Оптическое ограничение в углеродсодержащих материалах в видимом и ближнем ИК диапазонах: исследование и разработка оптических ограничителей импульсно-периодического лазерного излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Виденичев, Дмитрий Александрович

• Виденичев, Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Виденичев, Дмитрий Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности

Цели и задачи

Научная новизна

Теоретическая и практическая значимости

Методология и методы исследования

Защищаемые положения

Степень достоверности и апробация результатов

1 ОПТИЧЕСКОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ УГЛЕРОДНЫМИ ЧАСТИЦАМИ: МЕХАНИЗМЫ И МАТЕРИАЛЫ

1.1 Механизмы оптического ограничения

1.1.1 Обратное насыщенное поглощение

1.1.2 Двухфотоиное поглощение

1.1.3 Вынужденное рассеяние

1.2 Углеродсодержащие материалы для оптических ограничителей

1.2.1 Фуллерены и их производные

1.2.2 Дисперсии частиц технического углерода

1.2.3 Дисперсии углеродных панотрубок

1.3 Дизайн оптических ограничителей

1.4 Выводы

2 ОПТИЧЕСКОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ ДИСПЕРСИЯМИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР В ВОДЕ

2.1 Аппаратура и методика измерения параметров оптических ограничителей

2.1.1 Описание экспериментальной установки

2.1.2 Методика измереиий

2.2 Оптическое ограничение дисперсиями полиэдральных углеродных наночасгиц

2.2.1 Материалы

2.2.2 Результаты экспериментов

2.2.3 Выводы

2.3 Сравнительное исследование оптического ограничения в водных дисперсиях шуигитового углерода и агрегатов фуллерена

2.3.1 Введение

2.3.2 Материалы

2.3.3 Результаты и обсуждение

2.3.4 Выводы

2.4 Оптическое ограничение дисперсиями углеродных наногрубок

2.4.1. Введение

2.4.2 Материалы

2.4.3 Результаты и обсуждение

2.4.4 Влияния размера пучков

2.4.5 Вывод

2.5 Сравнение оптического ограничения в моноимпульсном режиме в водных дисперсиях углеродных наночастиц

3 ПРАКТИЧЕСКИЕ СРЕДЫ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСНО-1 ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

3.1 Дисперсии однослойных углеродных наногрубок в антифризах

3.1.1 Материалы

3.1.2 Результаты и обсуждение

3.1.3 Выводы

3.2 Дисперсии углеродных наиоволокон в полидиметилсилоксане

3.2.1 Материалы

3.2.2 Результаты

3.2.3 Выводы

3.3 Сравнение оптического ограничения в импульсно-периодическом режиме в жидкостях с низкой температурой плавления

4 РЕАЛИЗАЦИИ УСТРОЙСТВ С ОПТИЧЕСКИМИ ОГРАНИЧИТЕЛЯМИ

4.1 Разработка нелинейно-оптического модуля защиты глаз от лазерного излучения в наблюдательных приборах

4.1.1 Введение

4.1.2 Конструкция телескопа с защитными фильтрами

4.1.3 Рабочие характеристики прицела с защитными элементами

4.1.4 Выводы

5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптическое ограничение в углеродсодержащих материалах в видимом и ближнем ИК диапазонах: исследование и разработка оптических ограничителей импульсно-периодического лазерного излучения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности

В настоящее время лазерная техника получает всё больше распространение во всех сферах человеческой деятельности. Актуальность темы работы продиктована в первую очередь необходимостью разработки средств защиты глаз от поражающего действия лазерного излучения. Классическая защита глаз осуществляется либо поглощающими цветными и/или нейтральными фильтрами, либо при помощи отражающих интерференционных покрытий. Данные классические способы защиты обладают рядом недостатков:

- нейтральные поглощающие фильтры обладают низким пропусканием как для угрожающего лазерного излучения, гак и для света других длин воли, то есть происходит сильное уменьшением визуального пропускания;

- цветные светофильтры придают окраску изображению и также снижают визуальное пропускание;

- интерференционные покрытия и цветные светофильтры обеспечивают защиту в сравнительно узких спектральных областях;

- зависимость пропускания от угла падения (для интерференционных фильтров) и др.

Нелинейно-оптические защитные среды призваны устранить недостатки классических защитных средств. Исследование нелинейно-оптических сред в интересах создания оптических ограничителей были начаты в 1980-х годах прошлого века [1-3] и продолжаются до настоящего времени [4-10]. Требования, предъявляемые к оптическим ограничителям для защиты глаз, являются очень тяжёлыми. К ним относится: малый порог срабатывания, большой динамический диапазон, обеспечение защиты в широком спектральном диапазоне, бесцветность, высокое исходное пропускание, а также способность ограничивать импульсно-периодическое лазерное излучение. В интересах создания оптических ограничителей исследовался большой спектр материалов: растворы фуллеренов

[11,12] и их производных, хромофоры на основе органических красителей [13,14], металлические частицы и композитные материалы с ними [15], а также дисперсии углеродных частиц [16-18] в различных жидкостях [19,20] и др.

Несмотря на большое количество видов исследованных материалов, на данный момент не решена задача построения оптического ограничителя, который бы удовлетворял всем практическим требованиям одновременно. Объектами изучения в данной работе стали углсродсодержащие материалы, поскольку они обладают особыми свойствами, важными при решении задачи защиты глаз:

а) обладают равномерным спектром в широкой спектральной области (видимый и ИК), что обеспечивает эффект оптического ограничения в области 400-1400 им, которая одновременно является наиболее опасной для сетчатки глаза;

б) данные материалы не имеют полос поглощения в видимой части спектра, и поэтому обладают нейтральной (серой) окраской, то есть не изменяют цветовое восприятие наблюдаемой картины;

г) эффективность нелинейно-оптического ограничения, достигаемая в данных материалах, соизмерима или превосходит эффективность нелинейно-оптического ограничения другими материалами (полупроводниками, органическими красителями, дисперсиями металлических частиц).

На данный момент открыты и изучены несколько разновидностей углеродных нанообьектов: фуллерены, углеродные луковичные структуры, углеродные многослойные полиэдральные частицы, многослойные и однослойные углеродные нанотрубки различных конфигураций, углеродные напоторы, углеродные нановолокна, графены и др. [21 ].

Несмотря на то, что в литературе имеется достаточно большое число работ, посвященных оптическому ограничению различными углеродсодержащими материалами, нам не известно о работах, обобщающих и сравнивающих между собой различные углсродсодержащие материалы.

