Исследование порогового эффекта при ограничении интенсивности мощного лазерного излучения в нанокомпозитных и нанодисперсных средах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Савельев Михаил Сергеевич

• Савельев Михаил Сергеевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Савельев Михаил Сергеевич

Введение

Глава 1. Механизмы ограничения интенсивности лазерного излучения

в нанокомпозитных и нанодисперсных средах

1.1 Нелинейное поглощение лазерного излучения

1.2 Рассеяние лазерного излучения на термических неоднородностях

1.3 Рефракция лазерного излучения

1.4 Многофотонное поглощение лазерного излучения

Выводы

Глава 2. Физико-математические модели описания ограничения мощного

лазерного излучения

2.1 Уравнение переноса излучения для нелинейных сред

2.2 Выходные характеристики ограничителей лазерного излучения

2.2.1 Беспороговая модель

2.2.2 Пороговая модель

Выводы

Глава 3. Методы экспериментальных исследований физических характеристик

нелинейных наноструктурных материалов

3.1 Спектральные методы исследования линейных оптических свойств рабочих веществ ограничителей

3.2 Методы исследования нелинейных оптических свойств рабочих веществ ограничителей

3.2.1 Метод фиксированного расположения ограничителя

3.2.2 Метод 2-сканирования

Выводы

Глава 4. Экспериментальное исследование свойств нелинейных сред

ограничителей лазерного излучения

4.1 Рабочие вещества ограничителей на основе углеродных нанотрубок

и оксида графена

4.1.1 Углеродные нанотрубки и оксид графена

4.1.2 Дисперсные материалы с углеродными нанотрубками и оксидом графена

4.1.3 Композитные материалы с углеродными нанотрубками

4.2 Экспериментальное исследование свойств ограничителей

4.2.1 Исследование свойств ограничителей методом фиксированного расположения ограничителя

4.2.2 Исследование свойств ограничителей методом 2-сканирования

4.3 Расчёт свойств ограничителя при изменении толщины рабочего вещества и

формы лазерного импульса

Выводы

Заключение

Список литературы

Введение

Теоретическое и экспериментальное исследование нелинейного взаимодействия излучения с веществом при ограничении интенсивности мощного импульсного лазерного излучения является актуальной задачей физики конденсированного состояния.

Важность рассматриваемой проблемы связана с возрастанием риска для глаз и чувствительных элементов электронных и оптических систем от действия мощного лазерного излучения таких приборов, как дальномеры, целеуказатели и лидары. Одним из способов решения этой проблемы является создание ограничителей интенсивности (лимитеров) лазерного излучения, использующих нелинейное взаимодействие рабочих веществ лимитера с оптическим излучением. Важность этой проблемы подтверждается, в частности, заключением Международного соглашения о запрещении лазерного оружия ослепляющего действия [1].

Поиск эффективных рабочих веществ лимитеров лазерного излучения среди наиболее распространенных конденсированных сред должен проводиться с учетом требований, предъявляемых к их оптическим характеристикам. Рабочие материалы должны, прежде всего, обладать высоким линейным пропусканием для излучения малой интенсивности, что необходимо для наблюдения и настройки оптических приборов, и резко сниженном пропусканием для мощного лазерного излучения. Добиться выполнения этих требований возможно только при использовании материалов, обладающих нелинейным взаимодействием с мощным оптическим излучением.

Необходимость ослабления лазерного излучения различных длин волн выдвигает требования к широкополосности ослабления лазерного излучения в материалах лимитеров (эффективности функционирования в широком диапазоне длин волн). Также предъявляются высокие требования к термо- и фотостабильности используемых материалов. Для защиты от действия лазеров с короткой и сверхкороткой длительностью импульсного излучения материал лимитера должен

иметь короткое время срабатывания (перехода от линейного к нелинейному ослаблению), что ограничивает количество пригодных для лимитеров материалов.

Результаты исследований ограничения мощного лазерного излучения с применением нанокомпозитных и нанодисперсных сред показывают перспективность их использования в качестве рабочих веществ при создании более совершенных ограничителей мощного лазерного излучения. Основными преимуществами таких сред является широкополосность лимитирования в отсутствие заметных искажений наблюдения, а также термо- и фотостабильность материалов.

Несмотря на большое количество ранее проведённых исследований, до настоящего времени не найдены нелинейные оптические материалы ограничителей интенсивности лазерного излучения, удовлетворяющих необходимым требованиям. Всё это указывает на необходимость эффективного описания нелинейного взаимодействия оптического излучения с веществом и поиска на этой основе рабочих веществ лимитеров и оптимальных условий применения рабочих веществ таких приборов мощного лазерного излучения.

В диссертационной работе предложен и исследован новый метод описания нелинейного взаимодействия оптического излучения с веществом, который обеспечит поиск оптимальных рабочих веществ лимитеров и условий их применения. Выявлены вещества с ярко выраженным пороговым эффектом, т.е. такие вещества, где существует ненулевое значение интенсивности (порог лимитирования) лазерного излучения, при котором происходит переход от линейного к нелинейному ослаблению. Ранее не существовало методов, позволяющих уверенно выявить наличие порогового эффекта и определить величину порога лимитирования.

Цель работы и задачи исследования Целью данной работы является разработка теоретической модели описания нелинейного порогового взаимодействия оптического излучения с веществом и экспериментальное исследование оптических свойств нелинейных

нанокомпозитных и нанодисперсных сред при ограничении интенсивности мощного импульсного лазерного излучения.

Для достижения поставленной цели ставятся следующие задачи:

1. разработка модели описания нелинейного взаимодействия оптического излучения с рабочим веществом лимитеров лазерного излучения, учитывающей возможность существования порогового эффекта;

2. проведение экспериментальных исследований нанодисперсных и нанокомпозитных сред методами 2-сканирования и фиксированного расположения ограничителя;

3. определение по экспериментальным данным зависимости коэффициента поглощения рабочего вещества ограничителя от интенсивности излучения на основе пороговой модели;

4. расчёт выходных характеристик ограничителей по известным зависимостям коэффициента поглощения рабочего вещества от интенсивности излучения при различных пространственно-временных профилях падающего лазерного излучения и толщинах слоя рабочего вещества.

Научная новизна работы

1. Предложена новая модель описания нелинейного взаимодействия мощного оптического излучения с веществом, позволяющая выявить пороговый эффект по экспериментальным данным и определить зависимость коэффициента поглощения рабочего вещества ограничителя от интенсивности излучения.

2. Впервые определены пороги лимитирования для четырнадцати рабочих веществ ограничителей и доказано отсутствие порогового эффекта для четырех рабочих веществ.

3. Впервые определены выходные характеристики ограничителей интенсивности мощного лазерного излучения на основе дисперсных сред (дисперсий) углеродных нанотрубок и оксида графена по данным о нелинейных свойствах таких рабочих веществ ограничителей.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Предложенная пороговая модель описания нелинейного взаимодействия оптического излучения с веществом дает возможность по результатам измерения пропускания лазерного излучения в рабочем веществе ограничителя выявить пороговый эффект при ограничении интенсивности мощного импульсного лазерного излучения и определить зависимость коэффициента поглощения вещества от интенсивности падающего излучения.

2. Выходные характеристики ограничителя интенсивности излучения при произвольном пространственно-временном профиле падающего лазерного излучения и толщине слоя рабочего вещества ограничителя могут быть рассчитаны при известной зависимости коэффициента поглощения от интенсивности излучения на основе пороговой модели описания нелинейного взаимодействия оптического излучения с веществом.

