первую очередь из-за влияния данного эффекта на передачу лазерной энергии на большие дистанции. В том числе обсуждается проблема лазерной проводки молниевого разряда по заданной траектории [17, 18]. В этой задаче в настоящему времени выделены несколько основных физических вопросов, без решения которых трудно ожидать перехода данных систем из разряда экспериментальных установок в ряды систем, функционирующих в рабочем рутинном режиме. Среди них исследование особенностей прохождения лазерного излучения через толщу атмосферы при ее различных оптико-метеорологических состояниях (ОМС) и формирование эффективных плазменных очагов являются латмосферно-оптическими, более того относятся к разделу нелинейной оптики время t, мкс атмосферы, то есть включают в себя задачу распространения мощного лазерного излучения в атмосфере с учетом всего многообразия нелинейных эффектов, реализующихся при взаимодействии мощного лазерного излучения с веществом атмосферы.
Для решения этих задач необходим работающий в реальном масштабе времени способ диагностики состояния атмосферы и методика прогнозирования эффективности использования тех или иных геометрических и энергетических параметров лазерного излучения в различных оптикометеорологических условиях атмосферы. В качестве диагностического инструмента возможно использовать акустический метод, когда об эффективности образования очагов пробоя на атмосферной трассе (их размере, протяженности в пространстве, геометрии их расположения по трассе) судят по принимаемому акустическому сигналу, для чего необходимо отработать методику приема, записи, расшифровки звуковых дорожек распространения мощных лазерных пучков на протяженных атмосферных трассах.
Представлены данные по акустической диагностике протяженной лазерной искры или высокоионизованного канала в атмосфере. Анализируются результаты измерений ряда параметров акустического отклика при распространении излучения СО2-лазера микросекундной длительности на приземной атмосферной трассе проходящей на высоте ~ 4 м.
На рис. 7а представлена временная развертка акустического отклика при распространении по трассе лазерного импульса с плотностью энергии в фокусе Е = 17,5 Дж/см2. Начало отсчета временной шкалы соответствует включению лазерного импульса. Первый пик соответствует так называемому тепловому сигналу, генерируемому за счет нагрева и расширения газа в канале распространения излучения. Низкочастотная составляющая акустического сигнала, связанная с естественными природными шумами (ветер, дождь) отфильтрована. Рис. 7б иллюстрирует звуковую дорожку возбужденную лазерным импульсом с плотностью энергии в фокусе 0,6 Дж/см2. Видно, что плазменные очаги, вернее их акустический отклик отсутствуют. Однако задача создания протяженной лазерной искры не сводится к повышению энергии источника лазерного излучения для достижения устойчивой очаговой ситуации на трассе распространения. Так на рис. 7в представлена ситуация при Е = 16 Дж/см2, что по сути принципиально не отличается от рис. 7а, тем более, что структура распределения энергии по сечению пучка для этих пусков, согласно зарегистрированному тепловому акустическому сигналу, также отличается не существенно. Однако, как видно из рисунка, протяженность участка трассы заполненного очагами пробоя сократилась почти в 3 раза и составляет ~ 30 м. При этом следует отметить, что дальнейшее увеличение энергии излучения может привести к генерации очагов оптического пробоя еще до каустики и блокировке значительной доли энергии, в результате чего в области фокуса развитие плазменных очагов может оказаться значительно менее эффективным. Существенное различие представленных на рисунке 7 случаев показывает, что помимо энергетического фактора важный вклад в генерацию очагов пробоя вносит оптико-метеорологическое состояние атмосферы.
8 а тепловой сигнал очаги пробоя 4-4Е = 17,5 Дж/см-8область фокусировки 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.1 б тепловой сигнал Е = 0,6 Дж/см-10.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.8 в тепловой сигнал очаги пробоя 4-4Е = 16 Дж/см-80.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.время t, с Рис. 7. Временная развертка акустического сигнала от канала распространения лазерного импульса: а) - ОМС атмосферы - летняя устойчивая дымка; коэффициент газового поглощения атмосферы g = 0.23 км-1; коэффициент аэрозольного поглощения a = 0.271 км-; б) - ОМС атмосферы - слабый дождь; g = 0.228 км-1 a ; = 0.042 км-1; в) - ОМС атмосферы - туманная дымка; g = 0.216 км-1; a = 0.333 км-1.
Первый акустический импульс на рис.7 является тепловым акустическим сигналом, формируемым за счет теплового расширения вещества в канале распространения мощного лазерного излучения. Длительность положительной фазы импульса соответствует времени пробега звука по сечению лазерного пучка, неоднородная структура положительной фазы (фазы сжатия) определяется распределением энергии по сечению лазерного пучка. Известно, что зависимость амплитуды теплового сигнала (в отличие от давление Р 10, Па давление Р 10, Па давление Р 10, Па испарительного, взрывного, пробойного) от энергии воздействующего излучения является линейной. Оцифрованный акустический аналог распределения интенсивности светового поля в пучке позволяет рассчитать для каждого пуска дисперсию, характеризующую энергетическую неоднородность пучка. Таким образом, акустические измерения позволяют вносить коррекцию в интерпретацию результатов, учитывающую энергетическую структуру лазерного пучка.