В данной работе предпринимается попытка сравнения нескольких углеродсодержащих материалов, в том числе тех, о которых не было сообщений в литературе от других авторов. Кроме того, в данной работе делается попытка

решить проблему просветления углеродсодержащих материалов под действием импульспо-иериодического лазерного излучения.

Таким образом, весьма актуальным представляется исследование в рамках одной диссертации нескольких видов углеродных наноматериалов, а также попытка создания практического оптического ограничителя для защиты глаз, способного работать в широком температурном диапазоне, а также при импульспо-периодическом воздействии.

Цели и задачи

Целыо дайной работы является исследование нелинейно-оптического ограничения в различных углеродных наноструктурах и построение оптического ограничителя для диапазона, охватывающего видимую и ближнюю ИК области, который бы обеспечивал защиту как при моноимпульсном, так и при импульспо-периодическом воздействии лазерного излучения, а также в широком температурном диапазоне.

Для достижения поставленной цели необходимо реализовать следующие задачи:

1. создать универсальную экспериментальную установку для исследования эффекта оптического ограничения в широком спектральном диапазоне при различных частотах повторения импульсов и для измерения динамики процессов ограничения и просветлеиия (по методике пакачка-зондирование);

2. произвести исследование механизмов и параметров оптического ограничения при моноимпульсном облучении различных углеродных наночастиц, диспергированных в водной (модельной) среде, и определить, какие из материалов обладают наилучшими характеристиками;

3. выполнить сравнительное исследование работы углеродных наночастиц, диспергированных в воде и жидкостях, не замерзающих при температурах ниже О °С, в импульспо-периодическом режиме облучения и выбрать материал для использования в конструкции ограничителя;

4. произвести изучение сконструированного по результатам исследований оптического ограничителя лазерного излучения в видимом и ближнем ИК диапазонах при моноимиульсиом и импульсно-периодическом воздействии.

Научная новизна

Научная новизна результатов, полученных в ходе выполнения

диссертационной работы состоит в следующем:

1. Создана универсальная экспериментальная установка, позволяющая проводить измерение нелинейного пропускания, динамики процессов ограничения и просветления, а также пространственного распределения энергии излучения, прошедшего через нелинейную среду;

2. Показано, что оптическая нелинейность в дисперсии полиэдральных углеродных ианочастиц является кумулятивной, то есть зависит от поглощённой энергии;

3. Впервые исследовано нелинейно-оптическое ограничение в дисперсии шунгитового углерода;

4. Подтверждено наличие зависимости эффекта оптического ограничения в дисперсиях углеродных напотрубок от величины пучков панотрубок;

5. Созданы дисперсии углеродных напотрубок и наповолокон в жидких средах (на основе глицерина, полиэтиленгликоля и полидиметилсилоксана) с низкой температурой замерзания, что позволяет использовать оптические ограничители на основе таких дисперсий на практике при низких температурах до -60 °С;

6. Показано, что дисперсия углеродных наповолокон на основе смеси полидиметилсилоксан-толуол демонстрирует о тсутствие эффекта просветления при импульсно-периодическом режиме воздействия;

7. Создан модуль защиты глаз от лазерного излучения видимого и ближнего ИК диапазонов, в состав которого входят нелинейно-оптический элемент

(дисперсия углеродных нановолокон в смеси полидиметилсилоксан-толуол) и линейный элемент (многоспектральпый интерференционный фильтр).

Теоретическая и практическая значимости

В данной работе представлены данные об оптическом ограничении ранее неисследованных углеродсодержащих материалов. Проведено сравнение эффекта нелинейно-оптического ограничения в различных углеродсодержащих материалах. Также выявлены новые взаимосвязи между структурой углеродсодержащих материалов и их нелинейно-оптическими свойствами. Эти данные делают вклад и общее понимание процессов оптического ограничения в углеродсодержащих материалах.

С практической точки зрения, разработана конструкция оптического ограничителя для защиты глаз наблюдателя в наблюдательных приборах. Данный ограничитель работает в широком спектральном (видимы и ближний ИК) и температурном (от -60 до +50 °С) диапазонах, а также при импульсно-нериодическом воздействии лазерног о излучения.

Методология и методы исследования

При подготовке диссертационной работы были применены такие методы научного исследования, как изучение научной литературы, а также такие экспериментальные методы как электронная микрофотография, УФ-видимая спектроскопия, метод накачки-зондирования, динамическое светорассеяние, фотометрия, регистрация пространственно-временных характеристик излучения.

Защищаемые положения

1. Полученные в одинаковых экспериментальных условиях параметры оптического ограничения в моноимпульсном режиме облучения во всех

исследованных водных дисперсиях углеродных наночастиц, кроме дисперсии агрегатов фуллерена, различаются не более чем на 10%;

2. Определяющим механизмом оптического ограничения в исследованных дисперсиях является нелинейное светоиндуцированное рассеяние на тепловых неоднородностях. Эффект кумулятивный, зависит от размера частиц и поглощения в линейном режиме. Дополнительным механизмом является нелинейное поглощение, которое играет заметную роль только в дисперсии агрегатов фуллерена;

3. Ухудшение эффекта оптического ограничения в импульсно-периодическом режиме связано с обеднением канала прохождения лазерного пучка наночастицами, происходящим вследствие их разрушения и выталкивания. Образование долгоживущих неоднородностсй, таких как нерастворимые газы и карбонизированные продукты, а также применение кремпеорганических жидкостей и частиц с большим соотношением геометрических размеров способствует сохранению эффекта оптического ограничения при импульсно-периодическом воздействии;

4. Дисперсия углеродных нановолокон в смеси полидиметилсилоксан-толуол, не замерзающая до -60 °С, позволяет обеспечить защиту глаз в видимом и ближнем ИК диапазонах, при импульсно-периодическом воздействии в сочетании с дополнительным линейным фильтром или низкопороговым нелинейным фильтром.

Степень достоверности и апробации результатов

Достоверность полученных и представленных в диссертации результатов подтверждается использованием па практике апробированных и обоснованных физических методов, работоспособностью созданных установок и конструкций, а также общим согласованием с результатами других исследователей.

