Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Исаева Е. А., Исаева А. А., Зимняков Д. А. Безопорная низкокогерентная рефлектометрия случайно- неоднородных сред в условиях широкополосной спектральной селекции рассеянного зондирующего излучения // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2019. Т. 19, вып. 4. С. 270-278. DOI: 10.18500/1817-3020-2019-19-4-270-278

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
02.12.2019
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 370)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
УДК: 
535.37+681.785.57
DOI: 
10.18500/1817-3020-2019-19-4-270-278

Безопорная низкокогерентная рефлектометрия случайно- неоднородных сред в условиях широкополосной спектральной селекции рассеянного зондирующего излучения

Авторы: 
Исаева Елена Андреевна, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Исаева Анна Андреевна, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Зимняков Дмитрий Александрович, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Аннотация: 

Представлены результаты экспериментальной верификации предложенного ранее метода безопорной низкокогерентной рефлектометрии насыщенных флуорофором случайно-неоднородных сред в условиях малой спектральной селективности системы детектирования флуоресцентного излучения среды. Увеличение ширины спектрального окна детектора приводит к существенному подавлению пространственных флуктуаций интенсивности флуоресценции, возбуждаемой накачкой непрерывным лазерным излучением. Тем не менее, зависимость индекса мерцаний пространственных флуктуаций интенсивности от центральной длины волны спектрально селектируемого флуоресцентного излучения, полученная в эксперименте с сильно рассеивающими флуоресцирующими средами (оптически толстыми слоями плотноупакованных наночастиц диоксида титана, насыщенными водным раствором родамина 6Ж), отображает установленные ранее характерные особенности переноса флуоресцентного излучения в подобных системах. К числу этих особенностей относится эффект возрастания средней длины распространения флуоресцентного излучения в системе вблизи максимума флуоресценции вследствие его спонтанного усиления при высоких концентрациях флуорофора. Полученные результаты демонстрируют возможность применения спектрометрических систем с относительно низким разрешением (с шириной спектрального окна порядка 1 нм) для реализации метода безопорной низкокогерентной рефлектометрии случайнонеоднородных сред.