Регистрируемые акустические импульсы от очагов пробоя являются N-волной и сопровождаются сателлитом - откликом, отраженным от подстилающей поверхности. При тепловом режиме формирования акустического сигнала его длительность соответствует размеру зоны повышенного давления, однако в случае с сигналом от плазменного образования такой прямой связи нет. Для определения размера плазменного очага обычно проводят фотосъемку участка, заполненного очагами пробоя, совмещают визуальный и звуковой ряды измерений, строят эмпирическую зависимость размера очага, определенного по фотографии, от измеренной амплитуды акустического сигнала. Полученная зависимость служит номограммой для восстановления размера плазменного очага. Во второй главе для определения размера зоны формирования акустического сигнала при взрывном вскипании аэрозольной частицы использовалась модель пульсирующей сферы. Применение данной методики к расшифровке сигнала от оптического пробоя позволяет оценить размер плазменного очага по амплитудновременным характеристикам измеренного акустического сигнала без включения в измерительную схему оптического канала регистрации, что делает оценку заполнения канала распространения мощного лазерного излучения (МЛИ) очагами пробоя более оперативной. Одним из атмосферных факторов, влияющих на адекватность восстановления размеров очагов пробоя является частотная зависимость ослабления звуковой энергии при прохождении атмосферного слоя различной длины. Поскольку формируемый акустический импульс достаточно короток, соответственно он имеет широкий спектр. Показано, что с увеличением дальности приема длительность акустического импульса возрастает, то есть импульс луширяется. Это связано с поглощением звука в воздухе, высокочастотные компоненты спектра сигнала поглощаются сильнее вследствие этого импульс расплывается.
Акустический метод позволяет проводить индикацию плазменных очагов, их распределение по трассе распространения лазерного излучения, диагностику размера отдельного очага, а сопровождающие метеорологические и аэрозольные измерения позволяют установить связь между устойчивым развитием длиной лазерной искры с оптико-метеорологическим состоянием атмосферы и выработать соответствующие рекомендации для энергетических характеристик излучения, повышающих эффективность плазмообразования в атмосфере.
Комплексный анализ многолетних экспериментальных измерений по энергетическому ослаблению пучка излучения импульсного СО2-лазера на горизонтальных приземных трассах [19, 20] и результатов лабораторных исследований по взаимодействию такого излучения с дисперсными средами позволил предложить модель прогноза энергетического ослабления МЛИ в жидкокапельных атмосферных образованиях. Самым, пожалуй, важным и одновременно парадоксальным на первый взгляд выводом, является то, что чем больше начальная плотность капельной среды, тем лучше в ней распространяется лазерное излучение. Дело в том, что капельные аэрозоли (туман, морось, дождь, снег) являются естественным фильтром, очищающим атмосферу от твердофазного аэрозоля - пыли, частицы которой при высоких плотностях лазерной энергии являются затравочными центрами для образования очагов плазмы оптического пробоя.
1, / 0,0,10Е, Дж/см-0,-1,Рис. 8. Изменение оптической толщи атмосферной трассы под действием импульса СО2Ц лазера в зависимости от плотности энергии в импульсе. 1-туманная дымка, 2Цтуман, 3Цморось, 4Цдождь. = -, где - невозмущенная оптическая толща трассы распространения, н - 0 н оптическая толща трассы после прохождения МЛИ, Е - плотность энергии МЛИ в фокальной плоскости формирующего телескопа без учета ослабляющих свойств атмосферы.
Плазменные очаги, развиваясь, являются тем нежелательным фактором, который блокирует канал распространения. Как видно из рис. 8, существуют критические плотности лазерной энергии, превышение которых ведет к существенному нелинейному ослаблению излучению за счет пробоя. Максимальные значения этой критической энергии наблюдаются для туманов, а минимальные - для слабых дождей и дымок. Апробация модели на горизонтальной приземной трассе в реальной атмосфере проведена для оптико-метеорологических ситуаций, обеспечивающих исходную оптическую толщу вплоть до = 5.
Четвертая глава посвящена исследованиям распространения фемтосекундных лазерных импульсов в газовой и аэрозольной среде в том числе в условиях филаментации сфокусированных и колимированных лазерных пучков. Проводится сравнение пропускания аэрозолем лазерных импульсов одинакового спектрального состава и энергии, но различной длительности - наносекундной и фемтосекундной.
По измерениям пропускания аэрозольным слоем излучения показано, что при распространении фемтосекундных импульсов в аэрозоле происходит увеличение потерь энергии фемтосекундного импульса в сравнении с импульсами наносекундной длительности за счет реализации нелинейно-оптических эффектов в веществе частиц. Показано, что величина данных потерь, исходя из измерений акустического отклика, формируемого за счет приращения температуры в поглощающей среде при безизлучательной релаксации возбужденных молекул вещества аэрозольных частиц, не превышает долей процента от энергии воздействующего излучения. Экспериментально показано (рис. 9), что ослабление мощного фемтосекудного импульса незначительно отличается от линейного случая.