3. Зависимости коэффициента поглощения дисперсий углеродных нанотрубок и оксида графена от интенсивности излучения с учётом порогового эффекта могут быть получены из экспериментальных данных 2-сканирования.

Личный вклад автора

В основу диссертации положены результаты исследований, выполненных лично автором диссертационной работы. Вклад автора состоял в непосредственном участии в разработке и исследовании пороговой модели описания нелинейного взаимодействия излучения с веществом в ограничителях интенсивности лазерного излучения, в проведении исследований оптических характеристик нанокомпозитных и нанодисперсных сред, в обработке и интерпретации экспериментальных данных, а также в подготовке публикаций по результатам выполненных работ.

Достоверность и обоснованность научных положений, результатов и выводов

Достоверность и обоснованность результатов, положений и выводов диссертационной работы подтверждается комплексным характером проведённых исследований, использованием апробированных физических методов и соответствием результатов работы известным теоретическим и экспериментальным

данным. Экспериментальные исследования проведены на сертифицированном оборудовании.

Научная и практическая значимость работы

1. Разработанная пороговая модель описания нелинейного взаимодействия мощного оптического излучения с веществом может быть использована для выявления порогового эффекта в рабочих веществах ограничителей интенсивности мощного оптического излучения.

2. Учёт порогового эффекта даёт возможность найти наиболее эффективные рабочие вещества для ограничителей интенсивности мощного лазерного излучения.

3. Найденные по экспериментальным данным зависимости коэффициента поглощения рабочих веществ ограничителей от интенсивности излучения могут быть использованы для оптимизации характеристик ограничителей интенсивности излучения при различных пространственно-временных профилях падающего лазерного излучения и толщинах слоя рабочего вещества ограничителя.

4. Полученные результаты соответствуют приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники, критическим технологиям Российской Федерации и могут быть использованы при разработке ограничителей интенсивности мощного оптического излучения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование порогового эффекта при ограничении интенсивности мощного лазерного излучения в нанокомпозитных и нанодисперсных средах»

Апробация работы

Основные научные положения и результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на следующих международных и российских конференциях:

XLVI annual symposium on optical materials for high-power lasers «Laser Damage 2014» (United States, Colorado, Boulder, 2014);

XVI international conference «Laser Optics 2014» (Russia, Saint-Petersburg, 2014);

Eighth international conference on material technologies and modeling «MMT-2014» (Israel, Ariel, 2014);

Russian-German conference on biomedical engineering RGC-2014 (Russia, Saint-Petersburg, 2014);

VI Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» (Россия, Троицк, 2014);

Russian-German Conference on Biomedical Engineering RGC-2013 (Germany, Hanover, 2013);

20 и 21 международных конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Россия, Москва, 2013, 2014);

Eighth Russian-Bavarian conference on biomedical engineering RBC-2012 (Russia, Saint-Petersburg, 2012);

19-21 Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Россия, Москва, 2012, 2013, 2014).

Работы по теме диссертации проводились в ходе выполнения НИР и ПНИ в рамках федеральных целевых программ Министерства образования и науки РФ «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» № 14.513.12.0002 (2013), № 14.575.21.0044 (2014-2016), № 14.575.21.0089 (2014-2016), № 14.575.21.0090 (2014-2016). Кроме того, работы по теме диссертации были поддержаны персональными грантами № 14.132.21.1789 (2012-2013) в рамках федеральной целевой программы Министерства образования и науки РФ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» и грантом для аспирантов МИЭТ (2012).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 23 научные работы, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК: "Квантовая электроника" - 1,"Оптика и спектроскопия" - 1, "Нанотехника" - 1, "Медицинская техника" - 2, "Биомедицинская радиоэлектроника" - 1. Получен 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, изложена на 141 страницах, включает 55 рисунков и 4 таблицы. Список литературы содержит 93 источника.

Глава 1. Механизмы ограничения интенсивности лазерного излучения в нанокомпозитных и нанодисперсных средах

1.1 Нелинейное поглощение лазерного излучения

Ускоренное развитие современного человечества таит в себе новые угрозы его жизнедеятельности. Среди них видное место занимает возможность вредного действия на органы зрения мощного лазерного излучения. Подобная опасность существует и при работе широко распространенных светочувствительных устройств, таких как приемники света и другие оптические приборы, в которых могут быть выведены из строя чувствительные оптические датчики. Лазерный луч достаточно высокой интенсивности может вызвать поражение тканей человеческого тела и, в особенности, сетчатки глаза.

Даже при сравнительно небольшой интенсивности лазерный луч может серьезно ухудшить зрительное восприятие, не причиняя постоянного физического ущерба органам зрения. Можно предполагать, что в обычных условиях большинство попаданий лазерного луча в глаза бывает случайным, но необходимо иметь в виду, что мощные лазерные излучатели с высокой точностью наведения на цель в настоящее время предлагаются к продаже по сравнительно низким ценам, и поэтому вероятность несанкционированного использования таких приборов нельзя игнорировать [2]. На практике функционирование лазерных источников света регулируется законодательством РФ и других стран мира [3, 4].

Ввиду указанного риска неконтролируемого применения лазерного излучения в различных областях науки и техники очевидна необходимость в разработке и применении средств защиты от действия мощного лазерного излучения [5]. Обычные абсорбционные светофильтры для солнечных и сварочных очков и т.п. приспособления в рассматриваемом случае малопригодны ввиду ослабления визуального контроля и искажения цветового восприятия. Интерференционные светофильтры хорошо подходят для ослабления прямо падающих лазерных лучей, но они дорогостоящи, их

пропускание сильно зависит от угла зрения и еще более, чем вышеуказанные очки препятствуют правильному зрительному восприятию. Кроме того, интерференционные светофильтры не подходят для защиты от одновременного действия опасного лазерного излучения на нескольких длинах волн. Поэтому более полезны лимитеры лазерного излучения, основанные на указанных выше нелинейных оптических эффектах (рассеяния, рефракции, широкополосного поглощения и т.п.), которые позволяют добиться эффективной широкополосной защиты от действия мощного лазерной излучения, не ухудшая пространственного и цветового восприятия операторов оптических приборов.

Описание большого числа нелинейных лимитирующих сред может быть проведено с помощью модели обратного насыщающегося поглощения (ОНП). К таким лимитирующим средам относятся растворы и полимерные материалы с органическими красителями. Механизм ОНП проявляет себя также в жидкостных дисперсных средах (дисперсиях), композитах с углеродными, металлическими и полупроводниковыми наночастицами и органическими красителями.

Рисунок 1 - Пятиуровневая схема уровней

Процесс ослабления лазерного излучения обычно рассматривают в рамках наиболее простых схем уровней: трехуровневой и пятиуровневой (диаграмма Яблонского) [6-9]. На рисунке 1 показана пятиуровневая схема уровней.

Здесь £1 - основной синглетный уровень, £2 и £3 - соответственно первый и второй

/" ггт ггт и и

возбужденные синглетные уровни, 14 и 15 - соответственно первый и второй возбужденные триплетные уровни, ст1, ст2 и СТ3 соответственно поперечные сечения поглощения между уровнями £1 и £2, £2 и £3, 14 и Т5. Времена жизни первого и второго синглетных состояний соответственно Т21 и Т32, триплетных соответственно т 41 и Т54 , время интерконверсии между вторым синглетным и нижним триплетным уровнями -т 24, время интерконверсии между третьим синглетным и верхним триплетным уровнями - Т35.

