Рассмотрены общие свойства диссипативных оптических солитонов — локализованных структур света в диссипативных нелинейнооптических и лазерных средах и системах с существенным притоком и оттоком энергии. Систематически изложена теория различных типов таких одномерных, двумерных и трехмерных солитонов в пассивных и активных (с усилением), с когерентным или некогерентным поддерживающим излучением, безрезонаторных и резонаторных схемах. Введены представления о внутренней структуре диссипативных солитонов, их слабом и сильном взаимодействии, внутренней и внешней симметрии и ее связи с движением солитонов и солитонных комплексов (галилеевская, аристотелева и эйлерова механика). Представлена теория диссипативных наносолитонов (наноразмерных солитонов) и аттосолитонов (с длительностью в субфемтосекундном диапазоне). Выводы теории сопоставлены с экспериментом. Обсуждены возможные приложения к проблеме оптической обработки информации. Для научных работников, аспирантов и студентов, интересующихся современными проблемами фотоники, нелинейной оптики, лазерной физики, нанотехнологий и обработки информации.

Приводится анализ и обобщение экспериментальных и теоретических исследований физических основ явлений самофокусировки и филаментации фемтосекудных лазерных импульсов в воздухе. Представлены результаты лабораторных и натурных экспериментов, теоретические модели, а также данные численных расчетов в сравнении с экспериментами. Рассмотрены экспериментальные и теоретические аспекты филаментации в конденсированных оптических средах, моделирующих распространение мощного фемтосекундного лазерного излучения в атмосфере. Обсуждаются различные приложения явления филаментации в воздухе в атмосферно-оптических задачах: зондирование аэрозоля суперконтинуальным излучением, спектроскопия лазерно-индуцированного пробоя растительного покрова, механических мишеней. Книга предназначена для научных работников, аспирантов и студентов, интересующихся проблемами атмосферной и нелинейной оптики, лазерной физики, а также их приложениями.

В монографии обобщен опыт многолетних и уникальных по своей широте исследований процессов трансформации в атмосфере Земли оптического излучения различных источников и формирования полей яркости объектов естественного и антропогенного происхождения, выполненных в Государственном институте прикладной оптики. Фактические результаты исследований в книге дополнены справочными материалами, что позволяет на основе приводимых сигнатур "внешней среды" решать задачи оценки эффективности применения в изменяющихся погодных условиях оптико-электронных приборов различного назначения или принимать оптимизированные технические решения при их разработке на основе математического моделирования. Книга может быть полезна не только научным работникам и инженерам-разработчикам оптико-электронных приборов дистанционного действия, но и студентам соответствующих специальностей.

Спектроскопическая проблема столкновительного контура спектральных линий при резонансном поглощении для колебательно-вращательных спектров газов излагается в книге как задача математической физики. Подробно рассмотрены два главных подхода, использующиеся при описании контура, - метод кинетических уравнений и метод резольвенты. Даны интерпретация членов в выражении для резольвенты Фано и их связь с асимптотическими случаями малых и больших смещенных частот. Обсуждается вопрос о правилах сумм для коэффициентов поглощения. Показано, что отказ от длинноволнового приближения для центров масс молекул приводит к появлению "длинных" траекторий, выводящих молекулу из элементарного объема, и, следовательно, к нарушению локального термодинамического равновесия в крыльях линий. Большое внимание уделено математически точным формулировкам, что, несомненно, способствует более глубокому пониманию физических процессов. Книга будет полезна специалистам в области спектроскопии, атмосферной оптики, астрономии, физики межмолекулярных взаимодействий.

Приведен краткий обзор фундаментальных (общих) свойств эволюции нелинейных динамических систем. Выполнено численное моделирование процесса эволюции напряженно-деформированного состояния в горном массиве с выработками, включая катастрофический этап обрушения кровли. Анализ результатов моделирования катастрофических разрушений элементов горного массива выполнен с позиций теории нелинейных динамических систем. Показано, что решения уравнений механики деформируемого твердого тела демонстрируют все характерные черты и особенности эволюции нелинейных динамических систем, включая состояние динамического хаоса, самоорганизованной критичности, катастрофического сверхбыстрого этапа эволюции напряженно-деформированного состояния на заключительной стадии разрушения. Расчетные сейсмические события отвечают закону Гутенберга-Рихтера. В численных расчетах получен эффект cut-off (загиб графика повторяемости вниз в области сильных крупномасштабных разрушений). Перед катастрофическим разрушением наблюдаются изменение графиков функции плотности вероятности флуктуаций напряжений от среднего тренда, уменьшение наклона графика повторяемости расчетных сейсмических событий, формирование областей сейсмического затишья в центральных областях зависшего пролета кровли и переключение активности деформационного процесса на периферию в области сопряжения выработанного пространства с целиком. Эти признаки свидетельствуют об увеличении вероятности катастрофы, и их можно рассматривать как предвестники катастрофического разрушения.

