Численное моделирование нелинейно-оптического ограничения лазерного излучения суспензиями углеродных наночастиц
Теоретически исследуются механизмы нелинейного оптического ограничения в водных суспензиях углерод-ных наночастиц. Рассмотрение проводится при умеренных плотностях входной энергии, недостаточных для нагрева частицы до температуры сублимации углерода (3770 К). Для этого самосогласованно рассматрива-ются процессы образования и расширения пузырьков водяного пара вокруг углеродных частиц, поглощения и рассеяния света на расширяющихся пузырьках, распространения излучения в протяженной среде. Для решения этих задач численно решалась система взаимосвязанных уравнений теплопроводности для угле-родной частицы, паровой прослойки и воды, уравнений газодинамики, переноса излучения и теории рас-сеяния Ми. Продемонстрирована ведущая роль рассеяния по сравнению с поглощением и резкая зависимость сечений рассеяния от размера паровой оболочки. Показано, что водная суспензия углеродных наночастиц эффективно ограничивает лазерное излучение в диапазоне длин волн 400…1060 нм (для длительностей импульса порядка 10 нс), а эффективность ограничения падает с уменьшением длительности импульса. Получено качественное согласие результатов моделирования с экспериментальными данными.
Авторы: Н. Г. Гоголева
Направление: Физические явления в твердых телах, жидкостях и газах
Ключевые слова: Углеродные суспензии, оптическое ограничение, численное моделирование
Открыть полный текст статьи