УДК: 535.374

Установление закономерностей и моделирование диффузионного режима хаотической генерации в сильно рассеивающих средах

Ящук В.П., Журавский М.В., Пригодюк О.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Ящук В.П., Журавский М.В., Пригодюк О.А. Установление закономерностей и моделирование диффузионного режима хаотической генерации в сильно рассеивающих средах // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 9. С. 30–39.

Yashchuk V. P., Zhuravskyi M. V., Prygodiuk O. A. Establishing the regularities and modelling the diffusion regime of random lasing in strongly scattering media [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2012. V. 79. № 9. P. 30–39.

Ссылка на англоязычную версию:

V. P. Yashchuk, M. V. Zhuravskyi, and O. A. Prygodiuk, "Establishing the regularities and modelling the diffusion regime of random lasing in strongly scattering media," Journal of Optical Technology. 79(9), 550-556 (2012). https://doi.org/10.1364/JOT.79.000550

Аннотация:

Получены экспериментальные зависимости энергетических параметров и спектра хаотической генерации (ХГ) в диффузионном режиме от интенсивности накачки, концентрации и показателя преломления рассеивающих частиц, толщины образца и отражения на его границах. Предложен алгоритм расчета этих характеристик ХГ в диффузионном режиме распространения света методом Монте-Карло, и получены согласующиеся с экспериментом расчетные зависимости этих характеристик ХГ от параметров среды. Показано, что отражение от границ образца приводит к существованию оптимальной толщины образца, при которой энергия ХГ максимальна, а ее спектр наиболее узкий. Рассчитана динамика количества возбужденных молекул красителя и фотонов их излучения в образце, а также спектра ХГ в зависимости от времени. Установлено существование трех стадий в формировании ХГ: накопления возбужденных молекул, формирования многомодового излучения и релаксации с продолжающейся генерацией в высокодобротных модах. Показано, что доминирующую роль в образовании излучения ХГ играют наиболее добротные моды.

Ключевые слова:

хаотическая генерация, диффузионный режим, моделирование, метод Монте-Карло, сильно рассеивающая активная среда

Коды OCIS: 290.4210, 140.3460

Список источников:

1. Lawandy N.M., Balachandran R.M., Gomes A.S.L., Saurvain E. Laser action in strongly scattering media // Nature. 1994. V. 368. P. 436–437.
2. Cao H. Random lasers // Waves Random Media. 2003. V. 13. R1–R39.
3. Sajeev J., Pang G. Theory of lasing in a multiple-scattering medium // Phys. Rev. A. 1996. V. 54. № 4. P. 3642–3652.
4. Berger G.A., Kempe M., Genack A.Z. Dynamics of stimulated emission from random media // Phys. Rev. E. 1997. V. 56. № 5. P. 6118–6122.
5. Wiersma D.S., Lagendijk A. Light diffusion with gain and random lasers // Phys. Rev. E. 1996. V. 54. № 4. P. 4256–4265.
6. Burin A.L., Ratner M.A., Cao H., Chang R.P.H. Model for a random laser // Phys. Rev. Let. 2001. V. 87. № 21. 215503-1–215503-4.
7. Noginov M.F., Novak J., Grigsby D., Deych L. Applicability of the diffusion model to random laser with nonresonant feedback // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2006. V. 8. P. 285–295.
8. Calba C., Rose C., Girasole T., Mees L. Monte-Carlo simulation of the interaction between an ultra-shot pulse and a strongly scattering medium: the case of large particles // Opt. Com. 2006. V. 265. 373–82.

9. Yashchuk Vasil P., Zhuravsky M.V., Prygodiuk O.A. Digital simulation of the light absorption and amplification in the multiply scattering medium // Proc. of the 7th International Conference LFNM-2005. Yalta, Ukraine. 2005. P. 61–63.
10. Ящук В.П., Журавский М.В., Пригодюк О.А. Моделирование и экспериментальное исследование пространственного размерного эффекта генерации хаотического лазера // Изв. РАН, серия физ. 2006. Т. 70. № 9. С. 1318–1322.
11. Yashchuk Vasil P., Zhuravsky M.V. Simulation of random lasing under diffusive regime of radiation propagation // Proc. SPIE. 2007. V. 6727. 67271М-1–67271М-5.
12. Yashchuk Vasil P., Zhuravsky M.V., Prygodiuk O.A. Diffusive random lasing modelling // Proc. of 10th International conference LFNM’2010, Sevastopol, Ukraine. 12–14 September, 2010. P. 209–210.
13. Cao H. Lasing in random media // Waves in random media. 2003. V. 13. R1–R39.
14. Yashchuk Vasil P., Prygodiuk O.A. Space confinement of random lasing // Proc. of 5th International conference CAOL’2010. Sevastopol, Ukraine. 10–14 September, 2010. P. 147–149.
15. Yashchuk Vasil P., Prigodiuk O., Koreniuk V. Random Lasing in porous scattering medium // Appl. Phys. B.
2008. V. 92. № 4. P. 593–597.
16. Wiersma D.S., Muzzi A., Colossi M., Righini R. Time-resolved experiments on light diffusion in anisotropic
random media // Rhys. Rev. E. 2000. V. 62. № 5. P. 6681–6687.