- = 0,63 мкм, непрерывное, 1, водный аэрозоль, r = 2,5 мкм (квазимонодисперсный) 0, О - = 0,8 мкм, импульсное tи = 80 фс, водный аэрозоль, Еимп = 9 мДж 0, ---- - = 0,8 мкм, водный аэрозоль, расчет - = 0,8 мкм, импульсное tи = 9 нс, 0,4 водный аэрозоль, Еимп = 9 мДж 0,0,0 2 4 6 8 Концентрация частиц, N 10-6, см-Рис. 9. Зависимость пропускания аэрозольного слоя от концентрации частиц Представлены результаты экспериментальных исследований взаимодействия лазерных импульсов фемто и наносекундной длительности с аэрозольными средами. Источник лазерных импульсов - Ti:Sa-лазер, генерирующий импульсы = 0,8 мкм, длительностью tи = 80 фс и tи = 9 нс при энергии в импульсе < 17 мДж. Ширина спектра излучения для нано и фемтосекундных импульсов на полувысоте ~ 25 нм. Распределение интенсивности по сечению пучка близко к гауссову, ширина на уровне 0,135Imax составляет 8 мм [21].
Коэффициент пропускания E=10,8 мДж+-11% E=15,6 мДж+-6,6% 0,1,tимп= 9 нс tимп= 80 фс 1,0 0,0,0,0,0,0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,Коэффициент пропускания для = 0,63 мкм Коэффициент пропускания для = 0,63 мкм Рис. 10. Зависимость пикового акустического давления, генерируемого водным аэрозолем с наночастицами, от прозрачности. Расстояние от микрофона до аэрозольного объема - 5 см. E - энергия лазерного импульса В качестве модельных сред использовалась аэрозольная среда с размером частиц r = 2,5мкм, протяженностью 1,3 см, концентрацией N < 107 см-3 формировалась ультразвуковым генератором. При реализации оптического пробоя в аэрозоле, оптическая толща тумана также не меняется, что указывает на то, что очаги пробоя формируются внутри небольшого количества аэрозольных частиц и эти очаги не имея подпитки энергией от короткого лазерного импульса, не развиваются. Измеренный акустическим методом порог пробоя, равный 7,4 мДж для используемого типа излучения, хорошо согласуется с расcчитанным.
Представлены результаты экспериментальных исследований филаментации остросфокусированного фемтосекундного импульса. Филаментация лазерного пучка связана с перераспределением лазерной энергии в поперечном сечении пучка и образовании одного и многих интенсивных пиков, при самокусировке излучения за счет эффекта Керра и появлением так называемого нелинейного фокуса и дефокусировки на формируемой за счет увеличения интенсивности излучения плазмы при многофотонной ионизации среды. Световой филамент характеризуется квазипостоянным значением пиковой интенсивности излучения и значением поперечного размера rF (в воздухе IF ~ 1014 Вт/см2, rF ~ 70 150 мкм при = 0,8 мкм), которые определяются характеристиками среды распространения [22]. Плазменный филамент (нить) - плазменный след оставляемый световым филаментом в среде и существующих в течении наносекунд до рекомбинации ионизованного состояния. Уточнения определения филамента, как например, последовательности нелинейных фокусов, волноводного канала продолжаются до настоящего времени [23, 24]. Измерения положения нелиАкустическое давление, Па Акустическое давление, Па нейного фокуса и длины филамента проводились акустическим методом (рис. 11, 12).
0.00.0границы области филаментации 0.00.00.0-0.0-0.0-0.0010R, см Рис. 11. Временная развертка акустического сигнала, генерируемого пучком лазерного излучения регистрируемая в продольном направлении. Давление приведено к расстоянию 1 м.
Под длиной филамента имеется в виду участок трассы распространения, начиная от нелинейного фокуса, где лазерный импульс оставляет в среде возбужденный след - нить - плазменный филамент.
Показано что при жесткой фокусировке лазерного пучка увеличение начальной энергии импульса приводит к смещению нелинейного фокуса от геометрического в сторону источника прямо пропорционально увеличению начальной энергии импульса (рис. 12).
111F = 130 см, d = 1.5 см 11111границы области филаментации F = 86 см, d = 2 см 2 4 6 8 10 12 E, мДж Рис. 12. Зависимость положения начала (2, 4) и конца (1, 3) области филаментации для двух фокусирующих зеркал. 5, 6 - теоретические зависимости, согласно [25].
Приведенное акустическое давление, Па ф R, см При этом аэрозоль с N > 103 см-3 не вносит существенных особенностей в трансформацию лазерного пучка, при его пространственной фокусировке, что позволяет использовать водный аэрозоль в качестве линейного нейтрального ослабителя для управления положением нелинейного фокуса и пространственным положением филамента.
