Том 24, номер 03, статья № 5

Аннотация:

Представлены результаты экспериментальных исследований временной динамики формирования дифракционной картины маломощного лазерного пучка, проходящего через кювету с взвешенными в жидкости металлическими наночастицами. Установлено, что устойчивая структура интенсивности дальнего поля пучка формируется за времена порядка нескольких секунд с момента включения лазерного излучения и состоит из нескольких соосных светлых и темных колец, диаметр и число которых варьируют в зависимости от типа и концентрации коллоидного раствора, а также зависят от величины оптической толщи коллоидной среды и мощности лазерного пучка. На основе дифракционного интеграла Кирхгофа и аналитического решения уравнения теплопроводности дается теоретическая интерпретация наблюдаемых закономерностей развития дифракционной картины от коллоидного раствора.

Ключевые слова:

наноколлоидный раствор, лазерное излучение, тепловая самодефокусировка света, дифракция Фраунгофера

Список литературы:

1. Кавецкая И.В., Волошина Т.В., Капаванский В.А., Красовский В.И. Оптические свойства наночастиц золота // Конденсированные среды и межфазные границы. 2009. Т. 11, № 1. С. 53-57.
2. Ganeev R.A., Ryasnyansky A.I., Kamalov Sh.R., Kodirov M.K., Usmanov T. Nonlinear susceptibilities, absorption coefficients and refractive indices of colloidal metals // J. Phys. D. 2001. V. 34, N 11. P. 1602-1611.
3. Pan D., Senpan A., Caruthers S.D., Williams T.A., Scott M.J., Gaffney P.J., Wickline S.A., Lamza J.M. Sensitive and efficient detection of thrombus with fibrin-specific manganese nanocolloids // Chem. Commun. 2009. N 22. P. 3234-3236.
4. Erickson D., Mandal S., Yang A.H.J., Cordovez B. Nanobiosensors: Optofluidic, electrical and mechanical approaches to biomolecular detection at the nanoscale // Microfluid Nanofluid. 2008. V. 4, N 1-2. P. 33-52.
5. Lapotko D. Optical excitation and detection of vapor bubbles around plasmonic nanoparticles // Opt. Express. 2009. V. 17, N 4. P. 2538-2556.
6. Righini M., Girard C., Quidant R. Light-induced manipulation with surface plasmons // J. Opt. A. 2008. V. 10, N 9. 093001.
7. Yoon Y.-Z., Cicuta P. Optical trapping of colloidal particles and cells by focused evanescent fields using conical lenses // Opt. Express. 2010. V. 18, N 7. P. 7076-7084.
8. Ashkin A., Dziedzik J.M., Smith P.W. Continuous-wave self-focusing and self-trapping of light in artificial Kerr media // Opt. Lett. 1982. V. 7, N 6. P. 276-278.
9. Яшин В.Е., Чижов С.А., Сабиров Р.Л., Старчикова Т.В., Высотина Н.В., Розанов Н.Н., Семенов В.Е., Смирнов В.А., Федоров С.В. Формирование солитоноподобных световых пучков в водной суспензии полистироловых частиц // Оптика и спектроскопия. 2005. Т. 98, № 3. С. 511-514.
10. Conroy R.S., Mayers B.T., Vezenov D.V., Wolfe D.B., Prentiss M.G., Whitesides G.M. Optical waveguiding in suspensions of dielectric particles // App. Opt. 2005. V. 44, N 36. P. 7853-7857.
11. Driben R., Husakou A., Herrmann J. Supercontinuum generation in aqueous colloids containing silver nanoparticles // Opt. Lett. 2009. V. 34, N 14. P. 2132-2134.
12. Deng L., He K., Zhou T., Li C. Formation and evolution of far-field diffraction patterns of divergent and convergent Gaussian beams passing through self-focusing and self-defocusing media // J. Opt. A. 2005. V. 7, N 8. P. 409-415.
13. Nascimento C.M., Alencar M., Chavez-Cerda S., Silva M., Meneghetti M.R., Hickmann J.M. Experimental demonstration of novel effects on the far-field diffraction patterns of a Gaussian beam in a Kerr medium // J. Opt. A. 2006. V. 8, N 11. P. 947-951.
14. Mao Z., Qiao L., He F., Liao Y., Wang C., Cheng Y. Thermal-induced nonlinear optical characteristics of ethanol solution doped with silver nanoparticles // Chin. Opt. Lett. 2009. V. 7, N 10. P. 949-952.
15. Ono H., Kawatsuki N. Controllable optical intensity limiting of a He-Ne laser with host-guest liquid crystals // Opt. Commun. 1997. V. 139, N 1-3. P. 60-62.
16. Gordon J.P., Leite R.C., Moore R.S., Porto P.S., Win-nery J.R. Long-transient effects in lasers with inserted liquid samples // J. Appl. Phys. 1965. V. 36, N 1. P. 3-8.
17. Durbin S.D., Arakelian S.M., Shen Y.R. Laser-induced diffraction rings from a nematic-liquid-crystal film // Opt. Lett. 1981. V. 6, N 6. P. 411-413.
18. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика: Учебник. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ-Наука, 2004. 656 с.
19. Boyd R.W. Nonlinear optics. 2nd edn. London: Academic Press., 2003. 619 p.
20. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. 2-е изд. М.: Наука, 1973. 720 с.
21. Mandal S.K., Roy R.K., Pal A.K. Surface plasmon resonance in nanocrystalline silver particles embedded in SiO2 matrix // J. Phys. D. 2002. V. 35, N 17. P. 2198-2205.
22. Handbook of Optical Constants of Solids. Volume II / Ed. by E.D. Palik. San Diego: Elsevier Science, 1998. 1096 p.