Как правило поглощение излучения в материале описывается законом Бугера-Ламберта-Бэра, когда синглетный уровень £2 мало заселен, и пропускание не меняется при увеличении интенсивности излучения. При большой интенсивности излучения, когда уровень £2 становится существенно заселенным, а £1 практически полностью опустошается, то поглощение уже не описывается законом Бугера-Ламберта-Бэра и становится нелинейным. Стоит отметить, что когда этот процесс становится нелинейным, интенсивность прошедшего излучения продолжает возрастать при увеличении интенсивности падающего излучения, но это возрастание существенно медленнее, чем в линейном случае. Если отношения сечений поглощения ст2/СТ1 достаточно большое, то возможно достичь высокую эффективность ограничителя лазерного излучения.

Пятиуровневой схеме соответствуют следующие кинетические уравнения [6]:

N1 _ а М 1 (р, Ф,() . NS2 , 4

_-OlNS1-:-+-

йг

dNS 2

Иу

X

21

X

41

йг

dNS 3

_ а1мя 1(фА - а 2 NS 2 /(р^ - ^

йг

а 2 N

2^ S 2'

Иу

I (р, ф, г) ^ з

Иу

Иу

32

т4

йг

а3 NT 4

I (р, Ф, г) N

Т 4

Иу

41

+ -

Ns2 N

24

+-

Т 5

154

Т 5

_а3 NT 4

I (р, Ф, г) N

Т 5

йг Иу х54

N _ ^ + Ns 2 + Ns 3 + Nт 4 + Nт 5

N1^+NS1

Х21 Х24 Х32

(1)

где Иу - энергия фотона, зависящая от частоты V падающего лазерного излучения, И -постоянная Планка; ^1, Ns 2, Ns 3 - соответственно населенности основного, первого и второго возбужденных синглетных уровней, а Nт4, Nт5 - соответственно населенности первого и второго триплетных уровней. Населенностью второго возбужденного уровня Ns 3 можно пренебречь, так как в большинстве материалов Х32 очень мало и значительная населенность квантовых частиц на уровне Sз не накапливается. Населенностями Nsз и Nт5 также можно пренебречь, так как в

большинстве материалов времена Х32 и Х54 очень малы и значительная населенность уровней Sз и т5 не накапливается. I (р, ф, г) - интенсивность входного импульсного лазерного излучения, р и ф - полярные координаты, г - время.

Изменение интенсивности излучения при прохождении через материал для пятиуровневой системы уровней описывается выражением:

"77 _ —(а1 +а 2 NS 2 +а 3 NT 4 У аг

(2)

где г' - координата внутри образца исследуемого материала направлена вдоль распространения лазерного луча.

Уравнение для интенсивности (2) описывает ее ослабление, вызванное обратным насыщаемым поглощением для пятиуровневой системы уровней. Даже, несмотря на

все пренебрежения малыми величинами, которые входят в кинетические уравнения для населенности уровней, эта система уравнений не имеет аналитического решения, хотя для этого можно применить численный метод Рунге-Кутта [10-12].

тт и и и и

Для упрощенной трехуровневой системы уровней можно найти аналитическое решение в некоторых частных случаях за счет пренебрежения малыми величинами. Таким образом описывают нелинейное ослабление лазерного излучения в фуллероидных материалах лимитеров в диапазоне длительности импульсов от 250 фс до 10 нс в [13]. В [14] была получена единая аналитическая формула, описывающая прохождения лазерного излучения через фуллероидные материалы лимитеров для длительностей импульсов от 1 пс до 1,5 нс и от 1,5 нс до 40 мкс.

В работах [7, 8] на основе диаграмм Яблонского было получено выражение описывающее изменение интенсивности излучения растворов органических красителей в зависимости от координаты 2' внутри среды. Это выражение может применяться для описания взаимодействия лазерного излучения с растворами фталоцианинов [15], однако стоит отметить, что для таких материалов существуют различные приближения, упрощающие систему уравнений, полученную на основе диаграмм Яблонского. Ввиду этого окончательное выражение для изменения интенсивности излучения в зависимости от координаты 2' принимает различные виды, как например, в работах [16, 17].

Фталоцианины могут применяться в составе материалов для оптического ограничения из-за высоких нелинейно-оптических свойств и быстрой реакцией (откликом) на оптический импульс. Эти цианиновые красители, которые являются синтетическими аналогами природных порфиринов, обладают электрическими и электрохимическими свойствами, которые важны для их использования в химических сенсорах, катализаторах, приборах нелинейной оптики. В случае лимитеров имеет значение высокая химическая и термическая устойчивость фталоцианинов.

В работе [18] были исследованы лимитирующие свойства аксиально замещенных фталоцианинов с центральными атомами галлия, индия и таллия. Определения нелинейных характеристик этих комплексов выполнялись с использованием излучения второй гармоники импульсного ИАГ:Кд лазера с длиной волны генерации X ген = 532

нм. В экспериментах использовался лазерный пучок с длительностью импульса 5-10 нс и временным и пространственным гауссовым профилем. Зависимости пропускания рабочего вещества лимитера на основе фталоцианинов от плотности энергии были получены при перемещении образца вдоль лазерного луча вблизи фокуса линзы. Минимальный радиус сфокусированного пучка (перетяжка) составлял около 40 мкм. Стабильность характеристик образцов проверялась с помощью двух процедур:

1) ежедневная проверка линейного оптического спектра образца;

2) сравнение нелинейных оптических характеристик, полученных с однократным облучением и при частоте повторения импульсов 10 Гц;

3) облучение образца импульсами с фиксированной энергией при частоте 10 Гц в течении тридцати мин и проверкой нелинейного пропускания.

Лимитирующие характеристики комплексов фталоцианинов галлия (РсОа) и индия (Рс1п) [19] были изучены с помощью техники 2-сканирования с открытой диафрагмой. Были использованы наносекундные лазерные импульсы с длиной волны генерации X ген = 532 нм. Исследования лимитирующих характеристик показали, что

все исследованные твердотельные образцы обладают сильным обратным насыщаемым поглощением.

В работе [20] были изучены лимитирующие характеристики фталоцианинов цинка (Рс2п), свинца (РсРЬ) и порфиринов цинка (ТРР:2п) в нанопористом стекле с использованием наносекундных лазерных импульсов с Xген = 532 нм. Данные исследований этих композитов показали, что они могут быть использованы для изготовления ограничителей лазерного излучения. Процесс, используемый для изготовления композитов, позволял добавлять в них функциональные органические соединения без разрушения матрицы.

В [21] были проведены исследования нелинейно оптических свойств тонких пленок из полиметилметакрилата (ПММА) с добавлением пяти фталоцианинов. Использовалась техника 2-сканирования с открытой диафрагмой на X ген = 800 нм при

длительности лазерных импульсов ~ 2 пс. При этом было установлено, что исследованные образцы обладают двухфотонным поглощением с коэффициентом

нелинейного поглощения от 15 до 200 см/ГВт; а время жизни возбужденного состояния образцов было ~ 100 пс.