Материалы диссертационной работы были представлены в виде устных и стендовых докладов на конференциях:

1. Международная конференция «Оптика Лазсров-2008», Санкт-Петербург, Россия, 2008;

2. 9th Biennial International Workshop "Fullerenes and Atomic Clusters IWFAC'2009", St. Petersburg, Russia, 2009;

3. Conference/School for Young Scientists "Diagnostics of carbon nanostructures", St. Petersburg, Russia, 2009;

4. 14-я Международная конференция «Оптика Лазеров-2010», Санкт-Петербург, Россия, 2010;

5. III Международном форуме по Панотехнологиям "Rusnanotech 2010", Москва, Россия, 2010;

6. Пятая Всероссийская Школа для Студентов, Молодых Учёных и Специалистов по Лазерной Физике и Лазерным Технологиям, РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, Россия, 2011;

7. International Conference "Advanced Carbon Nanostructures", St.-Petersburg, Russia, 2011;

8. XLI научная и учебно-методическая конференция НИУ ИТМО, Санкт-Петербург, Россия, 2012;

9. 15-я Международная конференция «Оптика Лазеров-2012», Санкт-Петербург, Россия, 2012;

10.Third International Workshop "Nanocarbon Photonics and Optoelectronics", Polvijärvi, Finland, 2012;

11.14th International Young Scientists Conference "Optics and High Technology Material Science", Kyiv, Ukraine, 2013;

12.16-я Международная конференция «Оптика Лазеров-2008», Санкт-Петербург, Россия, 2014.

1 ОПТИЧЕСКОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ УГЛЕРОДНЫМИ ЧАСТИЦАМИ:

МЕХАНИЗМЫ И МАТЕРИАЛЫ

1.1 Механизмы оптического ограничения

Нелинейно-оптические процессы, используемые для создания устройств, ограничивающих мощное лазерное излучение, можно подразделить на процессы, связанные с нелинейной рефракцией, нелинейным поглощением и вынужденным рассеянием излучения. Эги явления могут возникать вследствие различных процессов, происходящих в материале, при воздействии интенсивным полем световой волны. Гак, например, нелинейная рефракция может происходить вследствие переориентации молекул, возникновения оптического эффекта Керра, генерации свободных носителей заряда, фоторефракции или разогрева материала излучением. Нелинейное поглощение возникает при многофотонном поглощении, поглощении из возбуждённых состояний, поглощении свободными носителями заряда. Вынужденное рассеяние, обычно является следствием разогрева материала излучением или генерации микроплазмы в среде. Оптически вызванные фазовые переходы также обычно термического происхождения. В реальных средах вследствие интенсивного облучения часто возникает более чем один из названных механизмов.

Все оптические нелинейности можно разделить на мгновенные и кумулятивные. Для первого типа оптической нелинейности, объемная плотность поляризации, возникающая из-за приложенного электрического поля световой волны, появляется практически моментально. Для такого рода взаимодействий амплитуда плотности поляризации, обычно раскладывается в ряд Тейлора по амплитуде электрического поля, Е,

р = \х(1)Е + х{2) ЕЕ + х(3)ЕЕЕ + (1)

где х(п) это тензор электрической восприимчивости «-го порядка. Первый член, отвечает за линейное поглощение и линейный коэффициент преломления, в то время как остальные члены связаны с нелинейно-оптическими эффектами. Коэффициент х(2) может отличаться от пуля только в нецентросимметричных

материалах. В таких материалах возможна генерация суммарных и разностных гармоник, оптическое выпрямление и электрооптический эффект. Член %(3) отвечает за процессы, приводящие к оптическому ограничению. Наиболее важными процессами здесь являются двухфотонное поглощение, которое связано с мнимой частью %(3> и, оптический эффект Керра, который связан с вещественной частью х(3)-

В отличие от мгновенных нелинейностей, кумулятивные нелинейности возникают при взаимодействии излучения с веществом, накопившим некоторое количество энергии. Такие кумулятивные нелинейности, в общем случае, диссипативны, то есть они требуют переноса энергии от излучения в среду. Поэтому, в противоположность мгновенным нелинейностям, которые зависят от мгновенной интенсивности в среде, кумулятивные нелинейности обычно зависят от плотности энергии, которая создаётся в среде. Примерами таких кумулятивных нелинейностей являются процессы нелинейного поглощения, такие как поглощеннее возбуждённых уровней, поглощение свободными носителями заряда, а также процессы нелинейной рефракции, связанные с генерацией свободных носителей заряда или нагревом среды излучением. Этот тип нелинейностей также может иметь распределённый характер, то есть плотность объёмной поляризации, наведённая в точке с координатой г, может зависеть от плотности энергии в точке с координатой г'. Примером такого процесс применительно к оптическому ограничению может служить фогорефрактивный эффект.

Кумулятивные нелинейности могут, в общем случае, зависеть только от плотности энергии (а не от интенсивности) падающего излучения и, поэтому могут быть использованы для конструирования оптических ограничителей с характеристиками независящими от длительности падающего импульса. Резонансный характер кумулятивных нелинейностей, однако, часто проявляет себя в наличие сильной зависимости характеристик устройств, работающих на этом принципе, от длины волны падающего излучения. В то время как оптические ограничители, работа которых основывается на мгновенных пелинейностях, могут быть широкополосными. Однако, такие ограничители требуют больших

интенсивностей излучения и, чаще всего, могут быть эффективно использованы для ограничения очень коро тких импульсов.

Все из упомянутых выше нелинейно-оптических процессов могут быть использованы для реализации оптического ограничения. Рис. 1 схематично иллюстрирует применение некоторых из этих процессов в схемах оптических ограничителей, описанных в литературе.

(а) (б) (в)

(е) - различные схемы, использующие фоторефрактивный эффект.

Рис. 1 (а) схематично показывает вынужденное поглощение, такое как обратное насыщенное поглощение, двухфотонное поглощение и поглощение свободными носителями заряда. Рис. 1 (б)-(г), изображают соответственно ограничители, работающие по принципу самодефокусировки, самофокусировки и вынужденного рассеяния. И, наконец, рис. 1 (д) и (е) иллюстрируют различные схемы, использующие фоторефрактивный эффект. Хотя часто случается так, что произвольно взятый материал демонстрирует несколько нелинейно-оптических свойств, для простоты эффект от каждого нелинейно-оптического процесса изображён на рис. 1 отдельно. Ниже более детально будут рассмотрены механизмы оптического ограничения, которые присутствуют в материалах на основе углеродных наночастиц.

1.1.1 Обратное насыщенное поглощение

В середине 60-х годов прошлого века, вскоре после открытия лазеров, многие исследователи вели научный поиск красителей, которые можно было бы использовать в качестве пассивных модуляторов добротности лазеров. Для этой задачи необходимо было найти красители с насыщающимся поглощением, которые просветлялись бы под воздействием интенсивного облучения. Авторы работы [22] в 1967 году изучали семейство кубовых красителей и обнаружили, что некоторые образцы не только не просветлялись, но наоборот их пропускание становилось меньше при высокой интенсивности облучения. Так впервые было обнаружен эффект обратного насыщенного поглощения (ОГ1Г1).