Представлены результаты экспериментов по трансформации спектра излучения лазерного импульса при его филаментации. Известно, что филаментация лазерного пучка приводит к генерации. Симметричное уширение спектра лазерного излучения обусловлено влиянием керровской нелинейности и фазовой самомодуляцией. Сдвиг в коротковолновую область связан с появлением в среде распространения плазмы и нарастанием ее концентрации. Получено существенное расширение спектрального контура излучения как в синюю, так и в красную области по отношению к центральной длине волны, происходящее при увеличении мощности пучка.
При этом изменяется не только полуширина спектрального распределения (см. рис. 13), но и его форма, которая приобретает значительно более выраженное синее крыло (рис. 14 б).
15010050200 400 600 800 10Длина волны, (нм) Рис. 13. Вид спектров свечения филаментированного лазерного пучка при различных мощностях лазерного импульса: 1 - 60 ГВт, 2 - 85 ГВт, 3 - 100 ГВт.
1а б 8117710 20 30 40 10 20 30 мощность импульса P0 / Pc мощность импульса P0 / Pc Рис. 14. Зависимость полуширины спектрального распределения (а) и зависимость положения центра тяжести спектрального контура излучения (б) от начальной пиковой мощности лазерного импульса P0, нормированной на критическую мощность самофокусировки Pc = 3,2 ГВт.
Амплитуда (отн. ед.) g полуширина спектра , нм центр тяжести спектра , нм Спектральное уширение импульса в зоне филаментации пучка пропорционально эффективной длине существования филаментов LF. Поскольку длина филамента при постоянной геометрии распространения пропорциональна начальной мощности излучения, то также растет с увеличением мощности пучка (рис. 14 а), а следовательно величина спектральной полуширины излучения зависит от длины филаментации пучка LF.
в а б Рис. 15. Восстановленные поперечные распределения плотности энергии в лазерном пучке за областью фокусировки при его распространении в воздухе (z = 543 см) с начальной энергией 0.11 (а); 2.64 (б); 12.1 мДж (в).
Представлены результаты экспериментальных исследований трансформации угловых характеристик сфокусированного лазерного пучка при его филаментации. Данные получены при различной начальной энергии в фемтосекундном импульсе, что для параметров излучения, использованных в эксперименте, соответствовало режимам самовоздействия при докритической (рис. 15а) и надкритической мощности (рис.15б,в) на расстоянии от фокусирующего зеркала z = 543 см.
1,0,0,0,0,0,-40 -20 0 20 X координата, мм Рис. 16. Поперечный профиль (вертикальное сечение) плотности лазерной энергии фокусированного пучка в точке z = 543 см при начальной относительной мощности импульса Р/Ркр = 7.
Экспериментальные данные показаны кружками; численный расчет дан при учете ионизации воздуха по моделям МФИ (1) и ППТ (2).
W, отн. ед.
Сравнение поперечных профилей плотности световой энергии излучения в конце оптической трассы, показано на рис. 16. Экспериментально измеренный профиль имеет значительно более широкий пространственный масштаб, чем это следует из численного моделирования.
Причина этого в существовании особенностей самовоздействия светового пучка с остросфокусированной геометрией, а именно - в изменении самого характера нелинейного отклика среды при высоких значениях интенсивности излучения. Максимальная интенсивность, реализующаяся в зоне геометрического фокуса пучка для условий моделируемого эксперимента, может достигать величин порядка ~ 1014 Вт/см2.
На основе эмпирических данных по поперечному распределению плотности энергии в лазерном пучке рассчитывалась эволюция его среднеквадратичного радиуса вдоль трассы. Полученные данные затем сравнивались с результатами численных расчетов, проведенных в рамках теоретической модели нелинейного уравнения Шредингера (НУШ) [27]. При остросфокусированной геометрии распространения излучения для получения наилучшего согласия теории и эксперимента необходим специальный подбор ряда параметров численной модели НУШ. Это касается соотношения инерционной и мгновенной составляющих Керровской нелинейности среды, учета ее насыщения при высокой интенсивности излучения, а также использования модели фотоионизации атомов Попова-ПереломоваТерентьева (ППТ) [28] вместо механизма многофотонной ионизации (МФИ). Указанные особенности напрямую связаны с достижением высоких значений интенсивности световой волны (~ 1014 Вт/см2) при совместном действии острой начальной фокусировки и керровской нелинейности.
Для исследования пороговых характеристик повреждения оптических элементов систем, работающих при решении задач атмосферной оптики, были проведены эксперименты по взаимодействию фемтосекундных импульсов с оптическими материалами.
Представлены результаты экспериментальных исследования филаментации коллимированных лазерных пучков на атмосферной трассе. Зарегистрирована филаментация коллимированного лазерного пучка на атмосферной трассе (рис. 17а, б, в, г). Показано, что положение нелинейного фокуса и протяженность филаментированного участка пучка на трассе эффективно управляется энергией (б, г) и длительностью (а, б) лазерного импульса и его частотной модуляцией.