Нелинейные оптические свойства 10 производных Рс2и с моно - и тетра периферийным замещением в дисперсии на основе диметилсульфоксида (ДМСО) были исследованы в [22]. Все эти комплексы обладают достаточно широким окном прозрачности в видимой области спектра, что улучшает эксплуатационные характеристики лимитеров на их основе. Нелинейное поглощение красителей было исследовано с использованием метода 2-сканирования. Установлено, что все они проявляют сильное обратное насыщение поглощения на Xген = 532 нм для

наносекундных и пикосекундных лазерных импульсов. Значения возбужденного сечения поглощения определялись с помощью кинетических уравнений для пятиуровневой схемы уровней по экспериментальным данным. В комплексе Рс2и с тетра-периферийным замещением было обнаружено большое значение отношения сечения поглощения между нижними триплетными уровнями та и т5 к сечению поглощения между синглетными уровнями Sl и S2, по сравнению с другими комплексами. Все они обладали обратным насыщением поглощения в широкой видимой области спектра для пикосекундных лазерных импульсов.

Нелинейное ослабление несимметрично замещенного безметального фталоцианина с ковалентной функционализацией многослойными углеродными нанотрубками (МУНТ/РсШ) в [23] было связано с механизмами обратного насыщения поглощения и нелинейного рассеяния. В толуоловой дисперсии МУНТ/РсН было получено значительное ослабление флуоресценции РсН2. Это вызвано тушением синглетного возбужденного состояния из-за функционализации РсН МУНТ.

В работе [24] было исследовано нелинейное поглощение Рс2и в ДМСО. Для определения сечений поглощения синглетных и триплетных состояний был использован лазер на ИАГ:Кд с X ген = 532 нм. Установлено, что величина сечения

поглощения между уровнями S2 и Sз в ~3 раза выше, чем между уровнями Sl и S2. Следовательно, в данном материале происходит процесс обратного насыщения поглощения.

В работе [25] была произведена функционализация посредством %-% связей МУНТ/РсСи, которые были введены в матрицу ПММА. В композите МУНТ/РсСи/ПММА ограничение лазерного излучения лучше, чем в композите РсСи/ПММА, но хуже чем в композите МУНТ/ПММА. Эксперименты проводились с помощью ИАГ:Кд лазера с X ген = 1064 нм и длительностью импульса 4 нс. Композит

МУНТ/РсСи/ПММА имеет порог лазерного разрушения выше, чем у композита МУНТ/ПММА. Матрица ПММА может разрушаться под действием лазерного излучения высокой интенсивности из-за сильного нагрева. Поэтому предлагается использование более термостойких материалов в качестве матрицы, примером которой могут быть силикаты.

Кроме описанных выше фталоцианиновых комплексов большое внимание привлекает использование в целях лимитирования тонких пленок углеродосодержащих материалов, например, многослойных графенов и оксидов графена, графита и углеродных нанотрубок [26]. В [27] выполнено исследование дисперсий ТРР, ТРРЪп, фотопорфирина IX и однослойных углеродных нанотрубкок (ОУНТ) в хлороформе и диметилформамиде (ДМФА). Стабильный продукт ОУНТ/ТРР был получен без использования ковалентных связей между углеродными нанотрубками и молекулами ТРР. Методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) показано, что молекулы ТРР связываются с поверхностью нанотрубок. С использованием дисперсии ОУНТ/ТРР удалось добиться больших значений коэффициента ослабления лазерного излучения, чем у дисперсий ОУНТ, порфирина и его производных.

В работе [28] исследовано нелинейное поглощение тонких пленок со случайно ориентированными ОУНТ. Измерения проводились с помощью техники Ъ -сканирования с импульсами ИАГ:Кд лазера на Xген = 532 нм, имеющими пространственный профиль гауссовой формы, при длительности импульса ~ 8 нс и частоте повторения импульсов 10 Гц. Радиус перетяжки пучка, создаваемый линзой с фокусным расстоянием / ~ 8,83 см, равнялся ~ 12 мкм. Величина максимальной плотности мощности лазерного излучения в фокусе линзы ~ 1,6 МВт/см2.

Рассматриваем ультракороткий оптический импульс, распространяющийся в 2Б массиве углеродных нанотрубок.

В [29] рассмотрена задача о распространении ультракороткого лазерного импульс в 2Б массиве углеродных нанотрубок (УНТ). Электромагнитное поле лазерного излучения рассматривалось на основе уравнений Максвелла, а электронная система УНТ на основе кинетического уравнения Больцмана. Численно проанализировано полученное эффективное уравнение и выявлено состояние электромагнитного поля. Изучение динамики импульса проводилось в массиве диэлектрических УНТ без примесей. Расчеты показали, что, хотя и происходит дифракционное расплывание импульса в направлении, поперечном направлению распространения, в целом импульс сохраняет свою форму. Также необходимо отметить, что происходит частичное искривление фронта импульса, которое возникает вследствие дифракции. Указаны приближения, используемые при построении модели.

В работе [30] рассмотрено поглощение линейно поляризованного излучения 2Б-электронным газом на поверхности нанотрубки и возникающий при этом фотогальванический эффект. Плоскость поляризации излучения ориентирована вдоль оси трубки. Получены аналитические выражения для стационарного тока, возникающего при поглощении линейно поляризованного излучения как малой, так и большой интенсивности. Рассмотрено оптическое поглощение линейно

и и и и

поляризованного излучения нанотрубкой, обладающей спиральной симметрией. Получены аналитические формулы для фотогальванического тока при большой и малой интенсивности электромагнитного излучения. Показано, что направление тока определяется направлением магнитного поля, направлением закручивания спирали и положением уровня Ферми электронной подсистемы.

В работе [31] описано производство и получены характеристики наногибрида органически модифицированного силиката ОРМОСИЛ (гель/стекло) с МУНТ. В этот наногибрид нанотрубки введены посредствам ковалентной связи с кремниевой сеткой. Структурные свойства МУНТ, функционализированных 3-

аминопропилтриэтоксиланом, и наногибрида МУНТ/ОРМОСИЛ были охарактеризованы с помощью спектроскопического метода и метода электронной

микроскопии. Удалось добиться, чтобы нанотрубки были распределены равномерно в гель-стеклянной матрице. При изготовлении защитных очков из этого материала было достигнуто устойчивое ослабление лазерного излучения на длинах волн 532 и 1064 нм.

Процесс электропрядения (е1ес1го8рттп§) был использован для изготовления композитных нановолокон ПММА/МУНТ из раствора ПММА в ДМФА с равномерно распределенными однослойными нанотрубками (ОУНТ) [32]. Используя гравитационную силу и вытягивающие потоки в процессе электропрядения, ОУНТ были выровнены вдоль оси волокна, а сами композитные нановолокна были ориентированы после нанесения на поверхность стекла с помощью электростатической линзы. Такие полупрозрачные пленочные ограничители лазерного излучения в виде пленок (~ 50 % пропускания на Xген = 532 нм) были изготовлены с использованием

оптически прочной полимерной смолы, которая проникает в композитные нановолокна. Данный материал включает в себя ориентированные композитные нановолокна с углеродными нанотрубками. Для исследованных полимерных пленок были получены достаточно хорошие нелинейные характеристики, порог разрушения пленок составил 1,5 Дж/см2.