ОНИ возникает в молекулярных системах, в которых сечение поглощения из возбуждённого состояния превосходит по величине сечение поглощения из основного состояния. Этот процесс можно продемонстрировать с помощью системы, состоящей из грех энергетических уровней, продемонстрированной на рис. 2. Сечение поглощения из основного состояния 1 - оь стг - сечение поглощение с первого возбуждённого уровня 2 на второй возбуждённый уровень 3.

а,

сь

Ь

Ь

1

24

Т-,

1

Рис. 2. Трёхуровневая (а) и пятиуровневая (б) модели ОНП.

Время жизни первого возбуждённого уровня тг- Когда материал начинает поглощать излучение, первый возбуждённый уровень начинает заселяться и давать вклад в общее сечение поглощение. Если о2 меньше чем аь то материал становится более прозрачным или иными словами просветляется, таким образом, такой материал относится к насыщаемым поглотителям. Если а2 больше чем аь то общее поглощение возрастает и материал относится к обратно насыщаемым поглотителям. Поведение такого материала показано на рис. 3.

т С

га х

О

0

1

а о

X

Ъ ш

о о

X си з: о

X

а; х

интенсивность входного сигнала

Рис. 3. Зависимость интенсивности прошедшего сигнала от интенсивности падающего сигнала для типичного материала, работающего по трёхуровневой схеме ОНИ.

Изменение интенсивности пучка при его распространении через материал будет описываться формулой (2):

дг

(2)

где г - пройденное расстояние;

Ыт - общее количество молекул в слое сЬ;

N2 — заселённость уровня 2.

Здесь мы пренебрегаем заселённостью уровня 3. Изначально, когда уровень 2 мало заселён, процесс поглощения подчиняется закону Бугера и пропускание остаётся постоянным при увеличении плотности падающей энергии. Наклон кривой на этом участке имеет следующее значение Т = 10При значительно более высокой плотности падающей энергии, однако, первый возбуждённый уровень 2 оказывается существенно заселённым и, в пределе, при полном истощении основного состояния, наклон кривой вновь становится постоянным и теперь имеет повое значение равное Т = Ю-0"2^. Процесс оптического ограничения, обусловленный ОНП, не соответствует идеальному, так как энергия проходящего излучения продолжает увеличиваться с увеличением падающей энергии, несмотря на то, что это увеличение происходит

гораздо медленнее. Однако, если отношение 02/01 достаточно большое, то новое значение пропускания будет значительно меньше исходного.

Рассмотренная трёхуровневая схема описывает простейший случай материалов, работающих по принципу обратного насыщенного поглощения, но эта схема может быть, главным образом, применена для импульсов с длительностью менее наносекунд и в условиях, когда можно пренебречь поглощением с более высоких возбуждённых уровней. Энергетические уровни, принимаемые к рассмотрению для «трехуровневых материалов», это обычно синглегные уровни, переходы между которыми разрешены. По этой причине сечения переходов велики, но недостатком является то, что переход в основное состояние происходит быстро (время жизни первого возбуждённого уровня тг мало). Это обстоятельство накладывает требование более высоких интенсивностей для длинных импульсов для активирования нелинейности по механизму ОНИ. Однако, в некоторых системах на более длительных временных масштабах может, с большой вероятностью, происходить внутрисистемный переход из первого возбуждённого состояния в другие состояния. В таких случаях применима пятиуровневая схема, приведённая на рис. 2 (б). Возбуждённое состояние 4 обычно является триплетпым или другим долгоживущим состоянием и, для длинных импульсов, оно может являться метастабильным и накапливающим заселённость на протяжении импульса. Время жизни уровня 4 служит показателем максимальной длительности импульса, при которой данный материал будет являться эффективным оптическим ограничителем.

В большинстве систем времена жизни Тз и Т5 малы и их значительное заселение не происходит. Поэтому величинами Л^з и N5 можно пренебречь, что значительно упростит динамические уравнения, описывающие схему на рис. 2 (б). Уравнения, описывающие полную пятиуровневую модель, представлены ниже:

дЩ/дЬ = -сТгСЫт - N2 - N3 - Ы4 - М5)1/11У + Н2/т2+1Ч4/т4 (3)

дЩ/дг = а^Ыт - N2 - - ЛГ4 - Л[5)///1У - о2П2\/ку-И2/т2 - Ы2/т2Л (4)

¿т3/сК = о2П2\/ЬУ-Щ/Т2 (5)

дЫА/д1 = -ст^/ку - М4/т4 + М2/т24 + Ы5/т5 (6)

дЫ5/дЬ = ст^л1/Ку - ЫБ/т5 Ыг = Л/г + Л/2 + Л/3 + Л/4 + N5

(7)

(8)

и

Ы/д'А = -^(Л^ - - N3 - Л[4 - ад/ - б72Л/2/ - <т4М4/

(9)

где /IV - это энергия фотона;

/-интенсивность импульса.

Эги уравнения необходимо решить для полного понимания нелинейного отклика устройства, работающего на принципе обратного насыщенного поглощения. Параметрами среды необходимыми для решения данных уравнений являются 01, 02, 04, Т4 и т24- Для получения оптимального процесса оптического ограничения необходимо, чтобы определённые параметры имели максимально возможные значения. Отношение сечения поглощения из возбуждённого состояния к сечению поглощения из основного состояния, 02/01, 04/01, должно быть большим для того, чтобы пропускание ограничителя было минимальным при большой интенсивности входного сигнала. Также, для максимальной интенсивности, время жизни триплетного состояния (Т4) и скорость внутрисистемного перехода 1/т24 должно быть большим, это необходимо для того, чтобы эффективно шел процесс заселения триплетного состояния и для поддержания его заселённости во время импульса.

Что касается углеродсодсржащих материалов, то известно, что ОНИ играет важную роль в оптическом ограничении, проявляемом растворами фуллеренов, которые будут рассмотрены ниже.

Двухфотоиное поглощение может быть использовано, в некотором отношении подобно обратному насыщенному поглощению, для конструирования оптического ограничителя. В противоположность обратному насыщенному поглощению, двухфотоиное поглощение относится к мгновенному типу нелинейности и включает поглощение фотона с переводом электрона из

1.1.2 Двухфотоиное поглощение

начального состояния в виртуальное промежуточное состояние, за которым следует поглощение второго фотона, которое переводит электрон в конечное возбуждённое состояние. Так как промежуточное состояние для таких переходов является виртуальным, энергия накапливается только на конечном возбуждённом уровне. Механизм двухфотонного поглощения может быть описан в терминах, использованных для описания трёхуровневой схемы обратного насыщенного поглощения, для случая, когда время жизни промежуточного состояния стремится к нулю, а поглощение из основного состояния очень мало. Интенсивность пучка при его прохождении материала описывается формулой (10):

д1/ду, = -(« + /?/)/, (10)

где а - линейный коэффициент поглощения;

Р - коэффициент, характеризующий процесс двухфотонного поглощения, который связан с мнимой частью х<3) формулой (11):

Р = (11)

где со круговая частота электромагнитного поля;

п0 - линейный коэффициент преломления;

с - скорость света в вакууме.

