В работе суммируются результаты, полученные в Институте оптики атмосферы СО АН СССР по проблеме комплексного исследования распространения оптического излучения в атмосфере. Материалы книги отражают отдельные стороны общей проблемы комплексного изучения закономерностей распространения оптического излучения в аэрозолях, в турбулентной атмосфере, поглощения оптических волн, лазерной спектроскопии и лазерного зондирования атмосферы.Сборник рассчитан на исследователей и инженеров, работающих в области оптики и спектроскопии атмосферы, метеорологии, геофизики и астрофизики, оптико-электронной и лазерной техники.

В сборнике широко представлены тексты докладов, отражающие результаты теоретических и экспериментальных исследований параметров атмосферы оптическими методами. Большое внимание уделено изучению атмосферного аэрозоля с помощью поляризационных, многоволновых лидаров, а также с применением нелинейных эффектов, возникающих при распространении в атмосфере мощного лазерного излучения.Освещены вопросы газоанализа атмосферы и определения микроструктурных характеристик из оптических измерений.Наряду с наземными исследованиями атмосферы значительное место в сборнике занимают материалы по зондированию атмосферы и подстилающей поверхности с летательных аппаратов, в том числе и из космоса.Книга рассчитана на специалистов, работающих в области атмосферной оптики, оптической локации, метеорологии и квантовой электроники.

Прогресс в создании мощных лазеров и перспективы их широкого использования в геофизике, метеорологии и атмосферной оптике потребовали исследований распространения лазерного излучения в турбулентной атмосфере и теплового самовзаимодействия мощных лазерных пучков. Именно этой важной в научном и практическом отношениях проблеме посвящена предлагаемая книга, написанная американскими и советскими авторами.Для специалистов по распространению электромагнитного излучения в атмосфере, атмосферной оптике, геофизиков, метеорологов, а также разработчиков лазерных систем.

Представленные в сборнике тезисы докладов достаточно полно отражают современные проблемы и актуальные аспекты исследований по аэрозольному рассеянию и молекулярному поглощению оптического излучения в земной атмосфере. Наряду с вопросами распространения излучения в рассеивающей и поглощающей атмосфере в значительном числе тезисов докладов рассматриваются также оптические методы и результаты исследований оптических свойств земной атмосферы.

В учебном пособии излагается теория рассеяния оптических волн отдельными частицами и основные закономерности рассеяния, которые следуют из результатов физических и численных экспериментов. Рассматриваются теория однократного и многократного рассеяния оптических волн системой частиц и основные закономерности переноса излучения. Наряду с традиционными вопросами переноса излучения (оптической энергии) обобщаются результаты исследований по переносу оптического изображения, оптической локации и флуктуациям поля и интенсивности. Приводятся сведения об основных свойствах атмосферного аэрозоля, его источниках и процессах, обуславливающих изменение микрофизических характеристик. Подробно рассматриваются вопросы распространения оптического излучения в атмосферном аэрозоле. При этом в сжатой форме излагаются результаты исследований по рассеянию оптических волн несферическими, неоднородными, анизотропными частицами. Обобщаются результаты по таким современным разделам оптики дисперсных сред, как оптика спеклов, электрооптические эффекты при аэрозольном рассеянии, учет рассеянного аэрозолем солнечного излучения при аэрокосмических наблюдениях. Учебное пособие предназначено для студентов (бакалавров и магистров) и аспирантов физических факультетов, заинтересованных в глубоком понимании оптических и электрических явлений в атмосфере. Представляет интерес также для преподавателей специальных дисциплин по направлению «Оптотехника» и молодых специалистов, занимающихся разработкой или использованием оптических методов для изучения атмосферы, океанов и диугих рассеивающих сред.

В монографии представлены анализ и обобщение результатов комплексных исследований физических основ взаимодействия мощных ультракоротких лазерных импульсов с веществом атмосферы и изучения количественных проявлений эффектов, сопровождающих их распространение в атмосфере. Рассмотрены такие эффекты взаимодействия, как самофокусировка и филаментация лазерных пучков, генерация суперконтинуального свечения, неупругое рассеяние света на частицах жидкокапельного аэрозоля, воздействие лазерных импульсов на вещество. Представлены результаты лабораторных и натурных экспериментов, теоретические модели и результаты проведенных численных расчетов в сравнении с эмпирическими данными. Книга предназначена для широкого круга исследователей, аспирантов и студентов вузов, специализирующихся по оптике и физике атмосферы и нелинейной оптике, и будет полезна разработчикам лазерных технологических и оптико-локационных систем.

Книга посвящена рассмотрению тепловой модели воздействия лазерного излучения на конденсированные среды. Описаны механизмы поглощения и диссипации энергии света в металлах и полупроводниках. Рассмотрена роль поверхностных электромагнитных волн оптического диапазона, процессы нагревания вещества лазерным излучением в линейных и нелинейных режимах, а также нетермические эффекты, сопровождающие лазерный нагрев. Детально рассмотрены механизмы лазерного разрушения поглощающих материалов. Изложены математические модели лазерного испарения для различных условий и сред. Тепловая модель распространена на оптический пробой прозрачных сред; рассмотрены механизмы пробоя газов и идеальных прозрачных твердых тел, тепловой неустойчивости на поглощающих неоднородностях, а также статистическая концепция оптического пробоя. Для научных работников, студентов и аспирантов, специализирующихся в области лазерной техники и технологии.

В книге рассмотрены физические основы влияния пространственной локализации поля волновых пучков на процессы флуктуаций лазерного излучения при распространении в турбулентной атмосфере. Изложены способы аппроксимации решения волнового уравнения для статистических моментов поля пучка, основанные на спектральных разложениях. Теоретически и экспериментально изучено влияние пространственной локализации волнового поля на закономерности турбулентного уширения углового размера, искажений пространственной когерентности поля, флуктуаций интенсивности и фазы, случайной рефракции лазерных пучков. Рассмотрены способы определения параметров атмосферной турбулентности с помощью просвечивания атмосферы узким лазерным пучком. Впервые систематизированы результаты по флуктуациям лазерного излучения при локации в турбулентной атмосфере. Книга адресована специалистам в области распространения волн, а также инженерам - разработчикам атмосферных оптических лазерных систем.

В монографии рассматриваются закономерности взаимодействия квазимонохроматического импульсного лазерного излучения с двухуровневой системой в условиях, близких к точному резонансу. Изложение ведется в рамках формализма, который позволяет описать двухуровневую систему во внешнем электрическом поле аналогично спину 1/2 во внешнем магнитном поле, когда выбранные динамические переменные удовлетворяют оптическим уравнениям Блоха. Применение этих уравнений к решению обширного круга различных конкретных задач занимает значительную чать монографии.Книга будет полезна широкому кругу читателей - физикам-теоретикам и физикам-экспериментаторам, инженерам работающим в области квантовой оптики и радиофизики, а также преподавателям, аспирантам и студентам при изучении указанных вопросов.

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 сборнике представлены тезисы докладов, в которых рассматриваются теоретические и экспериментальные аспекты изучения аэрозольной и облачной атмосферы средствами лазерного зондирования. Основная группа работ посвящена методическим вопросам лазерного зондирования. Значительное место занимают результаты экспериментальных исследований оптических и микрофизических параметров аэрозоля в различных геофизических и метеорологических условиях. Расширился круг исследований верхней атмосферы. Часть тезисов касается вопросов создания новых алгоритмов интерпретации и повышения информативности измерений.Сборник рассчитан на специалистов в области физической метеорологии, атмосферной оптики, квантовой электроники и других смежных специальностей.