Ключевые слова: 
частично когерентное излучение
спектральная селекция
стохастическая интерференция
спекл-модуляция
индекс мерцаний
случайно-неоднородные среды
флуоресценция
Список источников: 
  1. Brunel L., Brun A., Snabre P., Cipelletti L. Adaptive speckle imaging interferometry: a new technique for the analysis of microstructure dynamics, drying processes and coating formation // Opt. Exp. 2007. Vol. 15, № 23. P. 15250-15259. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.15.015250
  2. Liu B., Brezinski M. E. Theoretical and practical considerations on detection performance of time domain, Fourier domain, and swept source optical coherence tomography // J. Biomed. Opt. 2007. Vol. 12, iss. 4. P. 044007 - 0440011. DOI: https://doi.org/10.1117/1.2753410
  3. Zakharov P., Cardinaux F., Scheffold F. Multispeckle diffusing-wave spectroscopy with a single-mode detection scheme // Phys. Rev. E Stat. Nonlin. Soft Matter Phys. 2006. Vol. 73, iss. 1. P. 011413-011416. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.73.011413
  4. Проскурин С. Г., Кускова Н. А., Авсиевич Т. И. Оптические доплеровские методы для измерения скорости потоков биологических жидкостей // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2017. Т. 17, вып. 4. С. 269-280. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-4-269-280
  5. Huang D., Swanson E. A., Lin C. P., Schuman J. S., Stinson W. G., Chang W., Hee M. R., Flotte T., Gregory K., Puliafi to C. A., Fujimoto J. G. Optical coherence tomography // Science. 1991. Vol. 5035, iss. 254. P. 1178-1181. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1957169
  6. Fujimoto J. G., Brezinski M. E., Tearney G. J., Boppart S. A., Bouma B., Hee M. R., Southern J. F., Swanson E. A. Optical biopsy and imaging using optical coherence tomography // Nat Med. 1995. Vol. 1. P. 970-972.
  7. Narayan R. J. Monitoring and Evaluation of Biomaterials and their Performance In Vivo. Amsterdam : Woodhead Publ., 2017. 224 c.
  8. Shirazi M. F., Jeon M., Kim J. Structural Analysis of Polymer Composites Using Spectral Domain Optical Coherence Tomography // Sensors (Basel). 2017. Vol. 5, iss.17. P. 1155. DOI: https://doi.org/10.3390/s17051155
  9. Ульянова О. В., Ульянов С. С., Зайцев С. С., Хижнякова М. А., Салтыков Ю. В., Филонова Н. Н., Субботина И. А., Ляпина А. М., Федорова В. А. Исследование статистических характеристик оптических GB-спеклов, формирующихся при рассеянии света на виртуальных структурах нуклеотидных последовательностей генов энтеробактерий // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2018. Т. 18, вып. 2. С. 123-137. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2018-18-2-123-137
  10. Durian D. J., Weitz D. A., Pine D. J. Dynamics and coarsening in three-dimensional foams // J. Phys. Condens. Matter. 1990. Vol. 2. P. SA433-SA436. DOI: https://doi.org/10.1088/0953-8984/2/S/069
  11. Isaeva A. A., Isaeva E. A. Spatially resolved speckle correlometry in application to media structure characterization // IEEE, Laser Optics International Conference. 2014. Vol. 6886501. P. 501214. DOI: https://doi.org/10.1109/LO.2014.6886501
  12. Zimnyakov D. A., Isaeva A. A., Isaeva E. A., Ushakova O. V. Speckle-correlation analysis of the dynamic scatterers in temperature-governed gelation // Proc. SPIE. 2016. Vol. 9917. P. 99172E-99178E. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2229822
  13. Zimnyakov D. A., Sadovoi A. V., Vilenskii M. A., Zakharov P. V., Myllylä R. Critical behavior of phase interfaces in porous media: Analysis of scaling properties with the use of noncoherent and coherent light // JETP. 2009. Vol. 108, № 2. P. 311-325. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063776109020149
  14. Zimnyakov D. A., Yuvchenko S. A., Pavlova M. V., Alonova M. V. Reference-free path length interferometry of random media with the intensity moments analysis // Opt. Express. 2017. Vol. 25, iss. 13. P. 13953-13972. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.25.013953
  15. Wiersma D. S., Lagendijk A. Light diffusion with gain and random lasers // Phys. Rev. E.1996. Vol. 54, iss. 4. P. 4256-4265
  16. Van der Molen K. L., Mosk A. P., Lagendijk A. Quantitative analysis of several random lasers // Opt. Commun. 2007. Vol. 278. P. 110-113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2007.05.047
  17. El-Dardiry R. G., Lagendijk A. Tuning random lasers by engineered absorption // App. Phys. Lett. 2011. Vol. 98, iss. 16. P. 161106-08. DOI: https://doi.org/10.1063/1.3571452
  18. Colodrero S., Calvo M. E., Miguez H. Photon management in dye sensitized solar cells. Электронный ресурс. URL: https://www.researchgate.net/publication/221907408_Photon_Management_in_... (дата обращения: 1.04 2019). DOI: https://doi.org/10.5772/8077
  19. Mihi A., Míguez H. Origin of light-harvesting enhancement in colloidal-photonic-crystal-based dye-sensitized solar cells // J. Phys. Chem. B. 2005. Vol. 109, iss. 33. P. 15968-76. DOI: https://doi.org/10.1021/jp051828g
  20. Furutsu K., Yamada Y. Diffusion approximation for adissipative random medium and the applications // Phys. Rev. E. 1994. Vol. 50, iss. 5. P. 3634-3640. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.50.3634
  21. Zimnyakov D. A., Oh J.-T., Sinichkin Yu. P., Trifonov V. A., Gurianov E. V. Polarization-sensitive speckle spectroscopy of scattering media beyond the diffusion limit // J. Opt. Soc. Am. A. 2004. Vol. 21, iss. 59. P. 59-70. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAA.21.000059
  22. Born M., Wolf E. Principles of Optics. 7th ed. Cambridge : Cambridge University Press, 1999. 987 p.
  • 1718 просмотров