Решение уравнения распространения излучения при ос = 0 (прозрачный материал при маленькой интенсивности) имеет вид:

/(П =—к— (12)

где Ь длина пути излучения в образце.

Из этого уравнения ясно, что выходная интенсивность уменьшается при увеличении входной, как раз то, что необходимо для конструирования оптического ограничителя. Сила этого уменьшения находится в явной зависимости от коэффициента двухфотонного поглощения, интенсивности падающего излучения и длины образца.

При двухфотопном поглощении отклик материала происходит со скоростью сравнимой но порядку величины со скоростью оптических переходов и, следовательно, этот процесс не зависит от длительности импульса при

фиксированной интенсивности излучения. Нелинейно-оптический отклик на импульс произойдёт в ограничителе практически мгновенно. С другой стороны, из-за ограниченной величины (5 в существующих материалах, для достижения значительного двухфотонного пог лощения необходимы большие интенсивности. Так как интенсивность - это плотность энергии, делённая на длительность импульса, необходимы короткие импульсы для достижения ограничения на эффекте двухфотонного поглощения для импульсов с плотностями энергии достаточно высокими для разрушения оптических сенсоров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Виденичев, Дмитрий Александрович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Asher S. A., Flaugh P. L. Crystalline Colloidal Bragg Diffraction Devices // Spectroscopy. 1986. Vol. 1. No. 12. P. 26-31.

2. Feinberg J. Asymmetric self-defocusing of an optical beam from the photorefractive effect // Journal of the Optical Society of America. 1982. Vol. 72. No. 1. P. 46.

3. I-Iagan D. J., Van Stryland Б. W., Soileau M. J., Wu Y. Y., Guha S. Self-protecting semiconductor optical limiters // Optics Letters. 1988. Vol. 13. No. 4. P. 315-317.

4. 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. No. 2. P. 139—49.

5. Clements A. F., Kost A. R., Rauh R. D., Bertone J., Wang F., Goedert R. V, Whittaker III T. A. Nonlinear absorption and scattering of С 60 colloids in water with Triton X-100 surfactant // Journal of Optical Society of America B. 2014. Vol. 31. No. 1. P. 1-10.

6. Ryzhov A. A., Belousova I. M., Wang Y., Qi II., Wang J. Optical limiting properties of a nonlinear multilayer Fabry-Perot resonator containing niobium pentoxide as nonlinear medium // Optics Letters. 2014. Vol. 39. No. 16. P. 4847-50.

7. Belousova I. M., Videnichev D. A., Kislyakov I. M., Ryzhov A. A., Danilov О. В., Volynkin V. M., Vedenyapina Z. В., Muranova G. A., Murav'eva T. D. Modules for protecting the eyes from laser radiation in observational devices // Journal of Optical Technology. 2013. Vol. 80. No. 1. P. 18-24.

8. Liao K.-S., Wang J., Fruchtl D., Alley N. J., Andreoli E., Dillon E. P., Barron A. R., Kim I I., Byrne II. J., Blau W. J., Curran S. A. Optical limiting study of double wall carbon nanotubc-Fullerene hybrids // Chemical Physics Letters. 2010. Vol. 489. No. 4-6. P. 207-211.

9. Liao K.-S., Wang J., Dias S., Dewald J., Alley N. J., Baesman S. M., Oremland R. S., Blau W. J., Curran S. A. Strong nonlinear photonic responses from microbiologically synthesized tellurium nanocomposites // Chemical Physics Letters. 2010. Vol. 484. No. 4-6. P. 242-246.

10. Wang J., Liao K.-S., Fruchtl D., Tian Y., Gilchrist A., Alley N. J., Andreoli E., Aitchison B., Nasibulin A. G., Byrne I I. J., Kauppinen E. I., Zhang L., Blau W. J., Curran S. A. Nonlinear optical properties of carbon nanotube hybrids in polymer dispersions // Materials Chemistry and Physics. 2012. Vol. 133. No. 2-3. P. 992-997.

11. Kost A., Jensen J. E., Klein M. B., McCahon S. W., Ilaeri M. B., Ehritz M. E. Optical limiting with C60 solutions // Proceedings of SPIE. 1994. Vol. 2229. P. 78-90.

12. Kost A., Jensen J. E., Klein M. B., Withers J. C., Ilaeri M. B., Ehritz M. E. Fullerene-bascd large-area passive broadband laser filters // Proceedings of SPIE. 1994. Vol. 2284. P. 208-219.

13. James S. S., Richard G. S. P., Steven R. F., Michael E. B., Arthur W. S. Materials for Reverse Saturable Absorption Optical Limiters // MRS Proceedings. 1994. Vol. 374. P. 201.

14. Ilollins R. C. Materials for optical limiters // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 1999. Vol. 4. No. 2. P. 189-196.

15. Wang J., Blau W. J. Inorganic and hybrid nanostructures for optical limiting // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 2009. Vol. 11. No. 2. P. 024001.

16. Vincent D., Petit S., Chin S. L. Optical limiting studies in a carbon-black suspension for subnanosecond and subpicosecond laser pulses // Applied Optics. 2002. Vol. 41. No. 15. P. 2944-2946.

17. Wang J., Chen Y., Blau W. J. Carbon nanotubes and nanotube composites for nonlinear optical deviccs // Journal of Materials Chemistry. 2009. Vol. 19. No. 40. P. 7425.

18. Koudoumas E., Kokkinaki O., Konstantaki M., Couris S., Korovin S., Detkov P., Kuznctsov V., Pimenov S., Pustovoi V. Onion-like carbon and diamond nanoparticles for optical limiting // Chemical Physics Letters. 2002. Vol. 357. No. 5-6. P. 336-340.

19. Wang J., Fruchtl D., Blau W. J. The importance of solvent properties for optical limiting of carbon nanotube dispersions // Optics Communications. 2010. Vol. 283. No. 3. P. 464^168.

20. Venediklova A. V., Vlasov A. Y., Obraztsova E. D., Videnichev D. A., Kislyakov I. M., Sokolova E. P. Stability and optical limiting properties of a single wall carbon nanotubes dispersion in a binary water-glycerol solvent // Applied Physics Letters. 2012. Vol. 100. No. 25. P. 251903.

