Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки

Рассмотрены электрооптические эффекты в жидких дисперсных системах, содержащих частицы, соизмеримые с длинами световых волн и превышающие их. Введены критерии, позволяющие разделить константу экстинкции частиц на две части, одна из которых характеризует малые (рэлеевские) частицы, а другая – более крупные. На примере исследования гидрозолей алмаза и графита, содержащих частицы разных размеров, показано, что электрооптическая методика, связанная с выделением из интенсивности света (прошедшего через дисперсную систему) двух эффектов, ярко выраженных для малых и больших частиц, применима к дисперсным системам с широким распределением частиц по размерам. Указанная методика эффективна при изучении процессов образования агрегатов в дисперсных системах и анализе их устойчивости.

Проводится теоретическое и численное исследование модовой структуры звукового поля в широкой полосе частот (0.2–2 кГц) в клиновидном волноводе с градиентным профилем скорости звука, обусловленным наличием термоклина. Акустическая трасса направлена в сторону увеличения глубины, так что источник звука и вертикальная приемная цепочка гидрофонов расположены по разные стороны от области, где термоклин касается дна. Показано, что в этой области вследствие межмодового взаимодействия частотные зависимости амплитуд нормальных волн приобретают осциллирующий характер, а период осцилляций зависит от положения термоклина. Анализ спектра осцилляций амплитуд нескольких низших мод позволяет оценивать расстояние от источника звука до этой области.

С помощью метода мнимого времени рассмотрено явление релятивистской туннельной ионизации тяжелых атомов под воздействием фокусированных лазерных пучков экстремальной интенсивности. Для общего случая неперпендикулярных и неравных по модулю электрического и магнитного полей получено уравнение, определяющее комплексный момент начала туннелирования.

Представлены результаты численного моделирования взаимодействия ледового поля с различными телами. Используется модель упругопластичности Прандтля–Рейсса с критерием текучести Мизеса–Шлейхера, разрушение материала учтено посредством критериев на максимальное главное напряжение и максимальную пластическую деформацию. Для численного решения данных уравнений использовался разрывный метод Галёркина. Исследовалось как ударное взаимодействие с большой энергией, так и продавливание льда массивным объектом на небольшой скорости. На основании изменения импульса взаимодействующих тел и глобальной нагрузки на массу льда была произведена оценка силы сопротивления льда при таком взаимодействии. Результаты были получены для различных скоростей стационарного продвижения тел сквозь массу льда.

Продемонстрировано повышение разрешающей способности телескопа с апертурой 1 м при наблюдении астрономических объектов на равнинной местности с использованием быстродействующей адаптивной оптической системы, включающей рэлеевскую лазерную опорную звезду, формируемую на расстоянии 3–6 км. В экспериментах более чем на порядок величины уменьшен размер изображения (FWHM) естественных звезд с увеличением доли мощности излучения в дифракционном угле до 11% при параметре Фрида ~6 см и ширине полосы турбулентных искажений ~50 Гц, что находится в качественном согласии с результатами расчетов. Продемонстрировано, что адаптивная фазовая коррекция существенно повышает детализацию изображения неизопланарного движущегося объекта – международной космической станции, что позволяет уверенно идентифицировать ее.

Предложен подход, позволяющий до 3040 дБ и более снизить низкочастотный шум, критически влияющий на здоровье, функциональную активность и комфорт человека, точность измерительных приборов. Представлены методические аспекты и результаты проектирования композитов с полимерной матрицей и модифицирующими наполнителями из неорганической и биополимерной полидисперсной фазы, алгоритмы прогнозирования и анализа эффективности звукоизоляторов по критерию “потери мощности звука” при прохождении волн через тонкую одно- или многослойную среду. Валидность подхода подтверждается корректностью применяемых физико-химических и измерительных методов, данными исследования тест-моделей композитов в акустическом волноводе. Результаты моделирования могут быть использованы при создании звукоизолирующих конструкций для летательных аппаратов и микроэлектроники.

Изложены результаты оптимизации полностью волоконного усилителя пс-импульсов с суб-МВт пиковой мощностью, работающего на длине волны 1064 нм, с финальным усилительным каскадом на основе конусного световода, легированного иттербием. Ввод накачки осуществлялся навстречу сигналу через боковую поверхность активного световода с двойной оболочкой. В качестве активных световодов использовались два конусных световода с максимальными диаметрами сердцевины и внешней оболочки 39/375 и 58/625 мкм (в обоих случаях в тонкой части конусные световоды были одномодовыми с геометрией ~8/80 мкм). Благодаря определению оптимального профиля жил ввода накачки, устранению фиксирующего полимера, неустойчивого к высоким мощностям, и использованию конусного световода с дополнительным сужением диаметра на выходном конце для компенсации увеличенной числовой апертуры введенной накачки было получено 42 Вт средней мощности при усилении импульсов длительностью 9 пс. Максимальная достигнутая пиковая мощность составила 0.62 МВт.