High-Power Laser Radiation in Atmospheric Aerosols: Nonlinear Optics of Aerodispersed Media

خواص منحصر به فرد تابش لیزر از جمله خواص تک رنگ آن، پلاریزاسیون، شدت طیفی بالا، پیوستگی، واگرایی پرتو باریک، امکان کنترل مدت زمان پالس و طیف تابش و در نهایت اینکه قدرت و انرژی بسیار بالا بسیار مطلوب ایجاد می کند. شرایط برای کاربرد گسترده لیزرها در سیستم های ارتباطی، سیستم های سنجش لیدار و برد با دقت فوق العاده بالا، ناوبری، نظارت از راه دور محیط، و بسیاری از سیستم های دیگر که در جو فعال هستند. بازده عملیاتی سیستم های فوق به طور قابل توجهی به وضعیت جو و رفتار متناظر تابش لیزری که از طریق آن منتشر می شود بستگی دارد. این شرایط در طی 15-10 سال گذشته مطالعات مربوط به قوانین فوق را تحریک کرده است. برای انجام تحقیقات، دانشمندان مجبور به ایجاد نظریه‌ها و روش‌های جدیدی برای مطالعه تجربی این مسئله شدند. علاوه بر این، در طول چنین تحقیقاتی، برخی از پدیده‌های ناشناخته قبلی مشاهده شد، از جمله اثرات غیرخطی همراه با تابش لیزر پرقدرت که در جو منتشر می‌شود، از اهمیت بالایی برخوردار است. در میان اثرات غیرخطی ناشی از اثر متقابل پرتو لیزر پرقدرت با جو، اثرات همراه با انتشار تابش پرقدرت از طریق ذرات معلق در هوا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ذرات معلق در هوا همیشه در جو وجود دارند. لازم به ذکر است که ویژگی های میکروفیزیکی و نوری ذرات معلق در جو بسیار متفاوت است، این واقعیت باعث ایجاد تنوع زیادی در ویژگی های تعامل آنها با تابش می شود.

Unique properties of laser radiation including its monochromatic properties, polarization, high spectral intensity, coherence, narrow beam divergence, the possibility of controlling the pulse duration and radiation spectrum and, finally, the fact that extremely high power and energy create very favorable conditions for the extensive application of lasers to communi­ cation systems, systems for the lidar sensing and ultra-high-precision ranging, navigation, remote monitoring of the environment, and many other systems operating in the atmosphere. The operative efficiency of the above systems depends significantly on the state of the atmosphere and the corresponding behavior of laser radia­ tion propagating through it. This circumstance has stimulated the studies of the above regularities during the passt 10-15 years. For the investiga­ tions to be carried out the scientists were forced to develop new theories and methods for studying the problem experimentally. Moreover, during such investigations some previously unknown phenomena were observed, among them the nonlinear effects accompanying high-power laser radiation propagating through the atmosphere are of paramount importance. Among the nonlinear effects caused by high-power laser radiation inter­ action with the atmosphere, the effects accompanying the propagation of high-power radiation through the atmospheric aerosols are of particular interest. Aerosols always occur in the atmosphere. It should be noted that the microphysical and optical characteristics of atmospheric aerosols vary widely, this fact causes a great variety in the features of their inter­ action with radiation.