Самофокусировка излучения в прозрачной наносуспензии

Иванов, В.И. и Мяготин, А.В. (2025) Самофокусировка излучения в прозрачной наносуспензии. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов (17).

PDF - Опубликованная версия
1MB

Абстракт

Самофокусировка излучения обычно рассматривается как нелинейный эффект в среде с положительным коэффициентом кубичной нелинейности. Такой нелинейностью обладают наносуспензии за счет электрострикционных потоков наночастиц в неоднородном световом поле. Описание данного типа нелинейности традиционно ограничивается рассмотрением режима слабых интенсивностей светового поля. В этом случае квазистационарное изменение концентрации наночастиц прямо пропорционально интенсивности излучения. Поэтому анализ самовоздействия излучения соответствует классическому случаю. В данной работе проанализирован режим самофокусировки гауссова пучка в прозрачной наносуспензии при больших интенсивностях излучения, когда отклик среды уже не соответствует кубичной нелинейности. Приведено решение нелинейной стационарной задачи светоиндуцированного переноса наночастиц в жидкой среде под действием электрострикционных сил при больших интенсивностях излучения. Полученный результат демонстрирует экспоненциальную зависимость изменения концентрации наночастиц от интенсивности излучения. Это кардинально отличается от режима слабых интенсивностей, где изменение концентрации находится в линейной зависимости от интенсивности. В классическом случае кубичной нелинейности режим самофокусировки определяет полная мощность пучка. Рассмотренная модель демонстрирует существенное снижение критической мощности самофокусировки при высоких интенсивностях излучения, использование которых является более предпочтительным для экспериментального осуществления режима самофокусировки

Абстракт (англ.)

Self-focusing of radiation is usually considered as a nonlinear effect in a medium with a positive coefficient of the cubic nonlinearity. Nanosuspensions have such nonlinearity due to electrostrictive flows of nanoparticles in a non-uniform light field. The description of this type of nonlinearity is traditionally limited to the consideration of the mode of weak intensities of the light field. In this case, the quasi-stationary change in the concentration of nanoparticles is directly proportional to the radiation intensity. Therefore, the analysis of the self-action of radiation corresponds to the classical case. In this paper, we analyze the self-focusing mode of a Gaussian beam in a transparent nanosuspension at high radiation intensities, when a response of the medium no longer corresponds to the cubic nonlinearity. A solution is given to the nonlinear stationary problem of lightinduced transfer of nanoparticles in a liquid medium under the action of electrostrictive forces at high radiation intensities. The obtained result demonstrates an exponential dependence of the change in the concentration of nanoparticles on the radiation intensity. This is fundamentally different from the mode of weak intensities, where the change in concentration is linearly dependent on the intensity. In the classical case of the cubic nonlinearity, the self-focusing mode is determined by the total beam power. The considered model demonstrates a significant decrease in the critical self-focusing power at high radiation intensities, the use of which is more preferable for the experimental implementation of the self-focusing mode

Тип объекта:	Статья
Сведения об авторах:	Иванов Валерий Иванович – д.ф.-м.н., профессор кафедры физики и теоретической механики ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» Мяготин Артем Владимирович – старший преподаватель кафедры физики и теоретической механики ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Ключевые слова:	самовоздействие излучения, кубичная нелинейность, электрострикция, наносуспензия, самофокусировка, критическая мощность, оптическая диагностика
Ключевые слова (англ.):	self-action of the radiation, cubic nonlinearity, electrostriction, nanosuspension, selffocusing, critical power, optical diagnostics
Категории:	5 Математика. Естественные науки 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика > 535 Оптика 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика > 535 Оптика > 535.2 Распространение и энергетика излучения. Фотометрия
Подразделения:	Университеты > Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск
ID Code:	15537
Deposited On:	17 Июн 2026 04:37
Последнее изменение:	17 Июн 2026 04:37

Repository Staff Only: item control page