Роль водяного пара при поглощении наносекундного лазерного излучения с длиной волны 266 нм атмосферным воздухом

Аннотация: Исследованы зависимости поглощения излучения четвертой гармоники Nd : YAG-лазера воздухом и бинарными смесями водяного пара с азотом и кислородом при атмосферном давлении от энергии (пиковой интенсивности) излучения. Обнаружено, что при добавлении одинакового количества водяного пара к сухому азоту и кислороду поглощения этих смесей существенно различаются. Получены предварительные количественные оценки сечений двух- и трехфотонного поглощения молекул воды и кислорода: σ⁽²⁾(H₂O) = (4 ± 1) × 10^-49 см⁴·с и σ⁽³⁾(O₂) = (5.6 ± 1.4) × 10^-78 см⁶·с². Установлено, что поглощение излучения с длиной волны 266 нм и пиковой интенсивностью от 0.05 до 2 ГВт·см^-2 в приземной атмосфере определяется двухфотонным поглощением излучения водяным паром и трехфотонным поглощением в кислороде. Во влажном воздухе с содержанием водяного пара 1% коэффициент поглощения лазерного излучения на длине волны 266 нм превышает коэффициент поглощения в сухом воздухе в 4–5 раз. Поглощение в азоте отсутствует. Развита методика оптико-акустических измерений сечений многофотонного поглощения в однокомпонентных газах и газовых смесях.

Ключевые слова: атмосферный воздух, водяной пар, УФ излучение, многофотонное поглощение, оптико-акустический детектор