(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục

(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều được thẩm các chất lỏng định hướng ứng dụng trong phát siêu liên tục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN QUỐC VŨ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG TÁN SẮC CỦA SỢI TINH THỂ QUANG TỬ MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƯỢC THẨM THẤU CÁC CHẤT LỎNG ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG PHÁT SIÊU LIÊN TỤC LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGHỆ AN, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG TÁN SẮC CỦA SỢI TINH THỂ QUANG TỬ MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƯỢC THẨM THẤU CÁC CHẤT LỎNG ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG PHÁT SIÊU LIÊN TỤC LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: QUANG HỌC Mã số: 9440110 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đinh Xuân Khoa PGS.TS Chu Văn Lanh NGHỆ AN, 2021 i LỜI CAM ĐOAN Được hướng dẫn khoa học tận tình GS.TS Đinh Xuân Khoa PGS.TS Chu Văn Lanh luận án “Nghiên cứu đặc trưng tán sắc sợi tinh thể quang tử mạng lục giác thẩm thấu chất lỏng định hướng ứng dụng phát siêu liên tục” hồn thiện Tơi xin cam đoan kết luận án trung thực, chưa có luận án khác, nội dung luận án đăng 11 tạp chí chuyên ngành nước Tác giả luận án Trần Quốc Vũ ii LỜI CẢM ƠN Luận án không công sức cá nhân tơi mà cịn có đóng góp nhiệt tình người Thầy, bạn bè, đồng nghiệp gia đình tơi Đầu tiên, tơi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến GS.TS Đinh Xuân Khoa PGS.TS Chu Văn Lanh, công tác Trường Đại học Vinh, q thầy tận tình hướng dẫn tơi hồn thành tốt luận án Xin chân thành cảm ơn Viện Sư phạm Tự nhiên Thầy, Cô giáo ngành Vật lý Trường Đại học Vinh; PGS.TS Phạm Hồng Minh, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, tận tình truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian học tập Tơi xin chân thành cảm ơn Phịng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Vinh; Sở Giáo dục Đào tạo tỉnh An Giang; Ban lãnh đạo Trường trung học phổ thông Chuyên Thủ Khoa Nghĩa, thành phố Châu Đốc, tỉnh An Giang, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi học nghiên cứu sinh hồn thành luận án Cuối xin trân trọng gửi đến Ba, Mẹ lịng biết ơn vơ vàn, hy sinh đời cho từ buổi đầu học thành đạt Cảm ơn lời động viên, an ủi chị em tơi Ngồi ra, thành cơng tơi khơng thể thiếu người vợ Phạm Võ Duyên Minh hai đứa thân yêu Trần Minh Anh Thư Trần Minh Thư, họ nguồn động lực lớn giúp tơi vựơt qua khó khăn gặp phải suốt thời gian học tập làm luận án Tôi xin gửi đến người lời biết ơn sâu sắc nhất! Nghệ An, ngày 08 tháng năm 2021 Tác giả luận án Trần Quốc Vũ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Photonic crystal fiber (PCF) Sợi tinh thể quang tử Zero dispersion wavelength (ZDW ) Bước sóng có tán sắc khơng Generalized Nonlinear Schrưdinger Phương trình Schrưdinger phi tuyến Equation (GNLSE) tính tổng qt Photonic band gap (PBG) Vùng cấm quang tử Total internal reflection (TIR) Phản xạ toàn phần Group velocity dispersion (GVD) Tán sắc vận tốc nhóm Nonlinear Schrưdinger Equation (NLSE) Phương trình Schrödinger phi tuyến Supercontinuum generation (SG) Phát siêu liên tục High optical dispersion (HOD) Tán sắc quang bậc cao Split-step Fourier method (SSFM) Phương pháp Fourier chia