Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

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


Для цитирования:

Зимняков Д. А., Волчков С. С., Кочкуров Л. А., Дорогов А. Ф., Токарев А. С., Никифоров А. А., Маркова Н. С. Эффект радиационных потерь в локализованной флуоресценции при лазерной накачке флуоресцирующих случайно-неоднородных сред // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2021. Т. 21, вып. 2. С. 145-156. DOI: 10.18500/1817-3020-2021-21-2-145-156

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.05.2021
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 130)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
535(06)+004(06)

Эффект радиационных потерь в локализованной флуоресценции при лазерной накачке флуоресцирующих случайно-неоднородных сред

Авторы: 
Зимняков Дмитрий Александрович, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Волчков Сергей Сергеевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Кочкуров Леонид Алексеевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Дорогов Александр Федорович, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Токарев Алексей Сергеевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Никифоров Александр Анатольевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Маркова Наталия Святославовна, Институт проблем точной механики и управления РАН
Аннотация: 

В рамках обсуждаемых ранее представлений о стохастической локализации полей флуоресцентного излучения во флуоресцирующих случайно-неоднородных средах, обусловленной спекл-модуляцией накачивающего лазерного излучения, рассмотрена феноменологическая модель, описывающая перенос флуоресцентного излучения между локальными эмиттерами, ассоциируемыми с лазерными спеклами в накачиваемой среде. Проведено сопоставление результатов моделирования с эмпирическими данными о влиянии интенсивности импульсной лазерной накачки насыщенных родамином 6Ж слоев плотноупакованных наночастиц диоксида титана (анатаза) на эффективное сечение радиационных потерь локальных эмиттеров флуоресцентного излучения. Установлено, что интенсивность импульсной лазерной накачки практически не влияет на характерный размер локальных эмиттеров флуоресцентного излучения в среде. В то же время возрастание интенсивности накачки приводит к значительному уменьшению эффективного сечения радиационных потерь с тенденцией к насыщению. Восстановленные на основе экспериментальных данных значения эффективного сечения радиационных потерь существенно (на 1.5 – 2 порядка) меньше предельного значения сечения потерь для единичного локального эмиттера в отсутствие обратного потока флуоресцентного излучения из окружающего пространства в эмиттер.

Благодарности: 
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (в части разработки феноменологической модели, проект No 19-32-90221) и Государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (в части анализа экспериментальных и модельных данных, проект No 121022000123-8).
Список источников: 
  1. Lawandy N. M., Balachandran R. M., Gomes A. S. L., Sauvain E. Laser action in strongly scattering media // Nature. 1994. Vol. 368. P. 436–438. DOI: 10.1038/368436a0
  2. Wiersma D. S., Lagendijk A. Light diffusion with gain and random lasers // Phys. Rev. E. 1996. Vol. 54. P. 4256–4265. DOI: 10.1103/PhysRevE.54.4256
  3. Totsuka K., van Soest G., Ito T., Lagendijk A., Tomita M. Amplifi cation and diffusion of spontaneous emission in strongly scattering medium // J. Appl. Phys. 2000. Vol. 87. P. 7623–7628. DOI: 10.1063/1.373432
  4. Cao H., Xu J. Y., Zhang D. Z., Chang S. H., Ho S. T., Seelig E. W., Liu X., Chang R. P. H. Spatial confi nement of laser light in active random media // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 84. P. 5584–5587. DOI: 10.1103/ PhysRevLett.84.5584
  5. Noginov M. A., Folwkes I. N., Zhu G., Novak J. Random laser thresholds in cw and pulsed regimes // Phys. Rev. A. 2004. Vol. 70. P. 043811. DOI: 10.1103/PhysRevA. 70.043811
  6. Wu X. H., Yamilov A., Noh H., Cao H., Seelig E. W., Chang R. P. Random lasing in closely packed resonant scatterers // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. Vol. 21. P. 159–167. DOI: 10.1364/JOSAB.21.000159
  7. Noginov M. A., Novak J., Grigsby D., Zhu G., Bahoura M. Optimization of the transport mean free path and the absorption length in random lasers with non-resonant feedback // Opt. Express. 2005. Vol. 13. P. 8829–8836. DOI: 10.1364/OPEX.13.008829
  8. 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: 10.1016/j.optcom.2007.05.047
  9. Wiersma D. S. The physics and applications of random lasers // Nature Physics. 2008. Vol. 4. P. 359–367. DOI: 10.1038/nphys971
  10. Luan F., Gua B., Gomes A. S. L., Yong K. T., Wen S., Prasad P. N. Lasing in nanocomposite random media // Nano Today. 2015. Vol. 10. P. 168–192. DOI: 10.1016/j.nantod.2015.02.006
  11. Yilmaz H., van Putten E.G., Bertolotti J., Lagendijk A., Vos W. L., Mosk A. P. Speckle correlation resolution enhancement of wide-field fluorescence imaging // Optica. 2015. Vol. 2. P. 424–429. DOI: 10.1364/OPTICA.2.000424
  12. Летохов В. С. Генерация света рассеивающей средой с отрицательным резонансным поглощением // ЖЭТФ. 1967. Т. 53. С. 1442–1444.
  13. Zimnyakov D. A., Volchkov S. S., Kochkurov L. A., Kochubey V. I., Melnikov A. G., Melnikov G. V. Speckle patterning of a pumping laser light as a limiting factor for stimulated fl uorescence emission in dense random media // Opt. Express. 2021. Vol. 29. P. 2309–2331. DOI: 10.1364/OE.415566
  14. Van Soest G., Poelwijk F. J., Sprik R., Lagendijk A. Dynamics of a random laser above threshold // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86. P. 1522–1525. DOI: 10.1103/PhysRevLett.86.1522
  15. García-Revilla S., Fernández J., Illarramendi M. A., García-Ramiro B., Balda R., Cui H., Zayat M., Levy D. Ultrafast random laser emission in a dye-doped silica gel powder // Opt. Express. 2008. Vol. 16. P. 12251–12263. DOI: 10.1364/OE.16.012251
  16. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. М. : Мир, 1981. 560 с.
  17. Иванов А. П., Кацев И. Л. О спекл-структуре светового поля в дисперсной среде, освещенной лазерным пучком // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. С. 670–674.
  18. Zimnyakov D. A., Sinichkin Yu. P., Zakharov P. V., Agafonov D. N. Residual polarization of non-coherently backscattered linearly polarized light : The infl uence of the anisotropy parameter of the scattering medium // Waves in Random Media. 2001. Vol. 11. P. 395–412. DOI: 10.1088/0959-7174/11/4/303
Поступила в редакцию: 
16.02.2021
Принята к публикации: 
26.03.2021
Опубликована: 
31.05.2021