21. Ren Z., Lan Y., Wang Y. Aligned Carbon Nanotubes: Physics, Concept, Fabrication and Devices. Berlin, Heidelberg: Springer, 2013. 299 p.

22. Guiliano C. R., Hess L. I). Nonlinear absorption of light: Optical saturation of electronic transitions in organic molecules with high intensity laser radiation // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1967. Vol. 3. No. 8. P. 358-367.

23. Sinclair D., La Mer V. K. Light Scattering as a Measure of Particle Size in Aerosols. The Production of Monodisperse Aerosols // Chemical Review. 1949. Vol. 44. No. 2. P. 245-267.

24. Mie G. Beitriige zur Optik triiber Medien, speziell kolloidaler Metallôsungen // Annalen Der Physik. 1908. Vol. 330. No. 3. P. 377-445.

25. Michael R. R., Lawson C. M., Euliss G. W., Mohebi M. Nanosecond switching in carbon microparticle suspensions // Proceedings of SPIE. 1992. Vol. 1626. P. 205-216.

26. Asher S. A., Kesavamoorthy R., Jagannthan S., Rundquist P. New nonlinear Bragg diffraction devices // Proceedings of SPIE. 1992. Vol. 1626. P. 238-242.

27. Tutt L. W., Kost A. Optical limiting performance of C60 and C70 solutions // Letters to Nature. 1992. Vol. 356. P. 225-226.

28. Mansour K., Van Stryland E. W., Soileau M. J. Optical limiting in media with absorbing microparticles // Proceedings of SPIE. 1989. Vol. 1105. P. 91-102.

29. Nashold K. M., Brown R. A., Walter I). P., Honey R. C. Temporal and spatial characterization of optical breakdown in a suspension of small absorbing particles // Proceedings of SPIE. 1989. Vol. 1105. P. 78-90.

30. Mansour K., Soileau M. J., Van Stryland E. W. Nonlinear optical properties of carbon-black suspensions (ink) //Journal of the Optical Society of America B. 1992. Vol. 9. No. 7. P. 1100-1109.

31. Nashold K. M., Walter D. P. Investigations of optical limiting mechanisms in carbon particle suspensions and fullerene solutions // Journal of the Optical Society of America B. 1995. Vol. 12. No. 7. P. 1228.

32. Jawhari T., Roid A., Casado J. Raman spectroscopic characterization of some commercially available carbon black materials // Carbon. 1995. Vol. 33. No. 11. P. 1561-1565.

33. Durand O., Grolier-Mazza V., Prey R. Picosecond-rcsolution study of nonlinear scattering in carbon black suspensions in water and ethanol // Optics Letters. 1998. Vol. 23. No. 18. P. 1471-1473.

34. Durand O., Grolier-Mazza V., Frey R. Temporal and angular analysis of nonlinear scattering in carbon-black suspensions in water and ethanol // Journal of Optical Society of America B. 1999. Vol. 16. No. 9. P. 1431-1438.

35. Sun X., Yu R. Q., Xu G. Q., Ilor T. S. a., Ji W. Broadband optical limiting with multiwalled carbon nanotubes // Applied Physics Letters. 1998. Vol. 73. No. 25. P. 3632-3634.

36. Chen P., Wu X., Sun X., Lin J., Ji W., Tan K. Electronic Structure and Optical Limiting Behavior of Carbon Nanotubes // Physical Review Letters. 1999. Vol. 82. No. 12. P. 2548-2551.

37. Sun X, Xiong Y., Chen P., Lin J., Ji W., Lim J. II., Yang S. S., Hagan D. J., Van Stryland E. W. Investigation of an optical limiting mechanism in multiwalled carbon nanotubes // Applied Optics. 2000. Vol. 39. No. 12. P. 1998-2001.

38. Vivien L., Anglaret E., Riehl D., Bacou F., Journct C., Goze C. Single-wall carbon nanotubes for optical limiting // Chemical Physics Letters. 1999. Vol. 307. P. 317-319.

39. Xie R.-H., Jiang J. Nonlinear optical properties of armchair nanotube // Applied Physics Letters. 1997. Vol. 71. No. 8. P. 1029.

40. Margulis V. A., Sizikova T. a. Theoretical study of third-order nonlinear optical response of semiconductor carbon nanotubes // Physica B: Condensed Matter. 1998. Vol. 245. No. 2. P. 173-189.

41. Vivien L., Anglaret E., Riehl D., Hache F., Bacou F., Andrieux M. Optical limiting properties of singlewall carbon nanotubes // Optics Communications. 2000. Vol. 174. P. 271-275.

42. Mishra S. R., Rawat II. S., Mehendale S. C., Rustagi K. C., Sood A. K. Optical limiting in single-walled carbon nanotube suspensions // Chemical Physics Letters. 2000. Vol. 317. P. 510-514.

43. Vivien L., Riehl D., Lançon P., Hache P., Anglaret E. Pulse duration and wavelength effects on the optical limiting behavior of carbon nanotube suspensions // Optics Letters. 2001. Vol. 26. No. 4. P. 223-225.

44. Vivien L., Riehl D., Delaire J. A. Picosecond and nanosecond polychromatic pump-probe studies of bubble growth in carbon-nanotube suspensions // Journal of Optical Society of America B. 2002. Vol. 19. No. 2. P. 208-214.

45. Vivien L., Riehl D., Hache F., Anglaret E. Optical limiting properties of carbon nanotubes // Physica B: Condensed Matter. 2002. Vol. 323. No. 1-4. P. 233-234.

46. Vivien L., Lane P., Riehl D., Hache F., Anglaret E. Carbon nanotubes for optical limiting // Carbon. 2002. Vol. 40. P. 1789-1797.

47. Kataura IL, Kumazawa Y., Maniwa Y., Umezu I., Suzuki S., Ohtsuka Y., Achiba Y. Optical Properties of Single-Wall Carbon Nanotubes // Synthetic Metals. 1999. Vol. 103. P. 2555-2558.

48. Bartoli F., Esterowitz L., Kruer M., Allen R. Irreversible laser damage in IR detector materials // Applied Optics. 1977. Vol. 16. No. 11. P. 2934-7.

49. Sheik-Bahae M., Said A. A., Van Stryland E. W. Iligh-sensitivity, single-beam n(2) measurements // Optics Letters. 1989. Vol. 14. No. 17. P. 955-957.

50. Hollins R. C. Goals, architectures, and materials for broadband eye protection // Nonlinear Optics. 2001. Vol. 27. P. 1-11.