а б 5см 5см г в 5см 5см Рис. 17. Фотографии пучка на экране на расстоянии 85 метров от источника: (а) tи = 7,5 пс, Е = 51 мДж, (б) tи = 120 фс, Е = 60 мДж, (в) tи = 50 фс, Е = 12 мДж, (б) tи = 50 фс, Е = 60 мДж.
Пространственная структура коллимированного лазерного пучка после филаментации отличается от структуры остросфокусированного пучка при его филаментации. Структура пучка после филаментации в атмосфере меняется при изменении частотной модуляции лазерного импульса. Зафиксированы существенные флуктуации структуры пучка при филаментации на атмосферной трассе, при флуктуациях энергии импульса не превышающей 20%.
В заключении по результатам проведенных исследований взаимодействия лазерных импульсов микро, нано, пико и фемтосекундной длительности с веществом атмосферы сформулированы следующие наиболее важные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.
1. По экспериментальным данным изменений оптических характеристик аэрозоля, обусловленных взрывом частиц в поле лазерного излучения, получены значения параметров процесса взрыва малых однородно поглощающих частиц: времени взрыва, взрывной степени испарения, размер осколков, и их зависимости от величины поглощенной энергии легли в основу полуэмпирической модели взрыва малых частиц водного аэрозоля в поле лазерного импульса, устанавливающую количественную связь между основными факторами взрыва и разрушения частиц и параметром скорости закачки световой энергии в частицу.
2. Показано, что для аэрозоля, состоящего из малых частиц, после взрыва наблюдается увеличение прозрачности и уменьшение рассеивающих свойств области взаимодействия, для видимого и инфракрасного излучений. Увеличение доли крупной фракции в исходном аэрозоле приводит к замутнению канала распространения для видимого диапазона.
3. Экспериментально, оптическим и акустическим методами, измерены пороги взрывного вскипания малых однородно поглощающих аэрозольных частиц в поле лазерных импульсов микросекундной длительности, степень испарения и дробления частиц при взрыве и зависимости этих величин от скорости ввода лазерной энергии в вещество частиц. Полученные данные легли в основу полуэмпирической модели взрыва малых частиц водного аэрозоля в поле лазерного импульса, устанавливающую количественную связь между основными факторами взрыва и разрушения частиц и параметром скорости закачки световой энергии в частицу.
4. На основе комплексных исследований энергетического ослабления мощного лазерного излучения микросекундной длительности на натурной трассе при различных ОМС атмосферы и механизмов взаимодействия лазерного излучения с частицами аэрозоля в контролируемых лабораторных условиях выявили закономерности изменения коэффициента ослабления излучения с = 10,6 мкм, зависящие от микрофизичеких параметров атмосферного аэрозоля и энергетических параметров пучка излучения. Предложена модель оценки эффективности пропускания лазерного излучения атмосферой.
5. Показано, что акустический метод позволяет проводить индикацию плазменных очагов, их распределение по трассе распространения лазерного излучения, диагностику размера отдельного очага, а сопровождающие метеорологические и аэрозольные измерения позволяют установить связь между устойчивым развитием длиной лазерной искры с оптикометеорологическим состоянием атмосферы и выработать рекомендации для энергетических характеристик излучения, повышающих эффективность плазмообразования в атмосфере.
6. Водный аэрозоль в диапазоне концентраций 103 - 107 см-3 не вносит существенных искажений в пространственные и временные характеристики фемтосекудного лазерного импульса и является линейным энергетическим ослабителем.
7. Пиковое давление акустического отклика взаимодействия фемтосекундого импульса с аэрозольной средой существенно превышает отклик взаимодействия аэрозольной среды с наносекундным импульсом такой же энергетики и спектрального состава, что указывает на увеличение поглощения в веществе частиц энергии фемтосекундного импульса.
8. Показано что при жесткой фокусировке лазерного пучка увеличение начальной энергии импульса приводит к смещению нелинейного фокуса от геометрического в сторону источника пропорционально увеличению начальной энергии или мощности лазерного импульса.
9. Полученные экспериментальные данные свидетельствует о том, что преимущественный рост спектральной ширины импульса происходит именно в зоне филаментации пучка, там, где максимальна его интенсивность, а сама величина пропорциональна протяженности этой зоны.
10. Сравнение полученных экспериментальных результатов по поперечному распределению плотности энергии в лазерном пучке с результатами численных расчетов, показали, что при остросфокусированной геометрии распространения излучения для получения наилучшего согласия теории и эксперимента необходим специальный подбор ряда параметров численной модели НУШ. Это касается соотношения инерционной и мгновенной составляющих керровской нелинейности среды, учета ее насыщения при высокой интенсивности излучения, а также использования ППТ модели фотоионизации атомов газа вместо механизма МФИ.
11. Проведены эксперименты по филаментации лазерного пучка на атмосферной трассе. Показано, что положение нелинейного фокуса и протяженность филаментированного участка пучка на трассе эффективно управляется энергией и длительностью лазерного импульса и его частотной модуляцией.
