Введение
ГЛАВА 1. Состояние исследований по распространению фемтосекуидиого лазерного импульса в аэрозоле 11
1.1 Фемтосекундная нелинейная оптика атмосферы 11
1.1.1 Временные масштабы 11
1.1.2 Явление филаментации 12
1.1.3 Натурные эксперименты по филаментации в атмосфере 13
1.1.4 Теоретические модели 15
1.2 Взаимодействие мощного фемтосекуидиого лазерного импульса с отдельной аэрозольной частицей 17
1.2.1 Световое поле в частице 17
1.2.2 Фемтосекундное лазерное зондирование аэрозоля 18
1.2.3 Влияние частиц на филамент 19
1.3 Мощный фемтосекундный лазерный импульс в аэрозоле 20
1.3.1 Ослабление импульса в аэрозоле 20
1.3.2 Рассеяние на частицах, хаотизация 22
ГЛАВА 2. Гсомстрооптический анализ поля внутри частицы 24
2.1 Физическая модель распространения светового поля внутри сферической водной частицы 24
2.2 Метод лучевых траекторий и численная схема 29
2.3 Динамика поля внутри частицы ; 35
2.4 Формирование плазмы 37
2.5 Оценка диаграммы направленности излучения плазмы 40
2.6 Выводы к главе 2 42
ГЛАВА 3. Стратифицированная модель рассеяния лазерного излучения 43
3.1 Физическое обоснование модели 43
3.2 Концепция стратифицированной модели рассеяния лазерного излучения 45
3.3 Компьютерная реализация стратифицированной модели 48
3.4 "Аэрозольный" экран 50
3.4.1 Приближение аномальной дифракции 51
3.4.2 Расчет поля рассеянного частицей 54
3.4.3 Интерференция волн в аэрозольном экране 58
3.4.4 Параметры аэрозольного экрана 60
3.5 Применимость стратифицированной модели рассеяния 62
3.6 Алгоритм и численная схема 63
3.7 Когерентное рассеяние на аэрозольном экране 67
3.8 Выводы к главе 3 69
ГЛАВА 4. Анализ и апробация стратифицированной модели 70
4.1 Ослабление лазерного пучка при рассеянии в монодисперсной среде 70
4.2 Сравнение с корпускулярным подходом 74
4.2.1 Корпускулярный метод Монте-Карло 75
4.2.2 Аппроксимация функции рассеяния 77
4.2.3 Профиль пучка в монодисперсном аэрозоле 78
4.2.4 Влияние размеров частиц и функций рассеяния 81
4.2.5 Результаты сравнения 81
4.3 Сходимость метода Монте-Карло 82
4.3.1 Влияние параметров аэрозоля 84
4.3.2 Влияние параметров модели 87
4.4 Когерентное рассеяние в полидисперсном аэрозоле 92
4.5 Выводы к главе 4 96
ГЛАВА 5. Зарождение филаментов в атмосферном аэрозоле 97
5.1 Нелинейное оптическое взаимодействие фемтосекуидного импульса с аэродисперсной средой 97
5.2 Нелинейный керровский экран 102
5.3 Стационарная модель зарождения филаментов 104
5.3.1 Отдельная частица 104
5.3.2 Монодисперсная среда 106
5.3.3 Полидисперсный аэрозоль 107
5.4 Статистические характеристики начальной стадии филаментации 109
5.5 Влияние оптической толщи и размера частиц 113
5.6 Зарождение филаментации в мелком дожде 114
5.6.1 Результаты численных экспериментов 116
5.6.2 Пространственный спектр лазерного излучения на начальной стадии филаментации в дожде 119
5.7 Выводы к главе 5 123
ГЛАВА 6. Филамснтация в атмосферном аэрозоле 125
6.1 Нелинейный плазменный экран 125
6.2 Образование плазменных каналов в аэрозоле 127
6.3 Плотность потока энергии излучения 130
6.4 Выводы к главе 6 133
Заключение 134
Приложение 136
Список литературы