51. Zuclich J. A., Lund D. J., Edsall P. R., Hollins R. C., Smith P. A., Stuck B. E., Mclin L. N. Laser-induced retinal damage threshold as a function of retinal image size // Proceedings of SPIE. 1999. Vol. 3591. P. 335-343.

52. Saito Y., Yoshikawa Т., Inagaki M., Tomita M., Ilayashi T. Growth and structure of graphitic tubules and polyhedral particles in arc-discharge // Chemical Physics Letters. 1993. Vol. 204. No. 3-4. P. 277-282.

53. Cowley J. M., Kiang C.-II. The structure of near-spherical carbon nano-shells // Carbon. 2000. Vol. 38. No. 10. P. 1437-1444.

54. Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа: пат. 2196731. Рос. Федерация. №2000124887/12; заявл. 21.09.00; опубл. 20.01.03. Бюл. №4.

55. Shames A. L, Katz Е. A., Panich А. М., Mogilyansky D., Mogilko Е., Grinblat J., Bclousov V. P., Belousova I. M., Ponomarev A. N. Structural and magnetic resonance study of astralen nanoparticles // Diamond and Related Materials. 2009. Vol. 18. No. 2-3. P. 505-510.

56. Shames A. I., Felner I., Osipov V. Y., Katz E. A., Mogilko E., Grinblat J., Panich A. M., Bclousov V. P., Belousova I. M., Ponomarev A. N. Closed 7i-Electron Network in Large Polyhedral Multi-Shell Carbon Nanoparticles // Nanoscicnce and Nanotechnology Letters. 2011. Vol. 3. No. 1. P. 41-48.

57. Belousova I. M., Bclousov V. P., Danilov О. В., Mironova N. G., Murav'eva T. D., Ryl'kov V. V., Skobelev A. G., Yur'ev M. S., Ponomarev A. N. Nonlinear-optical limiters of laser radiation based on suspensions of carbon and fullcroid nanoparticles //Journal of Optical Technology. 2004. Vol. 71. No. 3. P. 130-135.

58. Belousova I. M., Belousov V. P., Mironova N. G., Murav'eva T. D., Scobelev A. G., Yur'ev M. S., Videnichcv D. A. Fast-acting nonlinear optical limiters and switchers, based on fullcrcnes and fullercne-like nanostructures // Proceedings of SPIE. 2007. Vol. 6455. P. 64551D1-64551D12.

59. Buseck P. R., Galdobina L. P., Kovalevski V. V., Rozhkova N. N., Valley J. W., Zaidenberg A. Z. Shungitcs: the C-rich rocks of Karelia, Russia // Canadian Mineralogist. 1997. Vol. 35. No. 6. P. 1363-1378.

60. Sheka E. F., Rozhkova N. N. Shungite as the natural pantry of nanoscale reduced graphene oxide // International Journal of Smart and Nano Materials. 2014. P. 1-16.

61. Rozhkova N. N. in Pcrspcctivcs of Fullerene Nanotechnology, edited by Osawa E. 2002. P. 237-251.

62. Avdeev M. V., Tropin Т. V., Aksenov V. L., Rosta L., Garamus V. M., Rozhkova N. N. Pore structures in shungites as revealed by small-angle neutron scattering// Carbon. 2006. Vol. 44. No. 5. P. 954-961.

63. Rozhkova N. N., Andrievsky G. V. in Fullerenes And Fullerene-like Structures, edited by Pilipenko V. A. and Poklonski N. A. 2000io P. 63-68.

64. Мчедлов-Петросян II. О. Растворы фуллерена С60: коллоидный аспект // Химия, Физика и Технология Поверхности. 2010. Т. 1. №. 1. С. 19-37.

65. Fujitsuka М., Kasai П., Masuhara A., Okada S. Laser flash photolysis study on photophysical and photochemical properties of C60 fine particles // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2000. Vol. 133. P. 45-50.

66. Andrievsky G. V., Koscvich M. V., Vovk О. M., Shelkovsky V. S., Vashchenko L. A. On the production of an aqueous colloidal solution of fullerenes // Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 1995. No. 12. P. 1281-1282.

67. Белоусова И. M., Белоусов В. П., Киселев В. М., Муравьева Т. Д., Кисляков И. М., Сироткин А. К., Стародубцев А. М., Крисько Т. К., Багров И. В., Ермаков А. В. Структурные и оптические свойства твердофазных фотосепсибилизаторов синглетного кислорода на основе водных суспензий фуллерена // Оптика И Спектроскопия. 2008. Т. 105. №. 5. С. 777-786.

68. Рожкова II. II. Паноуглерод Шунгитов. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. 100 с.

69. Рожкова II. II. Агрегация и стабилизация ианочастиц углерода шунгитов // Экологическая Химия. 2012. Т. 21. №. 4. С. 240-251.

70. Feng М., Zhan П., Chen Y. Nonlinear optical and optical limiting properties of graphene families //Applied Physics Letters. 2010. Vol. 96. No. 3. P. 033107.

71. 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. No. 2. P. 021902.

72. Zhao B., Cao B., Zhou W., Li D., Zhao W. Nonlinear Optical Transmission of Nanographene and Its Composites // The Journal of Physical Chemistry C. 2010. Vol. 114. No. 29. P. 12517-12523.

73. Belousova I. M., Videnichev D. A., Kislyakov I. M., Krisko T. K., Rozhkova N. N., Rozhkov S. S. Comparative studies of optical limiting in fullerene and shungite nanocarbon aqueous dispersions // Optical Materials Express. 2015. Vol. 5. No. 1. P. 169-175.

74. Obraztsova E. D., Bonard J.-M., Kuznetsov V. L., Zaikovskii V. I., Pimenov S. M., Pozarov A. S., Terekhov S. V., Konov V. I., Obraztsov A. N., Volkov A. P. Structural measurements for single-wall carbon nanotubes by Raman scattering technique // Nanostructurcd Materials. 1999. Vol. 12. No. 1-4. P. 567-572.

75. Kuznetsov V., Usoltseva A., Chuvilin A., Obraztsova E. D., Bonard J.-M. Thermodynamic analysis of nucleation of carbon deposits on metal particles and its implications for the growth of carbon nanotubes // Physical Review B. 2001. Vol. 64. No. 23. P. 235401.

76. Wenseleers W., Vlasov I. I., Goovaerts E., Obraztsova E. D., Lobach A. S., Bouwen A. Efficient Isolation and Solubilization of Pristine Single-Walled Nanotubes in Bile Salt Micelles // Advanced Functional Materials. 2004. Vol. 14. No. 11. P. 1105-1112.