итература, цитируемая в автореферате 1. Зуев В.Е., Землянов А.А., Копытин Ю.Д. Нелинейная оптика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат. 1989. 253 с.
2. Lidinger A., Hagen J., Socasiu L., Bernhardt T.M., Woste L., Duft D., Leisner T. Time-resolved explosion dynamics of H2O droplets induced by femtosecond laser pulses // Appl. Opt.2004. V.43. N27. P.52635269.
3. Sartania S., Cheng Z., Lenzner M., Tempea G., Spielmann Ch., Krausz F., Ferencz K. Generation of 0.1-TW 5-fs optical pulses at a 1-kHz repetitionrate // Opt. Lett. 1997. V.22. №20. P.1562.
4. Kitagawa Y., Fujita H., Kodama R. et al. Prepulse-free petawatt laser for a fast ignitor // IEEE J. Quantum Electron. 2004. 40. P.281-293.
5. Кузиковский А.В., Погодаев В.А., Хмелевцов С.С. Испарение водной капли под действием светового импульса // ИФЖ. 1971. Т.20.
С.21-25.
6. Armstrong R.L., Pinnick R.G., Biswas A. Micron-sized Droplets Irradiated With Pulses CO2 Laser: Measurement of Explosion and Breakdown Thresholds // Appl. Opt. 1990. V.29. N.7. P.918-925.
7. Зуев В.Е., Землянов А.А. Взрывы капель под действием интенсивного лазерного илучения // Изв. вузов CCCР. Сер. Физика. 1983.
Т.16. N.2. С.53-65.
8. Коровин В.Я., Иванов Е.В. Экспериментальное исследования воздействия излучения СО2-лазера на капли воды // В кн. III Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск.: 1975. С.93-94.
9. Землянов А.А., Небольсин М.Ф., Погодаев В.А., Рождественский А.Е. Просветление мелкокапельного тумана импульсом СО2лазера.// ЖТФ. 1985. Т.55. Вып.4. С.791-793.
10. Kwok H.S., Rossi T.M., Lau W.S. et. al. Enchanced Transmission in CO2-Laser-Aerosol Interractions // Opt. Lett. 1988. V.13. N.3. P.192194.
11. Caressa J.P., Autric M., Vigliano P. et. al. Pulsed CO2 Laser-Induced Effects on Water Droplets // AIAA J. 1988. V.26. N.1. P.65-71.
12. Armstrong R.L., Pinnick R.G., Xie J.-G. Multiple Superheating Thresholds of Micrometer-Sized Droplets Irradiated by Pulsed CO2 Lasers.// Opt. Lett. 1991. V.16. N.15. P.1129-1131.
13. Землянов А.А., Кабанов А.М. Сигналы светорассеяния от модельного аэрозоля при воздействии импульсов интенсивного излучения СО2-лазера// Оптика атмосферы. 1991. Т.4. N7. С.691-694.
14. Armstrong R.L., Zemlyanov A.A., Geints Yu.E., Kabanov A.M. Investigation of Laser Induced Destruction of Droplets by Acoustic Methods // Appl. Opt. 1996. V.35. №30. P.6062-6068.
15. Kafalas P., Ferdinand A.P. Fog Droplet Vaporization and Fragmentation by a 10,6 mm Laser Pulse.// Appl. Opt. 1973. V.12. N1. P.29-34.
16. Singh P.I., Knight C.P. Pulsed Laser-Induced Shattering of Water Drops // AIAA J. 1988. V.18. N.1. P.96-100.
17. Стариков А.А., Резунков Ю.А. Управление разрядом молний с помощью лазерного излучения // Оптич. ж. 1999. Т.66. №3. С.15-16.
18. See Leang Chin, Kenzo Miyazaki A comment on lightning control using a femtosecond laser // Jаp. J. Appl. Phys. 1999. V.38. №4А. P.20112012.
19. Погодаев В.А. Влияние аэрозольной компоненты атмосферы на распространение лазерного излучения в условиях взрывного разрушения частиц // Изв. вузов. Физика. 1990. №1. С.123. Деп.
ВИНИТИ 05.10.89., Т.33. №6130-В89. 29с.
20. Бочкарев Н.Н., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Погодаев В.А., Оперативная оценка ослабления мощного излучения импульсного CO2-лазера на приземных атмосферных трассах // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11, № 7, С. 700-707.
21. Бабин А.А., Киселев А.М., Сергеев А.М., Степанов А.Н., Тераваттный фемтосекундный титан-сапфировый лазерный комплекс // Квантовая электроника. Т.13. №7. 2001. С.623-626.
22. Couairon A., Mysyrowicz A., Femtosecond filamentation in transparent media. Preprint Submitted to Physics Report. 2006. 226p.
23. Chin S.L., Chen Y., Kosareva O., Kandidov V.P., Theberge F. What is filament? // Laser Physics. 2008. V.18. №8. P.962-964.