Хорошо известно, что заключительная стадия макроскопического разрушения развивается как катастрофа в сверхбыстром режиме с обострением. Однако особенности этой стадии достаточно хорошо изучены только на больших масштабах в случаях землетрясений. Для прогноза разрушений особый интерес представляет как сама стадия сверхбыстрого катастрофического разрушения, так и механическое поведение среды в состоянии самоорганизованной критичности перед выходом разрушения на режим с обострением с целью выявления предвестников перехода процесса разрушения в катастрофическую стадию. В работе экспериментально и численно изучены механическое поведение среды перед катастрофической стадией и выход на режим с обострением. Образцы горных пород (мрамор и искусственный мрамор) испытывались на трехточечный изгиб и одноосное сжатие. Скорости смещения боковой поверхности нагруженных образцов записывались с помощью лазерного допплеровского виброметра. Частота записи при измерениях составляла 48 кГц, точность определения амплитуды скоростей 0.1 мкм/с. Измеренная продолжительность стадии режима с обострением составила 10-20 мс. Численно смоделировано механическое поведение образцов в условиях экспериментов, включая катастрофическую стадию разрушения. Из сравнения с экспериментальными данными определены параметры модели накопления повреждений. Выявлен ряд особенностей механического отклика перед катастрофическим разрушением, которые можно трактовать как предвестники разрушения.

Последовательно рассмотрен обширный круг вопросов, относящихся к физическим основам квантовой электроники оптического диапазона: способы описания оптического излучения, его когерентные и статистические свойства; элементарные процессы взаимодействия излучения с электроном (фотонная структура, вероятности процессов); вопросы физики вещества, существенные для квантовой электроники (энергетические состояния, квазичастицы, неоптические переходы, релаксационные процессы); общая картина взаимодействия излучения с веществом, включая нелинейно-оптические явления и, в частности, генерацию лазерного излучения. Показаны разные подходы и приближения. Книга рассчитана на широкий круг читателей: инженеров, работающих в области квантовой электроники или смежных областях, а также преподавателей и студентов технических вузов.

Рассмотрены особенности распространения волнового излучения при аксиконной фокусировке и формирование нерасходящихся пучков с профилем поля в виде функций Бесселя Jn(r). В поле лазерного бесселева пучка исследован оптический разряд в газах, жидкостях и на поверхности твердых тел, описаны процессы образования и развития плазменного канала и его структуры. Представлены методы исследования свойств бесселевых пучков и создаваемой ими плазмы. В работе обсуждаются возможные применения бесселевых пучков и демонстрируются решения некоторых прикладных задач. Для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области физической оптики и акустики, формирования и распространения волновых пучков, физики плазмы, лазерной диагностики плазмы и плазмоподобных сред.

Рассмотрены вопросы, связанные с технологической и технико-экономической оценки применяемых мероприятий по повышению эффективности разработки нефтяных месторождений. Изложены некоторые методы математического моделирования и численных исследований, применяемых при проектировании и регулировании процесса разработки. Представлены работы, в которых освещены результаты расчетов и экспериментальных исследований физико-химического состояния углеводородных систем. Показана возможность существенного увеличения конечного коэффициента нефтеотдачи и улучшения технико-экономических показателей и разработки. Рассмотрены варианты разработки, отличающиеся характером освоения нагнетательных скважин. Затронуты проблемы освоения и исследования скважин. Показаны особенности применения автоматизированной проектирующей системы. Даны рекомендации по совершенствованию методов оценки эффективности разработки малопродуктивных месторождений. Выводы и рекомендации авторов направлены на развитие методологии изучения процессов, происходящих в нефтяном пласте, и способствуют научно-техническому прогрессу в отрасли.

Представлены тезисы докладов Уфимской сессии V Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов". Материалы связаны с наиболе важными проблемами моделирования, оптимизации и надежности химико-технологических процессов, связанных преимущественно с нефтепереработкой и нефтехимией. Сборник предназначен для специалистов в области разработки и применения методов математического моделирования, преподавателей, аспирантов и студентов вузов.

Том 1 содержит 2 статьи. В первой статье представлены основные детерминированные и стохастические модели потоков в насадочных аппаратах, методы определения их параметров по функциям отклика на типовые возмущения и методы проверки адекватности моделей реальным процессам химической технологии. Рассмотрено применение математических моделей для расчета динамики диффузионных процессов в насадочных аппаратах. Во второй статье приведены математические модели ректификации многокомпонентных смесей, методы расчета парожидкостного равновесия, описание кинетики массопередачи и гидродинамики потоков в тарельчатых и насадочных колоннах, алгоритмы для моделирования колонн и их комплексов на ЦВМ. Анализируются возможности использования моделей для проетирования химико-технологических производств.