Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2013 номер 10

Рассмотрены характеристики модернизированного измерительного комплекса Сибирская лидарная станция, а также некоторые другие лидарные установки, разработанные в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН в сотрудничестве с Томским государственным университетом, и их возможности для зондирования параметров атмосферы. Представлены результаты лидарных измерений вертикальных профилей температуры в сравнении с данными шаров-зондов и спутниковыми данными. Описан лидар для измерений вертикального распределения озона в верхней тропосфере–стратосфере. Приведены восстановленные профили вертикального распределения озона. Представлены результаты тестовых экспериментов по лазерному зондированию газового состава атмосферы с помощью перспективных для газоанализа ИК-лазеров.

Using the method of optical breakdown clipping on Krypton Fluoride excimer laser, ASE (Amplified Spontaneous Emission) pulse compression technology was studied in this paper. And the liquid medium breakdown depth on the ASE pulse compression effect was analyzed. The initial ASE pulse width was 16.8 ns; the shortest 8.4 ns ASE pulse was obtained in the experiment. The auxiliary beam induced luminescence breakdown was used to study on the law of optical breakdown clipping, and the short 7.3 ns ASE pulse was got. These experimental results proved that the auxiliary beams are useful to accelerating the plasma generation rate and duration. The results ASE pulse compression can be controlled in some degree.

Представлены предварительные результаты испытания оригинальной конфигурации мультимедийного лазерного излучателя на парах металлов, перспективного для многих применений, в частности для дистанционного зондирования параметров атмосферы. Новизна подхода заключается в том, что два газоразрядных активных элемента (на парах стронция и на парах бромида меди) помещаются в единый резонатор, причем накачка каждого из них осуществляется от автономного источника питания, что позволяет проводить их независимую оптимизацию по условиям возбуждения и тем самым дает возможность оперативно регулировать суммарный набор длин волн генерации и их относительное распределение по мощности в выходном пучке, что делает описываемую конструкцию весьма привлекательной для ряда научных и технологических приложений.

Подведены итоги разработки улучшенных технологий синтеза и выращивания модифицированных легированием нелинейных кристаллов GaSe, методов характеризации и результаты исследования физических свойств, проанализированы параметры разработанных на их основе источников перестраиваемого излучения среднего ИК и широкополосных источников ТГц-диапазонов, приведены первые результаты применения в прикладной спектроскопии.

We report on the phase-matched high harmonic generation from N₂ gas cell. By varying the laser focus position in the gas cell, we observe the harmonics emission in different position of gas cell. Our results suggest that this source is a potential source for studying ultrafast molecular dynamics

Проведены исследования лазеров на смесях различных газов с SF₆ и NF₃ при накачке объемным (диффузным) разрядом, формируемым в неоднородном электрическом поле за счет генерации убегающих электронов. Получена эффективная генерация на молекулах HF (λ = 2800÷3200 нм), DF (3800÷4200 нм) и N₂ (337,1 нм). Исследована генерация на переходах атомов неона (λ = 585,3 нм), аргона (750,3 нм), фтора (712,8 и 731,1 нм) и на молекулах XeF* (λ = 351 и 353 нм). Показано, что использование объемного разряда, инициируемого пучком электронов лавин в газовых смесях с SF₆, является эффективным способом накачки лазеров на молекулах HF, DF и N₂.

The spectral characteristics of high harmonic generation are studied by applying Xe–He mixture gas cell. The cutoff position of harmonics in mixed gases is extended from the 21st to the 27th. In addition, we found the destructive interference of harmonics in Xe–He mixture.

Разработана математическая модель XeF(C–A)-усилителя гибридной лазерной системы THL-100. Проведены численные исследования пространственного распределения коэффициента усиления слабого сигнала в активной области усилителя. Исследовано влияние коэффициента отражения зеркал, мощности накачки и энергии входного импульса на выходную энергию. Показано, что при энергии усиливаемого импульса 20 мДж и коэффициенте отражения зеркал 0,995 возможно увеличение энергии усиливаемого импульса до 3,5 Дж.

The ASE (Amplified Spontaneous Emission) pulses, output of the transversely excited atmosphere pumped KrF excimer laser, was compressed experimental by the way of laser oscillation quenching. The effect of mirror position and diaphragm aperture on the pulses compression is discussed in this paper. The experimental results show that, when the angle of the mirror relative to the optical axis is 3.0 mrad and the diaphragm aperture is 4.0 mm, the pulse compression effect is best, and the ideal waveform can be obtain. For the original 12.5 ns pulse, output of the discharge pumped KrF excimer laser, when using the way of laser oscillation quenching to compressed, it can be got the best results of 5.1 ns.

Исследованы спектрально-люминесцентные и генерационные свойства хромена 3 (CAS №52372-39-1) и хромена 13 (CAS № 52372-36-8) в растворах и твердотельных матрицах. Изучены закономерности их изменений в зависимости от строения молекул и межмолекулярных взаимодействий. Показано, что квантовый выход флуоресценции изученных соединений высок (0,9%). Изученные соединения излучают в красном диапазоне спектра в растворах, пленках и матрицах полиметилметакрилата (ПММА) (>600 нм). Эффективность преобразования (кпд) твердотельных активных сред на основе хромена 3 при накачке излучением 2-й гармоники AИГ-Nd³⁺ в поперечном варианте достигает 4%. Ресурс работы сравним с лучшими известными люминофорами, излучающими в красном диапазоне спектра (более 30 000 импульсов в одну точку при падении кпд на 5–10%). Для хромена 13 кпд преобразования в растворах и матрицах несколько ниже (28 и 21%), ресурс работы твердотельной активной среды остается высоким. Исследована возможность получения генерации изученных соединений в тонких пленках.