24. Кандидов В.П., Шлёнов С.А., Косарева О.Г., Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электроника.
2009. Т.39. №3. С. 205Ц228.
25. Власов С.Н., Таланов В.И. Самофокусировка волн. ИПФ РАН.
Нижний Новгород. 1997. 200 с.
26. Ахманов С.А., Выслоух В.А., Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных импульсов. М.: Наука. 1988. 312 с.
27. Zemlyanov A.A., Geints Yu.E. Zonal model of nonstationary selffocusing of femtosecond laser radiation in air: effective beam characteristics evolution // Europ. Phys. J. D. 2007. V. 42. № 1. P. 349-357.
28. Переломов А.М., Попов В.С., Терентьев М.В. Ионизация атомов в переменном электрическом поле // ЖЭТФ. 1966. Т. 50. С.13931397.
Основные результаты изложены в следующих публикациях:
1. Бочкарев Н.Н., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Красненко Н.П. Режимы генерации звука жидкокапельным аэрозолем различного типа под действием лазерного излучения // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. № 10. С.111-112.
2. Афонин М.А., Донченко В.А., Землянов А.А., Землянов Ал.А., Кабанов А.М. Диагностика структуры интенсивного лазерного пучка методами РВТ // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. № 12. С.108-110.
3. Бочкарев Н.Н., Кабанов А.М., Погодаев В.А. Временные характеристики акустического сигнала, генерируемого малым объемом жидкости в мощном световом поле // Оптика атмосферы и океана.
1994. Т. 7. № 9. С.1233-1235.
4. Бочкарев Н.Н., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Погодаев В.А. Оперативная оценка ослабления мощного излучения импульсного CO2-лазера на приземных атмосферных трассах // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11, № 7, С. 700-707.
5. Бочкарев Н.Н., Кабанов А.М., Погодаев В.А. Исследование динамики объема аэрозольных частиц, облучаемых лазерным импульсом, по временным характеристикам акустического отклика // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13, № 5, С. 487-491.
6. Бочкарев Н.Н., Землянов А.А., Кабанов А.М., Погодаев В.А. Акустическая диагностика очагов пробоя в атмосфере // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14, № 12, С. 1141-1144.
7. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Никифорова О.Ю. Авторское свидетельство № 1672811 // Способ измерения показателя поглощения жидкокапельного аэрозоля. МКИ3G01N21/39 1989.
8. Землянов А.А., Кабанов А.М., Мальцева Г.А., Панченко М.В. Авторское свидетельство №1611066 // Способ определения параметров аэрозоля. 1990.
9. Бочкарев Н.Н., Гейнц Ю.Э., Кабанов А.М., Красненко Н.П., Землянов А.А., Погодаев В.А., Рождественский А.Е. Авторское свидетельство № 1672811 // Способ измерения объемной концентрации аэрозольных частиц. 1991.
10. Землянов А.А., Кабанов А.М. Сигналы светорассеяния от модельного водного аэрозоля, подвергнутого действию импульсов интенсивного излучения СО2-лазера // Оптика атмосферы, Т. 4. № 7.
1991. С. 691-694.
11. Агеев Б.Г., Землянов А.А., Кабанов А.М., Пономарев Ю.Н. Оптико-акустические исследования поглощательной способности газово-аэрозольных сред // Оптика атмосферы. Т. 5. № 2. 1992. С. 138142.
12. Армстронг Р.Л., Землянов А.А., Кабанов А.М. Экспериментальное исследование акустического сигнала от одиночных аэрозольных частиц в интенсивном световом поле // Оптика атмосферы и океана. Т. 7. № 9. 1994. С. 1236-1240.
13. Землянов А.А., Кабанов А.М. Энергетические пороги и временные характеристики взрывного вскипания и разрушения аэрозольных частиц в поле излученя СО2-лазера // Оптика атмосферы и океана.
Т. 8. № 8. 1995. С. 1165-1169.
14. Armstrong R.L., Zemlyanov A.A., Geints Yu.E., Kabanov A.M. Investigation of Laser Induced Destruction of Droplets by Acoustic Methods // Applied Optics. 1996. V.35. №30. P.6062-6068.
15. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Зуев В. Е., Кабанов А.М., Погодаев В.А. Нелинейная оптика атмосферного аэрозоля. Новосибирск:
Изд-во СО РАН. 1999. 260 с.
16. Бочкарев Н.Н., Кабанов А.М., Погодаев В.А. Оптоакустика канала распространения мощного лазерного излучения в атмосфере // Оптика атмосферы и океана. 2003. Т.16. № 9. С.816-821.
17. Современные физико-математические методы анализа медикобиологических данных. Новикова Т.В., Фокин В.А., Стахин Н.А., Бразовский К.С., Кабанов А.М., Карась С.И., Фокин В.А., Кистенев Ю.В., Пеккер Я.С., Свищенко В.В, Рязанцева Н.В. Учебное пособие. Изд-во ТПУ. 2004. 336 c.