В [33] изучено влияние наночастиц серебра на линейные и нелинейные свойства сероуглерода С82. Показано, что нелинейное ослабление лазерного излучения с С82/Л§ может быть повышено относительно ослабления лазерного излучения композита С82 в узком спектральном диапазоне. Установлено, что это повышение не связано с увеличением коэффициента нелинейного поглощения исходного материала С82, а возникает из-за сдвига по фазе нелинейного показателя преломления. Однако, в связи с зависимостью ослабления лазерного излучения от нелинейного поглощения, при использовании достаточно толстых образцов композитов влияние введения наночастиц серебра на ослабление лазерного излучения может не проявляться.

В работе [34] были проведены исследования оптических характеристик различных металлических и полупроводниковых наночастиц в твердых средах. Измерения пропускания проводились с использованием наносекундных лазерных импульсов с X ген = 532 и 1064 нм. Для разных наночастиц в твердых средах были обнаружены большие различия в лимитирующих свойствах. Такие твердотельные

образцы являются перспективными для применения в устройствах защиты от действия лазерного излучения с точки зрения долговечности и термостабильности приборов.

В [35] представлены результаты экспериментального исследования и численного моделирования нелинейно-оптических свойств композитных материалов с наночастицами, имеющими диэлектрическое ядро с нелинейным поглощением и металлическую оболочку. Показано, что вблизи плазмонного резонанса, малый разброс наночастиц по размерам может приводить к зависимости нелинейных свойств от концентрации наночастиц каждого размера. Это связано с возникновением конкуренции между двумя нелинейными процессами - увеличением поглощения и просветлением среды.

Нелинейные оптические характеристики пленки из ПММА, легированного фуксином, были измерены с использованием непрерывного лазерного излучения на Xген = 532 нм [36]. Оптическое ограничение было исследовано путем измерения нелинейного пропускания материала с различными концентрациями фуксина. Наилучшее оптическое ограничение с относительно хорошей стабильностью было обнаружено для пленки из ПММА с концентрацией фуксина 0,65 ммоль/л было получено при мощности излучения < 40 мВт. Было определено значение пороговой мощности (порог лимитирования) начала нелинейных процессов, которая соответствует входной мощности, при которой пропускание снижается на 50%, будем этот метод называть «по уровню 50%». В зависимости от концентрации фуксина были получены следующие значения 16,6 мВт (0,5 ммоль/л), 16 мВт (0,55 ммоль/л), 14,7 мВт (0,6 ммоль/л), 13,7 мВт (0,65 ммоль/л).

В [37] проводились исследования нелинейных свойств полиметиновых красителей ПК 792 и ПК 7098, с применением методики 2-сканирования. Был использован лазер с X ген = 532 нм и длительностью импульса 350 пс. Установлено, что

наведенное поглощение обусловлено механизмом обратного насыщения поглощения из-за возбуждения синглетных состояний. Определены сечения поглощения между уровнями Sl и S2, а также S2 и Sз.

В [38] были проведены экспериментальные исследования нелинейных оптических свойств серии полиметиновых красителей ПК 7005, 7006, 7031 и 7098 с

закрепленной полиметиновой цепью в молекулярной структуре соединений при возбуждении сфокусированным излучением второй гармоники наносекундного ИАГ:Кд лазера. Выявлен краситель ПК 7098 с минимальным линейным поглощением в большей части видимого спектра и наиболее сильным нелинейным обратным насыщенным поглощением в этанольном растворе. По данным экспериментов оценены сечения синглет-синглетного поглощения исследованных соединений. Проведена оптимизация характеристик однокаскадного лимитера интенсивности мощного лазерного излучения, состоящего из двух софокусно расположенных линз с фокусным расстоянием /~ 5,5 см. Особенностью этого лимитера является его широкий рабочий диапазон в видимой области спектра при повышенной долговечности рабочего вещества лимитера.

1.2 Рассеяние лазерного излучения на термических неоднородностях

Для ограничения лазерного излучения может использоваться механизм нелинейного рассеяния. Известно использование двухкаскадного лимитера, проверка работоспособности которого осуществлялась при использовании излучения II гармоники (X ген = 532 нм) ИАГ:Кд лазера, с импульсами нс длительности [39]. В

общем случае в первом каскаде находилась кювета толщиной к = 2 см, заполненная сероуглеродом С82, во втором каскаде - кювета, заполненная раствором фталоцианина свинца РсРЬ в хлороформе СИС1э (к = 100 мкм) либо дисперсией с техническим углеродом (к = 5 мм).

В первом случае во втором каскаде лимитера использовался раствор РсРЬ. Сильное рассеяние излучения в первом каскаде происходило вследствие оптического пробоя при наличии самофокусировки излучения, вызванной эффектом Керра и

и т-ч и

электрострикцией. В первом каскаде находился маловязкий растворитель сероуглерод С82, что позволяет успешно ограничивать лазерное излучение с частотой до 10 Гц. Энергия импульса лазера после прохождения лимитера падала от 58 мДж до < 1 мкДж, т.е. достигалось значение ослабления излучения больше, чем в 30000 раз.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Савельев Михаил Сергеевич, 2016 год

Список литературы

1 Протокол IY от 05.10.95 г. Конференции Государств - участников Конвенции о запрещении или ограничении применения конкретных видов обычного оружия, которые могут считаться наносящими чрезмерные повреждения или имеющими неизбирательное действие, по рассмотрению действия конвенции. Вена, 25.09 - 13.10.1995

2 Sliney D.H., Wolbarsht M.L. Safety with lasers and other optical sources. -New York: Plenum Press, 1980. - 1035 p.

3 Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий. ГОСТ Р 50723-94. - М., Госстандарт россии: издательство стандартов, 1995. - 34 с.

4 International standard. IEC 60825-1. - Geneva, Switzerland: International Electrotechnical Commission, 1997. - 122 p.

5 Международная организация гражданской авиации. Руководство по лазерным излучателям в аспекте безопасности полетов. - Canada, Monreal: Internetional Civil Aviation Organization, 2003. - 98 с.

6 Tutt L.W., Boggess T.F. A review of optical limiting mechanisms and devices using organics, fullerenes, semiconductors and other materials // Progress in Quantum Electronics. - 1993. - Vol. 17. - N. 4. - P. 299-338.

7 Przhonska O.V., Lim J.H., Hagan D.J., Van Stryland E.W., Bondar M.V., Slominsky Y.L. Nonlinear light absorption of polymethine dyes in liquid and solid media // Optical Society of America B. - 1998. - Vol. 15. - N. 2. - P. 802-809.

8 Xia T., Hagan D.J., Dogariu A., Said A.A., Van Stryland E.W. Optimization of optical limiting devices based on excited-state absorption // Applied Optics. - 1997. - Vol. 36. - N. 18. - P. 4110-4122.

9 Tutt L.W., McCahon S.W. Reverse saturable absorption in metal cluster compounds // Optics Letters. - 1990. - Vol. 15. - N. 12. - P. 700-702.

10 Venkatram N., Rao D.N., Akundi M.A. Nonlinear absorption, scattering and optical limiting studies of CdS nanoparticles // Optics Express. - 2005. - Vol. 13. - N. 3.

- P. 867-872.

11 Venkatram N., Kumar R.S., Narayana D.R. Nonlinear absorption and scattering properties of cadmium sulphide nanocrystals with its application as a potential optical limiter // Applied Physics. - 2006. - Vol. 100. - N. 7. - P. 074309-1-074309-8.

12 Staromlynska J., McKay T.J., Wilson P. Broadband optical limiting based on excited state absorption in Pt:ethynyl // Applied Physics. - 2000. - Vol. 88. - N. 4. - P. 1726-1732.

