Том 23, номер 05, статья № 1

Аннотация:

Представлены результаты численного решения методом Монте-Карло нестационарного уравнения переноса радиации в оптически плотной дисперсной среде. В качестве модели среды предполагалось присутствие полидисперсного жидкокапельного облака. Ультракороткий интенсивный лазерный импульс в процессе распространения стимулирует нестационарные переходные процессы в объеме рассеивающей частицы даже в режиме линейного взаимодействия. В результате этого происходит заметная временная трансформация оптических характеристик среды, в первую очередь индикатрисы рассеяния. Для расчета временной динамики индикатрисы рассеяния прозрачной сферической частицы использовалась нестационарная теория Ми, основанная на Фурье-преобразовании первоначального светового импульса и линейной стационарной теории дифракции на сфере. Рассчитанные оптические характеристики использовались далее как входные параметры при решении задачи многократного рассеяния фемтосекундного импульса в жидкокапельном облаке методом Монте-Карло. Предварительные результаты расчетов указывают на возможность заметного увеличения сигнала обратного рассеяния за счет динамических изменений индикатрисы рассеяния, приводящих к уменьшению фактора анизотропии.

Ключевые слова:

рассеяние света, фемтосекундный импульс, метод Монте-Карло

Список литературы:

1. Zimnyakov A., Tuchin V.V. Optical tomography of tissues // Quant. Electron. 2002. V. 32. N 5. P. 849-856.
2. Chany P., Devarajy B., Yamaday M., Inaba H. Coherent detection techniques in optical imaging of tissues // Phys. Med. Biol. 1997. 1997. V. 42. N 4. P. 855-867.
3. Ultrashort Laser Pulses in Biology and Medicine. Berlin; Heidelberg: Springer, 2008. 423 p.
4. Kasparian J., Wolf J. Physics and applications of atmospheric nonlinear optics and filamentation // Opt. Express. 2008. V. 16. N 2. P. 466-493.
5. Землянов А.А., Гейнц Ю.Э. Нестационарное упругое линейное рассеяние света на сферических микрочастицах // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15. № 8. С. 684-692.
6. Shifrin K.S., Zolotov I.G. Nonstationary scattering of electromagnetic pulses by spherical particles // Appl. Opt. 1995. V. 34. N 3. P. 552-558.
7. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Креков Г.М., Крекова М.М., Матвиенко Г.Г. Распространение фемтосекундного лазерного излучения в облачном аэ-розоле: моделирование методом Монте-Карло // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 10. C. 827-834.
8. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Krekov G.M., Krekova M.M., Matvienko G.G. Femtosecond laser pulse propagation through aerosol clouds: Monte Carlo simulation // XII Joint Int. Sympos. "Atmos. and Oceanic Optics": Confer. Abstr. Tomsk, 2005. P. 78.
9. Krekov G.M., Matvienko G.G., Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Krekova M.M. Enhance femtosecond lidar backscattering by liquid particle cloud // 23rd Int. Laser Radar Conf.: Reviewed and Revised Papers. 24-28 July 2006, Nara, Japan, 2006. P. 127-130.
10. Quan H., Guo Z. Simulation of whispering-gallery-mode resonance shifts for optical miniature biosensors // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2005. V. 93. N 1. P. 231-242.
11. Chylek P., Kiehl J.T., Ko M.K.W. Narrow resonance structure in the Mie scattering characteristics // Appl. Opt. 1978. V. 17. N 19. P. 3019-3021.
12. Chowdhury D.Q., Hill S.C., Barber P.W. Time dependence of internal intensity of a dielectric sphere on and near resonance // J. Opt. Soc. Amer. B. 1992. V. 9. N 8. P. 1364-1373.
13. Землянов А.А., Гейнц Ю.Э. Интенсивность оптического поля внутри слабопоглощающей сферической частицы, освещенной фемтосекунд-ным лазерным импульсом // Оптика и спектроскопия. 2004. Т. 96. № 2. С. 337-344.
14. Mishchenko M.I., Travis L.D., Lacis A.A. Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2002. 445 p.
15. Deirmendjian D. Electromagnetic Scattering on Spherical Polydispersions. N.Y.: Elsevier, 1969. 267 p.
16. Креков Г.М., Крекова М.М., Хмелевцов С.С. Численное решение уравнения переноса радиации в среде с нестационарными оптическими свой-ствами // Распространение оптических волн в атмосфере: Сб. статей. Новосибирск: Наука, 1975. С. 34-47.
17. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике / Под ред. Г.И. Марчука. Новосибирск: Наука, 1976. 283 с.
18. Михайлов Г.А. Оптимизация весовых методов Монте-Карло. М.: Наука, 1987. 239 с.
19. Baurayon R., Mejean G., Kosparian J. White-light filaments for multiparameter analysis of cloud microphysics // J. Opt Soc. Amer. B. 2005. V. 22. N 2. P. 369-377.
20. Boutou V., Favre C., Hill S.C., Pan Y.L., Wolf J.P. Backward enhanced emission from multiphoton processes in aerosols // Appl. Phys. B. 2002. V. 75. N 1. P. 145-152.