ИСТИНА

Последние исследования в области микро- и нанофотоники показали, что можно использовать неупорядоченные фотонные среды для создания оптических структур, имеющих практическую значимость [1]. Случайные неоднородности увеличивают время пребывания излучения в среде [2], что может привести к значительному повышению эффективности оптических процессов[3]. В настоящей работе проведено численное моделирование и экспериментальное исследование влияния упругого рассеяния в суспензиях на время жизни фотонов и эффективность комбинационного рассеяния света (КРС) в них. Методом Монте-Карло проведено численное моделирование процесса распространения света в таких случайно-неоднородных средах, как суспензии частиц рутила диаметром 0,5 мкм и GaP диаметром 3 мкм в диметилсульфоксиде (DMSO). Показано, что средняя длина пути фотонов увеличивается при добавлении в исследуемую среду рассеивателей. Для объемной доли рассеивателей порядка 0.1 средняя длина пути фотонов возрастает в 3 раза. Общее число актов КРС в среде также растет по мере увеличения средней длины пути фотонов. Максимальный рост эффективности КРС – в 2.6 раз. Средняя длина траектории фотонов, вылетевших в обратном направлении, убывает с ростом объемной доли рассеивателей и обладает минимумом. Зависимость числа фотонов КРС, вылетевших в обратном направлении, от объемной доли рассеивателей, немонотонна, обладает одиночным максимумом. Эффективность процесса КРС зависит также от поглощения света, длины волны падающего излучения и линейного размера образца. Результаты моделирования качественно совпадают с результатами экспериментов. Методом оптического гетеродинирования с использованием лазерных импульсов длительностью 80 фс (длина волны 1250 нм) изучена динамика рассеяния света в суспензиях. . Зависимость времени жизни фотонов от концентрации рассеивателей оказалась немонотонной. Показано увеличение времени жизни фотонов до 1,5 пс. В экспериментах по КРС в указанных суспензиях при возбуждении излучениями с длинами волн 1064 и 532 нм наблюдался рост сигнала КРС в 4 и 3 раза соответственно. Таким образом, численное моделирование распространения света в суспензиях и результаты эксперимента свидетельствуют о возможности увеличения эффективности процесса КРС при росте рассеяния в среде. Литература 1. Wiersma D.S. The physics and applications of random lasers // Nature physics. – 2008. – Т. 4. – №. 5. – P.359-367. 2. Hokr B. H., Yakovlev V. V. Raman signal enhancement via elastic light scattering //Optics express. – 2013. – Т. 21. – №. 10. – С. 11757-11762. 3. Hokr B. H. et al. Bright emission from a random Raman laser //Nature communications. – 2014. – Т. 5.