Представлены результаты исследования и разработки генератора импульсов возбуждения с магнитным сжатием импульса насыщающимися дросселями для накачки активных сред лазеров на парах CuBr, Sr и Ca. В качестве коммутатора используется силовой IGBT транзистор. Генератор позволяет работать на частоте следования импульсов возбуждения до 20 кГц. Суммарная средняя мощность на всех линиях генерации в CuBr-лазере с накачкой от данного генератора составляет ~ 6,0 Вт, а в Srи Ca-лазерах ~ 1,3–1,7 Вт.

Предложен алгоритм обработки изображений, получаемых в лазерном мониторе, позволяющий получать информацию о перемещениях наблюдаемого объекта или его отдельных частей. Разработан макрос в среде MATLAB, реализующий данный алгоритм, и проведено его тестирование на различных объектах. Установлено, что при линейных перемещениях объекта с шагом от 10 до 500 мкм погрешность измерения не превышает 5%.

Экспериментально и теоретически изучено влияние концентрации хлора на эффективность излучения коаксиальной эксилампы барьерного разряда в бинарных смесях Xe–Cl₂ при давлении рабочей смеси 240–250 торр. Экспериментальные исследования проведены в диапазоне концентраций Cl₂ 0,01–1%. Расчеты характеристик барьерного разряда выполнены в рамках одномерной гидродинамической модели в диапазоне концентраций Cl₂ 0,1–5%. Показано, что при концентрации хлора в смеси 0,01–0,1% интенсивности излучения полос Xe₂* (172 нм) и XeCl* (308 нм) сопоставимы. C ростом концентрации Cl₂ в смеси интенсивность излучения молекулы Xe₂* быстро падает и при концентрации хлора ≥ 0,2% излучение полосы B → X молекул XeCl* с максимумом интенсивности на длине волны 308 нм доминирует в потоке излучения разряда. Максимальная эффективность излучения этой полосы наблюдается при концентрациях хлора 0,4–0,5%. Численно показано, что полная мощность, вкладываемая в разряд, увеличивается с ростом концентрации хлора вследствие роста мощности, расходуемой на нагрев положительных и отрицательных ионов. Мощность, рассеиваемая электронами, уменьшается с ростом концентрации хлора в рабочих смесях. Даны рекомендации по выбору величины содержания хлора в смеси для снижения интенсивности вакуумного ультрафиолетового излучения второго континуума эксимера Xe₂* при незначительном уменьшении эффективности эксилампы.

Рассмотрен актуальный вопрос разработки способа системной интеграции экспериментального оборудования и программного обеспечения высотного поляризационного лидара, используемого при исследовании микроструктуры облаков верхнего яруса. Информация о характеристиках исследуемой среды содержится в лидарном сигнале, который представляет собой импульс сложной формы длительностью несколько десятков микросекунд. Разнородность программного обеспечения, используемого для управления экспериментальным оборудованием, приводит к увеличению времени проведения эксперимента, а также к ошибкам, допускаемым оператором вследствие несогласованности программных процессов.

Рассмотрены особенности обработки восстановленных голографических изображений планктонных частиц, необходимость исследования которых возникает в задачах гидробиологии, гидроакустики, оптики океана. Предложен метод распознавания планктонных частиц с точностью до вида на примере планктонных особей вида Episсhura Baicalensis (эпишура байкальская). Представлены результаты апробации метода на видеопоследовательностях, скомпонованных из голографических данных и визуализирующих динамику движения планктонных частиц распознаваемого вида.

Представлены результаты экспериментальных исследований спектров флуоресценции растений, полученных при возбуждении излучением первой и второй гармоник перестраиваемого титан-сапфирового лазера. Исследуется зависимость эффективности возбуждения флуоресценции от длины волны возбуждающего излучения.

Обсуждается технология пассивной космической локации атмосферы в инфракрасном и микроволновом диапазонах. По результатам локации в тропосфере обнаружены проявления акустических колебаний – внутренних гравитационных волн (ВГВ) в интервале высот от поверхности до границы тропопаузы. В настоящее время для экспериментального изучения доступна мода ВГВ с частотой менее 4 × 10^–5 Гц. В начальном участке тропопаузы обнаружена волна, являющаяся зеркальным отражением ВГВ, – зеркальная волна (ЗВ). Сформулированы условия возникновения ЗВ. Выполнено моделирование ВГВ и ЗВ. Причиной возникновения ВГВ и ЗВ могут быть метеорологические явления, взрывы и сейсмическая активность. Приведены графики ВГВ и ЗВ, наблюдавшихся в период катастрофического землетрясения в марте 2011 г. в Японии. Найден район высокой сейсмической активности, откуда в атмосферу поступали инфразвуковые колебания перед землетрясением.