13 Белоусова И.М., Григорьев В.А., Данилов О.Б., Калинцев А.Г., Крисько А.В., Миронова Н.Г., Юрьев М.С. Роль светоиндуцированного рассеяния в оптическом ограничении лазерного излучения на основе фуллеренсодержащих сред // Оптика и спектроскопия. - 2001. - Т. 90. - № 2. - P. 341-351.

14 Белоусова И.М., Миронова Н.Г., Юрьев М.С. Теоретическое исследование зависимости ослабления импульсного лазерного излучения фуллеренсодержащими растворами от длительности импульса // Оптика и спектроскопия. - 2001. - Т. 91. -№ 5. - P. 874-879.

15 Li C., Zhang L., Yang M., Wang H., Wang Y. Dynamic and steady-state behaviors of reverse saturable absorption in metallophthalocyanines // Physical Review A.

- 1994. - Vol. 49. - N. 2. - P. 1149-1157.

16 Hughes S., Wherrett B. Multilevel rate-equation analysis to explain the recent observations of limitations to optical limiting dyes // Physical Review A. - 1996. - Vol. 54. - N. 4. - P. 3546-3552.

17 Mohan S., In-Seok S., Ronald D.C., Huaisong G., Benjamin G.P. Optical limiting behavior of octa-decyloxy metallo-phthalocyanines // Applied Physics. - 2001. -Vol. 90. - N. 1. - P. 31-37.

18 Dini D., Calvete J.F., Hanack M., Chen W., Ji W. Synthesis of axially substituted gallium, indium and thallium phthalocyanines with nonlinear optical properties // Issue in Honor of Prof. Jim Coxon. - 2005. - Vol. 2006. - N. 3. - P. 77-96.

19 Yuksek M., Elmali A., Durmus M., Yaglioglu H.G., Unver H., Nyokong T. Good optical limiting performance of indium and gallium phthalocyanines in a solution and co-polymer host // Optics. - 2010. - Vol. 12. - N. 1. - P. 1-9.

20 Dolotov S.M., Koldunov L.M., Koldunov M.F., Petukhov V.A., Sizyukhin A.V. Nonlinear absorption of laser radiation by zinc and lead phthalocyanines and zinc porphyrin in a nanoporous-glass/polymer composite // Nonlinear optical phenomena. -2012. - Vol. 42. - N. 1. - P. 39-43.

21 Venugopal Rao S., Anusha P.T., Prashant T.S., Swain D., Tewari S.P. Ultrafast nonlinear optical and optical limiting properties of phthalocyanine thin films studied using Z-scan // Materials Sciences and Applications. - 2011. - Vol. 2. - N. 5. - P. 299-306.

22 Li Y., Pritchett T.M., Huang J., Ke M., Shao P., Sun W. Photophysics and nonlinear absorption of peripheral-substituted zinc phthalocyanines // Physical Chemistry A. - 2008. - Vol. 112. - N. 31. - P. 7200-7207.

23 He N., Chen Y., Bai J., Wang J., Blau W.J., Zhu J. Preparation and optical limiting properties of multiwalled carbon nanotubes with n-conjugated metal-free phthalocyanine moieties // Physical Chemistry C. - 2009. - Vol. 113. - N. 30. - P. 1302913035.

24 De Boni L., Piovesan E., Gaffo L., Mendonc C.R. Resonant nonlinear absorption in Zn-phthalocyanines // Physical Chemistry A. - 2008. - Vol. 112. - N. 30. -P. 6803-6807.

25 Zhang L., Wang L. A novel PMMA composite containing multi-walled carbon nanotubes/copper phthalocyanine hybrid and its optical limiting effect // Polymer-plastics technology and engineering. - 2012. - Vol. 51. - N. 1. - P. 6-11.

26 Lim G., Chen Z., Clark J., Goh G.S., Ng W., Tan H., Friend R.H., Ho K.H., Chua L. Giant broadband nonlinear optical absorption response in dispersed graphene single sheets // Nature photonics. - 2011. - Vol. 5. - P. 554-560.

27 Mhuircheartaigh E.M., Giordani S., Blau W.J. Linear and nonlinear optical characterization of a tetraphenylporphyrin-carbon nanotube composite system // Physical Chemistry B. - 2006. - Vol. 110. - N. 46. - P. 23136-23141.

28 Seo J.T., Ma S.M., Yang Q., Creekmore L., Battle R., Tabibi M., Brown H., Jackson A., Skyles T., Tabibi B., Jung S.S., Namkung M. Third-order optical nonlinearities

of singlewall carbon nanotubes for nonlinear transmission limiting application // Physics: Conference Series. - 2006. - Vol. 38. - N. 1. - P. 37-40.

29 Белоненко М.Б., Лебедев Н.Г., Попов А.С. Двумерные световые пули в массиве углеродных нанотрубок // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2010. - Т. 91. - № 9. - С. 506-510.

30 Григорькин А.А., Дунаевский С.М. Оптическое поглощение в нанотрубке со спиральной симметрией при продольной поляризации излучения // Физика твердого тела. - 2009. - Т. 51. - № 2. - С. 403-409.

31 Zheng C., Feng M., Du Y., Zhan H. Synthesis and third-order nonlinear optical properties of a multiwalled carbon nanotube-organically modified silicate nanohybrid gel glass // Carbon. - 2009. - Vol. 47. - N. 12. - P. 2889 - 2897.

32 Katz L., Donval A., Zussman E., Cohen Y. Ordered carbon nanotubes for optical power limiting devices // Applied materials and interfaces. - 2011. - Vol. 3. - N. 12. - P. 4611-4618.

33 Kohlgraf-Owens D.C., Kik P.G. Numerical study of surface plasmon enhanced nonlinear absorption and refraction // Optics express. - 2008. - Vol. 16. - N. 14. - P. 16823-16834.

34 Dengler S., Ritt G., Eberle B. Optical limiting performance of nanoparticles in liquid and solid media // Proceedings of SPIE. - 2009. - Vol. 7481. - P. 74810T-1-74810T-11.

35 Сидоров А.И., Виноградова О.П., Бандюк О.В.. Особенности нелинейно-оптического отклика композитных сред на основе наноструктур с поглощающим ядром и металлической оболочкой вблизи плазмонного резонанса // Техническая физика. - 2007. - Т. 78. - № 6. - С. 70-75.

36 Manshad R.KH., Hassan Q.M.A. Optical limiting properties of magenta doped PMMA under CW laser illumination // Advances in applied science research. - 2012. -Vol. 3. - N. 6. - P. 3696-3702.

37 Герасименко А.Ю., Подгаецкий В.М., Красовский В.И., Луговский А.П. Обратное насыщение поглощения в красителях ПК 792 и ПК 7098 // Краткие сообщения по физике ФИАН. - 2009. -№ 10. - С. 9-18.

38 Копылова Т.Н., Луговский А.П., Подгаецкий В.М., Пономарева О.В., Светличный В.А. Ограничитель интенсивности лазерного излучения на основе полиметиновых красителей. - 2006. - Т. 36. - № 3. - С. 274-279.

39 Hernandez F.E., Yang S.S., Dubikovskiy V., Shensky III W., Van Stryland E.W., Hagan D.J. Dual focal plane visible optical limiter // Nonlinear optical physics and materials. - 2000. - Vol. 9. - N. 4. - P. 423-440.