18. Бочкарев Н.Н., Землянов А.А., Землянов Ал.А., Кабанов А.М., Карташов Д.В., Кибиткин П.П., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н.
Флуоресценция красителя в жидкокапельной форме при возбуждении фемтосекундными лазерными импульсами // Изв. ВУЗов. Физика. 2005. Т.48. №4. С.15-19.
19. Бочкарев Н.Н., Землянов А.А., Землянов Ал.А., Кабанов А.М., Карташов Д.В., Кирсанов А.В., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н.
Экспериментальное исследование взаимодействия фемтосекундных лазерных импульсов с аэрозолем // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17. № 12. C.971-975.
20. Приложение лазеров в биологии и медицине. Агеев Б.Г., Кабанов А.М., Пономарев Ю.Н., Кистенев Ю.В., Никифорова О.Ю., Капилевич Л.В., Романовский О.А., Харченко О.В., Дьякова И.Ю., Учебное пособие, Изд-во ТПУ, Томск, 2006. 152 с.
21. Адамишин И.Г., Апексимов Д.В., Асылбеков Р.А. Быкова Е.Е., Землянов А.А., Кабанов А.М., Протасевич Е.С., Черепанова Т.В., Исследование эффективности транспортировки мощного фемтосекундного лазерного излучения в атмосфере // Изв. ВУЗов. Физика.
2006. Т.49. №3. С.202-203.
22. Бочкарев Н.Н., Кабанов А.М., Протасевич Е.С., Черепанова Т.В.
Взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов с газовоаэрозольными средами // Изв. ВУЗов. Физика. 2006. Т.49. №3.
С.248-249.
23. Взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов с биологическим веществом. Н.Н. Бочкарев, Ал.А. Землянов, А.М. Кабанов, Ю.В. Кистенев, В.А. Погодаев, Ю.Н. Пономарев, О.А. Романовский, А.Н. Степанов, Б.А. Тихомиров, Изд-во ТПУ, Томск, 2007.
121 с.
24. Багаев С.Н., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Пестряков Е.В., Степанов А.Н., Трунов В.И. Лабораторные и численные эксперименты по прохождению мощного лазерного фемтосекундного излучения через воздушную и капельную среды // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20. № 5. C. 413-419.
25. Агеев Б.Г., Бочкарев Н.Н., Землянов Ал.А., Ю.В. Кистенев Ю.В., Матвиенко Г.Г., Никифорова О.Ю., Капилевич В.Л., Погодаев В.А., Пономарев Ю.Н., Тихомиров Б.А. Применение методов лазерной спектроскопии и нелинейного анализа для исследования медико-биологических объектов. Изд-во ТПУ. Томск. 2007. 215 с.
26. А.М. Кабанов, Ю.В. Кистенев, О.Ю. Никифорова, Ю.Н. Пономарев Современная аппаратура лазерного газоанализа для медицинских приложений // Учебное пособие, изд-во ИОА СО РАН. 2008.
96 с.
27. Bagaev S.N., Zemlyanov A.A., Geints Yu.E., Kabanov A.M., Matvienko G.G., Pestryakov E.V., Stepanov S.N., Trunov V.I. Effective parameters of high-power laser femtosecond radiation at self-focusing in gas and aerosol media. Book Chapter in: Self-focusing: Past and Present. Springer- IQEC. 2009. 605 p.
28. Н.Н. Бочкарев, А.М. Кабанов, А.Н. Степанов Пространственная локализация области филаментации вдоль трассы распространения сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20. № 10. C. 861-865.
29. Захаров Н.С., Бодров С.Б., Землянов А. А., Кабанов А.М., Степанов А.Н., Холод С.В. Учет хроматических аберраций при измерениях спектральных характеристик излучения // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21. № 10. C.902-905.
30. Бочкарев Н.Н., Кабанов А.М., Погодаев В.А Пространственная самокоррекция пятнистой структуры излучения мощных импульсных лазеров при оптическом пробое на атмосферных трассах // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21. №9. С. 809-815.
31. Землянов А.А., Кабанов А.М., Степанов А.Н., Бодров С.Б., Захаров Н.С., Холод С.В. Воздействие фемтосекундных импульсов Ti:Saлазера на оптические материалы // Оптика атмосферы и океана.
2009. Т. 22. № 4. C.332-332. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н. Самовоздействие остросфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе в режиме одиночной и множественной филаментации. Лабораторные и численные эксперименты. // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 2. C.119-125.
33. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Погодаев В.А. Распространение мощного лазерного излучения в атмосфере // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 10. С.931-936.
34. Апексимов Д.В., Гейнц Ю.Э.. Захаров Н.С., Землянов А. А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н., Холод С.В. Распространение мощного ультракороткого лазерного импульса на горизонтальной атмосферной трассе // Оптика атмосферы и океана. 2009.
Т. 22. № 11. C.1035-1041.
Печ. л. 2.
Тираж 100 экз. Заказ №.
Тираж отпечатан в типографии ИОА СО РАН
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по физике