77. Islam M. F., Rojas E., Bergey D. M., Johnson A. T., Yodh A. G. High Weight Fraction Surfactant Solubilization of Single-Wall Carbon Nanotubes in Water//Nano Letters. 2003. Vol. 3. No. 2. P. 269-273.

78. Ilait S. K., Majhi P. R., Blume A., Moulik S. P. A Critical Assessment of Micellization of Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS) and Its Interaction with Polyvinyl pyrrolidone) and Hydrophobically Modified Polymers, JR 400 and LM 200 // The Journal of Physical Chemistry B. 2003. Vol. 107. No. 15. P. 3650-3658.

79. Arutyunyan N. R., Baklashev D. V., Obraztsova E. D. Suspensions of single-wall carbon nanotubes stabilized by pluronic for biomedical applications // The European Physical Journal B. 2010. Vol. 75. No. 2. P. 163-166.

80. Hagen A., Hertel Т. Quantitative Analysis of Optical Spectra from Individual Single-Wall Carbon Nanotubes // Nano Letters. 2003. Vol. 3. No. 3. P. 383-388.

81. Jeong S. II., Kim К. K., Jeong S. J., Лп К. II., Lee S. II., Lee Y. H. Optical absorption spectroscopy for determining carbon nanotube concentration in solution // Synthetic Metals. 2007. Vol. 157. No. 13-15. P. 570-574.

82. Kataura II., Kumazawa Y., Maniwa Y., Umezu I., Suzuki S., Ohtsuka Y., Achiba Y. Optical properties of single-wall carbon nanotubes // Synthetic Metals. 1999. Vol. 103. No. 1-3. P. 2555-2558.

83. Rakov E. G., Blinov S. N., Ivanov I. G., Rakova E. V, Digurov N. G. Continuous process for obtaining carbon nanofibers // Russian Journal of Applied Chemistry. 2004. Vol. 77. No. 2. P. 187-191.

84. Раков Э. Г. Пиролитический синтез углеродных нанотрубок и нановолокон // Российский Химический Журнал. 2004. Т. XLVII. №. 5. С. 12-20.

85. Izard N., Billaud P., Riehl D., Anglaret E. Influence of structure on the optical limiting properties of nanotubes // Optics Letters. 2005. Vol. 30. No. 12. P. 1509-11.

86. Tiwari S. K., Joshi M. P., Laghate M., Mchendale S. C. Role of host liquid in optical limiting in ink suspensions // Optics & Laser Technology. 2002. Vol. 34. No. 6. P. 487^191.

87. McEwan K. J., Madden P. A. Transient grating effects in absorbing colloidal suspensions // The Journal of Chemical Physics. 1992. Vol. 97. No. 11. P. 8748.

88. Vlasov A. Y., Venediktova A. V., Videnichev D. A., Kislyakov I. M., Obraztsova E. D., Sokolova E. P. Effects of antifreezes and bundled material on the stability and optical limiting in aqueous suspensions of carbon nanotubes // Physica Status Solidi (B). 2012. Vol. 249. No. 12. P. 2341-2344.

89. Lane L. B. Freezing Points of Glycerol and Its Aqueous Solutions // Industrial & Engineering Chemistry. 1925. Vol. 17. No. 9. P. 924-924.

90. Ernst R. C., Watkins С. II., Ruwe II. II. The Physical Properties of the Ternary System Ethyl Alcohol-Glycerin-Water// The Journal of Physical Chemistry. 1935. Vol. 40. No. 5. P. 627-635.

91. Derkaoui N., Said S., Grohcns Y., Olicr R., Privat M. PEG400 novel phase description in water // Journal of Colloid and Interface Science. 2007. Vol. 305. No. 2. P. 330-338.

92. Carr A. R., Townsend R. E., Badger W. L. Vapor Pressures of Glycerol-Water and Glycerol-Water-Sodium Chloride Systems // Industrial & Engineering Chemistry. 1925. Vol. 17. No. 6. P. 643-646.

93. Zelcnsky S. E., Kolesnik A. S., Kopyshinsky A. V. Vaporization of carbon in aqueous suspensions under pulsed laser irradiation // Ukrainian Journal of Physics. 2007. Vol. 52. No. 10. P. 946-950.

94. Hernández F. E., Shensky W., Cohanoschi I., Hagan D. J., Van Stryland E. W. Viscosity dependence of optical limiting in carbon black suspensions // Applied Optics. 2002. Vol. 41. No. 6. P. 1103-1107.

95. Mikhcev G. M., Kuznetsov V. L., Bulatov D. L., Mogileva T. N., Moseenkov S. I., Ishchenko A. V. Optical limiting and bleaching effects in a suspension of onion-like carbon // Quantum Electronics. 2009. Vol. 39. No. 4. P. 342.

96. Rulik J. J., Mikhailcnko N. M., Zelcnsky S. E., Kolesnik A. S. Laser-induced incandescence in aqueous carbon black suspensions: the role of particle vaporization // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2007. Vol. 10. No. 2. P. 6-10.

97. Beveridgc A. C., Mcgrath T. E., Dicbold G. J., Karabutov A. A. Photoacoustic shock generation in carbon suspensions // Applied Physics Letters. 1999. Vol. 75. No. 26. P. 4204-4206.

98. Lowen H., Madden P. A. A microscopic mechanism for shock-wave generation in pulsed-laser-heated colloidal suspensions // The Journal of Chemical Physics. 1992. Vol.97. No. 11. P. 8760-8766.

99. Evans R., Camacho-López S., Pérez-Gutiérrez F. G., Aguilar G. Pump-probe imaging of nanosecond laser-induced bubbles in agar gel // Optics Express. 2008. Vol. 16. No. 10. P.7481-7492.

100. Zelcnsky S. E., Kopyshinsky O. V, Garashchenko V. V, Kolesnik A. S., Stadnytskyi V. M. Optical transmittance of carbon suspensions in polymer matrixes

under powerful pulsed laser irradiation // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2010. Vol. 13. No. 1. P. 70-73.

101. Videnichev D. A., Belousova I. M. Optical limiting of high-repetition-rate laser pulses by carbon nanofibers suspended in polydimethylsiloxane // Applied Physics B: Lasers and Optics. 2014. Vol. 115. No. 3. P. 401-406.

102. Способ ограничения интенсивности лазерного излучения: пат. 2495467. Рос. Федерация. №2011131906/28; заявл. 28.07.11; опубл. 10.10.13. Бюл. №28.

103. Muranova G. A., Videnichev D. A., Mikhailov А. V. Multispectral optical coatings

for protection from laser radiation // Journal of Optical Technology. 2012. Vol. 79. No. 4. P. 236-240.