40 Mansour K., Soileau M.J., Van Stryland E.W. Nonlinear optical properties of carbon-black suspensions (ink) // Optical Society of America B. - 1992. - Vol. 9. - N. 7. - P. 1100-1109.

41 Белоусова И.М., Данилов О.Б., Виденичев Д.А., Волынкин В.М., Веденяпина Ж.Б., Кисляков И.М., Муранова Г.А., Муравьева Т.Д., Рыжов А.А. Модули защиты глаз от лазерного излучения в наблюдательных приборах // Оптический журнал. - 2013. - Т. 80. - № 1. - С. 24-33.

42 Liu Z.-B., Tian J.-G., Guo Z., Ren D.-M., Du F., Zheng J.-Y., Chen Y.-S. Enhanced optical limiting effects in porphyrin-covalently functionalized single-walled carbon nanotubes // Advanced materials. - 2008. - Vol. 20. - N. 3. - P. 511-515.

43 Kamaraju N., Kumar S., Sood A.K., Guha S., Krishnamurthy S., Rao C.N.R. Large nonlinear absorption and refraction coefficients of carbon nanotubes estimated from femtosecond z-scan measurements // Applied physics letters. - 2007. - Vol. 91. - N. 25. -P. 251103-1-251103-3.

44 Wang J., Blau W.J. Optical limiting properties of single-walled carbon nanotube dispersions in amide solvents // Proceedings of SPIE. - 2008. - Vol. 6988. - P. 69881F-1-69881F-8.

45 Михеев Г.М., Могилева Т.Н., Окотруб А.В., Булатов Д.Л., Ванюков В.В. Нелинейное рассеяние света в суспензиях углеродных нанотрубок // Квантовая электроника. - 2010. - Т. 40. - №. 1. - С. 45-50.

46 Wang J., Liao K.-S., Fruchtl D., Tian Y., Gilchrist A., Alley N.J., Andreoli E., Aitchison B., Nasibulin A.G., Byrne H.J., Kauppinen E.I., Zhanga L., Blau W.J., Curran S.A. Nonlinear optical properties of carbon nanotube hybrids in polymer dispersions // Materials chemistry and physics. - 2012. - Vol. 133. - N. 2-3. - P. 992-997.

47 Wang J., Fruchtl D., Sun Z., Coleman J.N., Blau W.J. Control of optical limiting of carbon nanotube dispersions by changing solvent parameters // Physical Chemistry C. -2010. - Vol. 114. - N. 13. - P. 6148-6156.

48 Mishra S.R., Rawat H.S., Mehendale S.C., Rustagi K.C., Sood A.K., Bandyopadhyay R., Govindaraj A., Rao C.N.R. Optical limiting in single-walled carbon nanotube suspensions // Chemical Physics Letters - 2000. - Vol. 317. - N. 3-5. - P. 510514.

49 Wang J., Blau W.J. Solvent effect on optical limiting properties of single-walled carbon nanotube dispersions // Physical Chemistry C. - 2008. - Vol. 112. - N. 7. - P. 22982303.

50 Михеев Г.М., Кузнецов В.Л., Булатов Д.Л., Могилева Т.Н., Мосеенков С.И., Ищенко А.В. Оптическое ограничение и просветление в суспензии углеродных наночастиц с луковичной структурой // Квантовая электроника. - 2009. - Т. 39. - № 4. - С. 342-346.

51 Vivien L., Riehl D., Delouis J. F., Delaire J. A., Hache F., Anglaret E. Picosecond and nanosecond polychromatic pump-probe studies of bubble growth in carbon-nanotube suspensions // Optical Society of America B. - 2002. - Vol. 19. - N. 2. -P. 208-214.

52 Jin Z., Sun X., Xu G., Goh S. H., Ji W. Nonlinear optical properties of some polymerrmulti-walled carbon nanotube composites // Chemical Physics Letters. - 2000. -Vol. 318. - N. 6. - P. 505-510.

53 Izard N., Billaud P., Riehl D., Anglaret E. Influence of structure on the optical limiting properties of nanotubes // Optics Letters. - 2005. - Vol. 30. - N. 12. - P. 15091511.

54 Liao K.-S., Wang J., Fruchtl D., Alley N.J., Andreoli E., Dillon E.P., Barron A.R., Kim H., Byrne H.J., Blau W.J., Curran S.A. Optical limiting study of double wall carbon nanotube-Fullerene hybrids // Chemical physics letters. - 2010. - Vol. 489. - N. 46. - P. 207-211.

55 Шулев В.А., Филиппов А.К., Каманина Н.В. Лазерно-индуцированные процессы в нанокомпозитах с фуллеренами и нанотрубками в ИК-области спектра. // Письма в Журнал технической физики. - 2006. - Т. 32. -№ 16. - С. 10-17.

56 Venugopal Rao S., Kiran P.P., Giribabu L., Ferrari M., Kurumurthy G., Krishna B.M., Sekhar H., Narayana Rao D. Anomalous nonlinear absorption behavior in an unsymmetrical phthalocyanine studied near 800 nm using femtosecond and picosecond pulses // Nonlinear optics and quantum optics. - 2010. - Vol. 40. - N. 1-4. - P. 183-191.

57 Liu Z.B., Zhang X.L., Yan X.Q., Chen Y.S., Tian J.G. Nonlinear optical properties of graphene-based materials // Chinese science bulletin. - 2012. - Vol. 57. - N. 23. - P. 2971-2982.

58 Xu Y., Liu Z., Zhang X., Wang Y., Tian J., Huang Y., Ma Y., Zhang X., Chen Y. A graphene hybrid material covalently functionalized with porphyrin: synthesis and optical limiting property // Advanced materials. - 2009. - Vol. 21. - N. 12. - P. 1275-1279.

59 Zhang X., Yang X., Ma Y., Huang Y., Chen Y. Coordination of graphene oxide with Fe3O4 nanoparticles and its enhanced optical limiting property // Nanoscience and nanotechnology. - 2010. - Vol. 10. - N. 5. - P. 2984-2987.

60 Zhang X.-L., Zhao X., Liu Z.-B., Shi S., Zhou W.-Y., Tian J.-G., Xu Y.-F., Chen Y.-S. Nonlinear optical and optical limiting properties of graphene oxide-Fe3O4 hybrid material // Optics. - 2011. - Vol. 13. - N. 7. - P. 1-7.

61 Liu Z., Wang Y., Zhang X., Xu Y., Chen Y., Tian J. Nonlinear optical properties of graphene oxide in nanosecond and picosecond regimes // Applied physics letters. -2009. - Vol. 94. - N. 25. - P. 021902-1-021902-3.

62 Zhang X.-L., Zhao X., Liu Z.-B., Liu Y.-S., Chen Y.-S., Tian J.-G. Enhanced nonlinear optical properties of graphene-oligothiophene hybrid material // Optics express. - 2009. - Vol. 17. - N. 26. - P. 23959-23964.

63 Liu Z.-B., Xu Y.-F., Zhang X.-Y., Zhang X.-L., Chen Y.-S., Tian J.-G.. Porphyrin and fullerene covalently functionalized graphene hybrid materials with large nonlinear optical properties // Physical Chemistry B. - 2009. - Vol. 113. - N. 29. - P. 9681-9686.

64 Zhang X., Liu Z.B., Huang Y., Wan X., Tian J., Ma Y., Chen Y. Synthesis, characterization and nonlinear optical property of graphene-C60 hybrid // Nanoscience and nanotechnology. - 2009. - Vol. 9. - N. 10. - P. 5752-5756.

