|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Пикосекундная нелинейно-оптическая диагностика возбужденных и реагирующих молекулярных сред высокой плотностиНИР
- Руководитель НИР: Верещагин К.А.
- Участники НИР: Аракчеев В.Г., Верещагин А.К., Иванов В.В., Колесников О.М., Морозов В.Б., Оленин А.Н., Смирнов В.В., Тункин В.Г., Яковлев Д.В.
- Сторонняя организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
- Срок исполнения: 7 января 2013 г. - 25 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 13-02-01126-а
- Номер ЦИТИС: 01201356589
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: другое
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.15 Оптические квантовые генераторы и усилители (лазеры)
- 29.33.49 Лазерная спектроскопия
-
Ключевые слова:
термометрия, лазерное излучение, невозмущающие измерения, нестационарная пикосекундная карс-спектроскопия, короткие импульсы, карс – диагностика пламен, сверхзвуковые потоки.
-
Описание:
Cтабилизация и эффективность физико-химических процессов в пламенах, разрядах, реагирующих потоках и т.п. является фундаментальной проблемой и имеет важное значение для целого ряда научных и технологических приложений. Для решения этой проблемы необходима разработка средств быстрой невозмущающей диагностики подобных объектов. Оптические и нелинейно-оптические методы, обладающие высоким пространственным и временным разрешением, являются в этом отношении наиболее предпочтительными. Мы предлагаем реализовать диагностический подход, основанный на комбинации двух вариантов КАРС: спектрального (frequency-domain), имеющего дело с измерением стационарных спектральных распределений, и временного (time-domain), или нестационарного, в котором измеряется сигнал рассеяния пробного импульса как функция времени задержки относительно возбуждающих импульсов. Работа с пикосекундными импульсами дает шанс объединить основные преимущества временного и спектрального подходов: возможность подавления нерезонансного фона, высокую чувствительность, спектральную селективность и панорамный характер наблюдения спектральных распределений за одну лазерную вспышку. Для успешного применения разрабатываемого диагностического подхода следует решить фундаментальный вопрос о форме задержанного спектрального отклика, т.е. о возможных искажениях спектра КАРС, регистрируемого с временной задержкой по отношению к импульсам накачки. Форма спектральной ветви модифицируется вследствие движения молекул и процессов столкновительной релаксации, и при зондировании короткими импульсами форма нестационарного спектрального отклика (особенно при задержках, сравнимых с временами релаксации и менее) существенно отличается от стационарного широкополосного спектра. В рамках данного проекта будут проведены исследования модификаций спектров нестационарного отклика ряда молекул, представляющих интерес с точки зрения диагностики пламён (N2, O2, CO, H2, H2O), с целью установления соотношений между (i) длительностью возбуждающих импульсов, (ii) характерным временем затухания перехода, (iii) величиной задержки зондирования – с одной стороны и модификациями нестационарных КАРС-спектров – с другой. Будет получена информация фундаментального характера о влиянии движения и столкновений молекул на формирование нестационарного спектрального отклика в газовых средах в диапазоне плотностей, соответствующих проявлению режима столкновительного уширения линий.
- Добавил в систему: Аракчеев Владимир Генрихович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 27 мая 2013 г.-25 декабря 2013 г. | Пикосекундная нелинейно-оптическая диагностика возбужденных и реагирующих молекулярных сред высокой плотности |
| Результаты этапа: Для получения широкополосного излучения пикосекундного диапазона длительностей (единицы-десятки-сотни пс) предложен и реализован оптический параметрический усилитель на кристалле КТР с инжекцией излучения безмодового лазера на красителе; и усилитель и лазер на красителе накачиваются излучением второй гармоники Nd:YAG пикосекундного лазера. С целью выбора источника затравочного излучения были исследованы спектральные и временные характеристики выходного излучения различных конфигураций лазера на красителе: (i) лазерная генерация; (ii) двухпроходная вынужденная люминесценция; и (iii) однопроходная вынужденная люминесценция. Рассчитаны и экспериментально измерены перестроечные кривые для кристалла КТР в случаях коллинеарного и неколлинеарного взаимодействия световых волн, определены условия реализации эффективного усиления широкополосного затравочного излучения. Для реализации Folded BOXCARS-геометрии взаимодействия световых пучков были проведены соответствующие вычисления, как для варианта схемы КАРС-спектрометра при работе с колебательно-вращательными переходами, так и для варианта схемы КАРС-спектрометра для работы с чисто вращательными переходами различных молекул. Наряду с углами пересечения пучков и положениями световых пятен на фокусирующей и реколлимирующей линзах, были рассчитаны параметры расщепителей световых пучков (beam splitter) для деления на 2 пучка излучения второй гармоники (длина волны 532 нм) (в случае работы с колебательно-вращательными спектрами) и широкополосного Стоксова излучения (длина волны ~ 685 нм) (в случае работы с чисто вращательными спектрами). Спроектирован и создан прототип пикосекундного широкополосного КАРС-спектрометра для работы с чисто-вращательными и колебательно-вращательными КР-спектрами ряда молекул (Н2, Н2О, CO, CO2, N2 и проч.), представляющих интерес для диагностики пламён и реагирующих газовых потоков. | ||
| 2 | 19 марта 2014 г.-25 декабря 2014 г. | Пикосекундная нелинейно-оптическая диагностика возбужденных и реагирующих молекулярных сред высокой плотности |
| Результаты этапа: В 2014 году мы сконцентрировали свои усилия на улучшении параметров пучка Стоксовой волны, включая (i) отработку неколлинеарного параметрического усилителя (НПУ) на кристаллах КТР и ВВО с CW инжекцией от суперлюминесцентного лазерного диода и (ii) применение градиентных волокон для улучшения пространственных характеристик пучка сигнальной волны. Для инжекции в НПУ нами использовался суперлюминесцентный диод SLD-380-HP3-TOW2-PD (SUPERLUMDIODE, Москва): средняя длина волны излучения 790.6 нм, спектральная ширина на полувысоте 20-30 нм, выходная мощность до 50 мВт. Были рассчитаны перестроечные кривые для кристаллов ВВО и КТР при различных углах неколлинеарности (угол между волной накачки и сигнальной волной), найдены условия для реализации широкополосного усиления сигнальной волны на длине волны 790 нм. Экспериментально изучена зависимость ширины полосы усиления от угла неколлинеарности для кристалла КТР. Реализованы полностью твёрдотельные одно- и двухкаскадные схемы НПУ и инжекцией от непрерывного суперлюминесцентного диода. Для улучшения пространственных характеристик затравочного излучения было опробовано применение градиентного оптоволокна в качестве пространственного фильтра и «гомогенизатора» светового пучка. Исследованы характеристики светового пучка после прохождения его через градиентное волокно. Показано, что использование такого пространственного фильтра значительно улучшает параметры светового пучка сигнальной волны и имеет реальную перспективу применения в схеме НПУ с инжекцией от широкополосного источника излучения с невысоким качеством пучка. | ||
| 3 | 16 апреля 2015 г.-25 декабря 2015 г. | Пикосекундная нелинейно-оптическая диагностика возбужденных и реагирующих молекулярных сред высокой плотности |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".