ИСТИНА

КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ В ОБРАТНОМ РАССЕЯНИИ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ТОНКИХ ОБЛАЧНЫХ СЛОЯХ Илюшин Я.А. 1,2 1Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Москва 119992 ГСП-2 Ленгоры МГУ физический факультет ilyushin@phys.msu.ru 2Институт радиотехники и электроники В.А. Котельникова РАН Моховая 11-7, Москва, 125009 Проведено численное моделирование рассеяния поляризованных лазерных импульсов в тонком облачном слое. Показано, что при определенных условиях в рассеянии может наблюдаться эффект динамического гало обратного рассеяния. Исследованы характеристики поляризации рассеянного излучения. Ключевые слова: гало, обратное рассеяние, сильно вытянутая индикатриса, облако Несколько лет назад в работах [1-3] было теоретически предсказано появление кольцевого гало в обратно рассеянном излучении светового пучка в мутной среде. Как там было показано, проявление эффекта возможно в средах с сильной анизотропией рассеяния, благодаря многократному малоугловому рассеянию фотонов. В работе [4] показана возможность проявления эффекта в нестационарных (импульсных) световых полях. Как было затем установлено в работе [5], естественные среды большой оптической толщины не удовлетворяют сформулированному там критерию проявления эффекта. Однако, в лидарном зондировании тонких облачных слоев динамический эффект все же был обнаружен экспериментально и исследован теоретически без учета поляризации [6]. В настоящей работе исследованы поляризационные эффекты в рассеянии в таких облачных слоях [7] лазерных импульсов различной поляризации. Моделирование проводилось методом дискретных ординат с гауссовой квадратурной формулой на сфере G29 [8]. Матрицы рассеяния полидисперсных частиц облака рассчитаны методом Т-матриц с помощью общедоступного программного кода [9]. Исследование выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 15-02-05476). Авторы благодарят администрацию НИВЦ МГУ им. М.В.Ломоносова за предоставленные ресурсы суперкомпьютеров СКИФ-ГРИД "Чебышев" и "Ломоносов" [10]. Annular structures in the backscattering of the laser pulses in thin cloud layers Ilyushin Ya.A. 1,2 1Moscow State University Physical Faculty Atmospheric Physics Department 119992 Leninskie Gory, Moscow, Russia ilyushin@phys.msu.ru 2Kotel'nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences Mokhovaya st., 11-7, Moscow, 125009, Russia Recently theoretically predicted dynamic backscattering halo appearing around the pencil beam in the scattering medium is studied numerically. Polarization characteristics of the scattered radiation are investigated Keywords: halo, backscattering, highly elongated phase function, cloud Several years ago in the papers [1-3] the annular halo pattern in the backscattered pencil beam radiation in the scattering medium was theoretically predicted. It has been shown there that manifestation of the effect is possible in the media with very high scattering anisotropy, due to multiple small angle scattering of the photons. In the aper [4] the possibility of this effect in transient radiation fields was demonstrated. Later in the paper [5] was established that natural bulk scattering media do not satisfy the criterion of the effect formulated there. However, the dynamic effect has been experimentally observed and theoretically analyzed without the polarization effects account [6]. In the present paper, polarization effects in such cloud layers are investigated and analyzed for the c3 cloud model[7]. Research has been supported by the Russian fundamental research fund (project 15-02-05476). The author is grateful to the administration of the Scientific Research Computing Center of the Moscow State University for granting the access to the computational resources of the parallel computing systems SKIF-GRID "Tchshebyshev" and "Lomonosov". Список литературы. 1. A.F. Lewis, M.S. Bell, R.E. Wagner, Q. Su, and R. Grobe. Dark cone produced by light backscattered off turbid media. Laser Physics, 13(2):207--212, 2003. 2. Arnold D. Kim and Miguel Moscoso. Backscattering of beams by forward-peaked scattering media. Opt. Lett., 29(1):74-76, Jan 2004. 3. S. D. Campbell, A. K. O'Connell, G. H. Rutherford, and R. Grobe. Impact of large-angle scattering on diffusively backscattered halos. Opt. Lett., 32(5):560-562, Mar 2007. 4. K. Phillips, M. Xu, S. Gayen, and R. Alfano, "Time-resolved ring structure of circularly polarized beams backscattered from forward scattering media," Opt. Express 13, 7954-7969 (2005). 5. Y. Ilyushin, Backscattering halo from the beam in the scattering medium with highly forward peaked phase function: is it feasible?, J. Opt. Soc. Am. A 29, 1986-1991 (2012). 6. Prigarin S.M., Aleshina T.V. Monte Carlo simulation of ring-shaped returns for CCD LIDAR systems Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling 2015; 30 (4):251-257. 7. Дейрменджан Д. - Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.:Мир, 1971. 8. Лебедев В. И. Квадратурные формулы для сферы 25-29 порядка точности // Сибирский математический журнал. 1977. Т.18. N.1. С.132-142. 9. Moroz A. Improvement of Mishchenko's T-matrix code for absorbing particles // Appl. Opt. 2005. V.44. PP.3604-3609. 10. Воеводин Вл.В., Жуматий С.А., Соболев С.И., Антонов А.С., Брызгалов П.А., Никитенко Д.А., Стефанов К.С., Воеводин Вад.В. Практика суперкомпьютера "Ломоносов" // Открытые системы. - Москва: Издательский дом "Открытые системы", 2012. - 7.