65 Muller O., Dengler S., Ritt G., Eberle B. Size and shape effects on the nonlinear optical behavior of silver nanoparticles for power limiters // Applied optics. - 2013. - Vol. 52. - N. 2. - P. 139-149.

66 Liberman V., Rothschild M., Bakr O.M., Stellacci F. Optical limiting with complex plasmonic nanoparticles // Optics. - 2010. - Vol. 12. - N. 6. - P. 1-10.

67 Lu Z.W., Hasi W.L.J., Gong H.P., Li Q., He W.M. Generation of flat-top waveform by double optical limiting based on stimulated Brillouin scattering // Optics express. - 2006. - Vol. 14. - N. 12. - P. 5497-5501.

68 Wang J., Blau W.J. Inorganic and hybrid nanostructures for optical limiting // Optics A. - 2009. - Vol. 11. - N. 2. - P. 024001-1-024001-16.

69 Sheik-Bahae M., Said A.A., Wei T.H., Hagan D.J., Van Stryland E.W. Sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1990. - Vol. 26. - N. 4. - P. 760-769.

70 Venkatram N., Narayana Rao D., Giribabu L., Venugopal Rao S. Femtosecond nonlinear optical properties of alkoxy phthalocyanines at 800 nm studied using Z-Scan technique // Chemical physics letters. - 2008. - Vol. 464. - N. 4-6. - P. 211-215.

71 Hsu J., Hernandez C.F., Ernst A.R., Hales J.M., Perry J.W., Kippelen B. Linear and nonlinear optical properties of Ag/Au bilayer thin films // Optics express. - 2012. -Vol. 20. - N. 8. - P. 8629-8640.

72 Ганеев Р.А., Усманов Т. Нелинейно-оптические характеристики различных сред // Квантовая электроника. - 2007. - Т. 37. - № 7. - С. 605-621.

73 Izard N., Menard C., Riehl D., Doris E., Mioskowski C., Anglaret E. Combination of carbon nanotubes and two-photon absorbers for broadband optical limiting // Chemical physics letters. - 2004. - Vol. 391. - N. 1-3. - P. 124-128.

74 Kumar R.S., Venugopal Rao S., Giribabu L., Narayana Rao D. Femtosecond and nanosecond nonlinear optical properties of alkyl phthalocyanines studied using Z-scan technique // Chemical physics letters. - 2007. - Vol. 447. - N. 4-6. - P. 274-278.

75 Kumar R.S., Venugopal Rao S., Giribabu L., Narayana Rao D. Nonlinear optical properties of alkyl phthalocyanines in the femtosecond, nanosecond, and cw excitation regimes // Proceedings of SPIE. - 2008. - Vol. 6875. - P. 68751D-1-68751D -8.

76 Drobizhev M., Makarov N.S., Stepanenko Y., Rebane A. Near-infrared two-photon absorption in phthalocyanines: enhancement of lowest gerade-gerade transition by symmetrical electron-accepting substitution // Chemical physics. - 2006. - Vol. 124. - N. 22. - P. 224701-1-224701-11.

77 Терещенко С.А., Подгаецкий В.М. Определение характеристик ограничителя интенсивности оптического излучения на основе нестационарного уравнения переноса излучения в нелинейной среде // Квантовая электроника. - 2011. Т. 41. - № 1. - С. 26-29.

78 Svelto O. Principles of Lasers. - New York: Springer US, 2008. - 620 p.

79 Arnaud J.A., Hubbard W.M., Mandeville G.D., de la Claviere B., Franke E.A., Franke J.M. Technique for fast measurement of gaussian laser beam parameters // Applied optics. - 1971. - Vol. 12. - N. 12. - P. 2775-2776.

80 Герасименко А.Ю., Подгаецкий В.М., Савельев М.С., Терещенко С.А. Исследование нелинейных свойств углеродных наноматериалов при пороговом ограничении мощного лазерного излучения // Медицинская техника. - 2014. - № 6(288). - С. 34-37.

81 Терещенко С.А., Подгаецкий В.М., Герасименко А.Ю., Савельев М.С. Пороговый эффект при нелинейном ограничении интенсивности мощности оптического излучения // Квантовая электроника. - 2015. - Т. 45. - № 4. - С. 315-320.

82 Терещенко С.А., Подгаецкий В.М., Герасименко А.Ю., Савельев М.С. Исследование нелинейных характеристик ограничителей интенсивности мощного оптического излучения // Оптика и спектроскопия. - 2014. - Т. 116. - № 3. - С. 486494.

83 Герасименко А.Ю., Ичкитидзе Л.П., Каманина Н.В., Подгаецкий В.М., Савельев М.С., Симунин М.М. Жидкостный наносветовод // Патент РФ № 2534722 от 25 июня 2013 г.

84 Каманина Н.В., Васильев П.Я., Студенов В.И. Особенности наноструктурированных покрытий при использовании лазерной технологии и ориентированных углеродных нанотрубок // Письма в ЖТФ. - 2011. - Т. 37. - № 3. - С. 23-29.

85 Бобринецкий И.И., Герасименко А.Ю., Подгаецкий В.М., Савельев М.С. Спектральные характеристики материалов на основе углеродных нанотрубок // Медицинская техника. - 2014. - № 6(288). - С. 30-34.

86 Voylov D.N., Agapov A.L., Sokolov A.P., Shulga Y.M., Arbuzov A.A. Room temperature reduction of multilayer graphene oxide film on a copper phase in redox reactions // Carbon. - 2014. - Vol. 69. - P. 563-570.

87 Кнерельман Е.И., Зверева Г.И., Кислов М.Б., Давыдова Г.И., Крестинин А.В. Характеризация продуктов на основе однослойных углеродных нанотрубок методом адсорбции азота // Российские нанотехнологии. - 2010. - Т. 5. - № 11-12. -С. 80-87.

88 Томишко М.М., Демичева О.В., Алексеев А.М., Томишко А.Г., Клинова Л.Л., Фетисова О.Е. Многослойные углеродные нанотрубки и их применение // Российский химический журнал. - 2008. - Т. 52. - № 5. - С. 39-43.

89 Ткачев А.Г., Мищенко С.В., Негров В.Л., Меметов Н.Р., Пасько А.А., Блинов С.В., Турлаков Д.А. Промышленное производство углеродного наноструктурного материала «Таунит» // Наноиндустрия. - 2007. - № 2. - С. 24-26.

90 Герасименко А.Ю., Ичкитидзе Л.П., Савельев М.С., Светличный В.А., Подгаецкий В.М. Исследование нелинейных характеристик дисперсных сред на основе углеродных нанотрубок // Нанотехника. - 2013. - № 3(35). - С. 99-104.

91 Tolbin A.Yu., Khabashesku V.N., Tomilova L.G. Synthesis of phthalocyanine tert-butyl ligand conjugates with fluorinecontaining single-walled carbon nanotubes having mobile ether bonds // Mendeleev communications. - 2012. - Vol. 22. - P. 59-61.

92 Раков Э.Г. Получение тонких углеродных нанотрубок каталитическим пиролизом на носителе // Успехи химии. - 2007. - Т. 76. - № 1. - С. 3-26.

93 Герасименко А.Ю., Савельев М.С. Исследование нелинейных характеристик полиметиновых, пирановых и дифталоцианиновых красителей методом Z-сканирования // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2013. - №. 1. - С. 81-82.