Области исследования

 

Оптика атмосферного аэрозоля

В области оптики атмосферных аэрозолей Институт проводит разработку методов дистанционного лазерного зондирования параметров аэрозольной атмосферы. Для построения высотных профилей оптических характеристик аэрозолей в тропосфере и стратосфере, а также для картирования аэрозольного загрязнения атмосферы промышленных центров в ИОА разрабатываются и широко используются различные лидары. Проводятся комплексные лидарные и акустические исследования для выявления закономерностей взаимодействия между аэрозольными и газовыми компонентами, а также метеопараметрами в приземном слое атмосферы. Исследуется роль многократного рассеяния при оптическом зондировании рассеивающих сред. Использование созданного в ИОА самолета-лаборатории "Оптик-Е" позволяет строить карты аэрозольного состава атмосферы и проводить экологическую экспертизу состава воздуха в городах. Применение лидара обеспечивает получение оперативной информации об облачном покрове, включая данные о геометрических и оптических особенностях облаков, а также о замутненности верхнего слоя океана.

 

Оптика турбулентной атмосферы

Турбулентные флуктуации показателя преломления воздуха разрушают внутреннюю структуру лазерного пучка, распространяющегося в атмосфере. Это физическое явление лежит в основе развивающегося в Институте направления исследований - изучение и прогнозирование турбулентных флуктуационных характеристик поля лазерного излучения. В рамках этого направления создана современная теория, ведутся эксперименты. Разрабатываются новые методы оптического зондирования характеристик турбулентных потоков в атмосфере.

 

Нелинейная оптика атмосферы

В рамках данного направления проводится изучение новых эффектов нелинейной оптики, реализующихся в атмосфере при распространении лазерного излучения: испарение, взрыв, горение аэрозолей, оптический пробой аэродисперсных сред, пондеромоторные эффекты, светоиндуцированное просветление мутных сред. Разрабатывается теория самовоздействия лазерных пучков произвольной когерентности в неоднородных средах. Решается проблема описания потерь энергии и направленности лазерных пучков в атмосфере для условий протяженных трасс различного направления и произвольной оптической погоды. Исследуются принципиальные возможности использования когерентных и нелинейных взаимодействий в качестве физической основы методов лазерного и опто-акустического зондирования параметров атмосферы.

 

Распространение лазерного излучения в атмосферах Земли и других планет

Решение ряда проблем, в том числе и таких глобальных как повышение точности прогноза погоды, определение радиационного режима планет, развитие и использование достижений космонавтики и лазерной физики немыслимо без фундаментальных исследований явлений, сопровождающих распространение оптического излучения в атмосфере.
Современные исследования в области атмосферной оптики требуют более высокой точности и оперативности получения информации об оптических свойствах атмосферы в традиционных задачах астрономии, геодезии и физики атмосферы.

 

Оптическое зондирование атмосферы

Одним из приоритетных направлений деятельности Института является разработка фундаментальных основ, методов и принципиально новых технических устройств для дистанционного зондирования атмосферы. В Институте создана и эксплуатируется многоуровневая система глобального мониторинга высотной стратификации оптических и физических параметров атмосферы на основе уникального комплекса стационарных и мобильных установок наземного, морского, воздушного и космического базирования для дистанционного экологического и метеорологического мониторинга. Полученные экспериментальные данные позволяют исследовать связи между различными параметрами атмосферы и определять закономерности их изменения. Накопленный исследовательский потенциал и опыт в решении комплексных проблем применяются для исследования проблем глобального изменения климата и окружающей среды.

 

Лазерная спектроскопия атмосферы

В Институте детально разрабатываются новые методы лазерной спектроскопии и на их основе создаются образцы нового поколения спектральной аппаратуры - сверхчувствительные лазерные спектрометры. Проводятся исследования колебательно-вращательных спектров высокого разрешения слабопоглощающих атмосферных газов и малых примесей антропогенного и природного происхождения.
Анализируется влияние внутри- и межмолекулярных взаимодействий на структуру спектра и контура отдельных спектральных линий. Разрабатываются методы лазерного концентрационного анализа многокомпонентных сред, обладающие высоким быстродействием и чувствительностью.

 

Лазеры на парах металлов

Высокая монохроматичность, большой набор длин волн генерации ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, возможность получения больших мощностей, энергий и малых длительностей импульсов лазерного излучения с высокой частотой следования определяют широкие возможности использования излучения лазеров на парах металлов, эксимерных молекулах и лазеров на красителях при зондировании атмосферы.