bước Stimulated Raman scattering (SRS ) Tán xạ Raman cưỡng Super continuum (SC) Siêu liên tục Self-phase modulation (SPM) Tự biến điệu pha Fourwave mixing (FWM) Trộn sóng Soliton fission (SF) Sự tách soliton Optical wave-breaking (OWB) Hãm sóng quang Dispersion wave (DW) Sóng tán sắc Stimulated Brillouin scattering (SBS) Tán xạ Brillouin cưỡng iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN Kí hiệu Đơn vị Nghĩa n Khơng thứ ngun Chiết suất tuyến tính n2 Khơng thứ nguyên Chiết suất phi tuyến neff Không thứ nguyên Chiết suất hiệu dụng c 2,998.108 m/s Vận tốc ánh sáng chân không  [Hz] Tần số môi trường 0 8,85.10-12 F/m Độ điện thẩm chân không μ0 1,26.10-6 H/m Độ từ thẩm chân không k0 [cm-1] Hằng số sóng Lc [dB/m] Suy hao giam giữ Aeff [μm2] Diện tích mode hiệu dụng  , 0 [μm] Bước sóng ánh sáng γ [(W.km)-1] Hệ số phi tuyến  [dB/km] Hệ số suy hao  [cm-1] Hằng số lan truyền P0 [KW] Công suất cực đại xung laser vào L [μm] Độ dài lan truyền D [ps/km.nm] Tham số tán sắc DM [ps/km.nm] Tán sắc vật liệu Dw [ps/km.nm] Tán sắc ống dẫn sóng  [rad/s] Tần số góc sóng quang  r, t   [C/m3] Véc tơ mật độ điện tích   [A/m2] Véc tơ mật độ dòng điện j r, t v   [V/m] Véc tơ cường độ điện trường   [C/m2] Véc tơ cảm ứng điện   [A/m] Véc tơ cường độ từ trường   [T] Véc tơ cảm ứng từ P r, t   [C/m2] Véc tơ phân cực điện cảm ứng hR(t) Không thứ nguyên Hàm phản ứng Raman S [ps/km.nm2] Tham số độ dốc tán sắc z [cm] Chiều dài sợi quang 0 [fs] Độ rộng thời gian xung vào Tr Không thứ nguyên Hằng số Raman LD [cm] Chiều dài đặc trưng tán sắc LNL [cm] Chiều dài đặc trưng phi tuyến Lfiss [cm] Chiều dài tách soliton LMI [cm] Chiều dài điều chế không ổn định 2 [ps2/km] Độ tán sắc bậc vận tốc nhóm N Số vơ hướng Số bậc soliton  Khơng thứ ngun Thời gian chuẩn hóa  Khơng thứ ngun Qng đường lan truyền chuẩn hóa 3 Không thứ nguyên Đặc trưng cho hiệu ứng tán sắc bậc S không thứ nguyên Đặc trưng cho hiệu ứng tự dựng xung R Không thứ nguyên Đặc trưng cho hiệu ứng tự dịch chuyển tần số  [μm] Hằng số mạng d [μm] Đường kính lỗ khí Dc [μm] Đường kính lõi E r, t D r, t H r, t B r, t vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 0.1: a) Sợi quang thơng thường b) Một số loại sợi tinh thể quang tử Hình 0.2: Cấu trúc sợi quang thơng thường Hình 0.3: Cấu trúc hình học sợi quang PCF Hình 1.1: Hình dạng hình học tinh thể quang tử (a) 1D (b) 2D (c) 3D 10 Hình 1.2: Sơ đồ mặt cắt PCF lõi đặc [4 - 7] 12 Hình 1.3: Mặt cắt ngang PCF lõi rỗng đầu tiên, với khoảng cách 12 lỗ 4,9 μm đường kính lõi 14,8 μm [4 - 7] Hình 1.4: Các thơng số PCF [7] 13 Hình 1.5: Mơ hình biểu diễn mặt cắt ngang qua (a) sợi quang thông 14 thường [1 - 3] (b) PCF lõi rắn [4 - 7] Hình 1.6: Quá trình chế tạo PCF 17 Hình 1.7: Tiền mẫu PCF (Hình a, b, c, d, e, f) 18 Hình 1.8: Biểu diễn diện tích mode hiệu dụng [28, 31] 21 Hình 1.9: Minh họa giam giữ mát ánh sáng truyền dẫn 26 PCF [34] Hình 1.10: Mất mát uốn cong PCF [36] 27 Hình 1.11: Đồ thị biểu diễn chiết suất tuyến tính n toluen, nitrobenzen, 43 benzen thủy tinh silica nung chảy theo bước sóng λ Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hình học PCF với lõi thẩm thấu hợp chất thơm 47 Hình 2.2: Phần thực chiết suất hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF 49 có số mạng Ʌ = 1,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.3: Phần thực chiết suất hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF 50 có số mạng Ʌ = 1,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.4: Phần thực chiết suất hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF 51 có số mạng Ʌ = 2,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 vii Hình 2.5: Phần thực chiết suất hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF 52 có số mạng Ʌ = 2,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.6: Diện tích mode hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF có 55 số mạng Ʌ = 1,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.7: Diện tích mode hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF có 56 số mạng Ʌ = 1,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.8: Diện tích mode hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF có 57 số mạng Ʌ = 2,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.9: Diện tích mode hiệu dụng phụ thuộc vào bước sóng PCF có 58 số mạng Ʌ = 2,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.10: Tán sắc phụ thuộc vào bước sóng PCF có số mạng 61 Ʌ = 1,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.11: Tán sắc phụ thuộc vào bước sóng PCF có số mạng 62 Ʌ = 1,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.12: Tán sắc phụ thuộc vào bước sóng PCF có số mạng 64 Ʌ = 2,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.13: Tán sắc phụ thuộc vào bước sóng PCF có số mạng 65 Ʌ = 2,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.14: Giam giữ mát phụ thuộc vào bước sóng PCF có số 68 mạng Ʌ = 1,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.15: Giam giữ mát phụ thuộc vào bước sóng PCF có số 69 mạng Ʌ = 1,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.16: Giam giữ mát phụ thuộc vào bước sóng PCF có số 70 mạng Ʌ = 2,0 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Hình 2.17: Giam giữ mát phụ thuộc vào bước sóng PCF có số 71 mạng Ʌ = 2,5 µm thừa số lấp đầy d/Ʌ thay đổi từ 0,3 đến 0,8 viii Hình 2.18: Đặc trưng tán sắc PCF - T chọn để SC 74 Hình 2.19: Đặc trưng tán sắc PCF - B chọn để SC 75 Hình 2.20: Đặc trưng tán sắc mode PCF cho sợi # F1, # F2 # F3 76 Các đường thẳng đứng đứt nét bước sóng bơm: 1030 nm 1560 nm tương ứng Hình 3.1: a) Sự phát triển phổ dọc theo chiều dài sợi; b) Sơ đồ phổ tương 80 ứng xung mở rộng; c) Phổ SC: Cường độ phổ khảo sát cho hai PCF có chiều dài cm 10 cm với tán sắc thường (# I_0,30) Xung đầu vào có độ rộng 350 fs lượng 2,5 nJ cho sợi có chiều dài cm 10 cm Hình 3.2: a) Sự phát triển phổ dọc theo chiều dài sợi; b) Sơ đồ phổ tương 82 ứng xung mở rộng; c) Phổ SC: Cường độ phổ khảo sát cho hai sợi có chiều dài cm 10 cm có tán sắc dị thường (#I_0,35) Xung đầu vào có độ rộng 450 fs lượng nJ Hình 3.3: a) Sự mở rộng SC dọc theo sợi; b) Phổ SC 84 lượng xung khác phạm vi 0,01 nJ - 0,1 nJ mức độ kết hợp tính từ 20 cặp riêng lẻ với nhiễu ngẫu nhiên lượng xung 0,1 nJ, cho # F1 Hình 3.4: a) Sự mở rộng SC dọc theo sợi; b) Phổ SC 86 lượng xung khác phạm vi 0,05 nJ - 0,5 nJ mức độ kết hợp tính từ 20 cặp riêng lẻ với nhiễu ngẫu nhiên lượng xung 0,5 nJ, cho # F2 Hình 3.5: (a) Sự mở rộng SC dọc theo sợi (b) Phổ SC 88 lượng xung khác phạm vi 0,01 nJ - 0,06 nJ mức độ kết hợp tính từ 20 cặp riêng lẻ với nhiễu ngẫu nhiên lượng xung 0,06 nJ, cho # F3 95 #f3 cung cấp hệ số phi tuyến thấp sợi #f2 có hai ZDW bước sóng 1200 nm 3000 nm Trong cấu trúc chúng tơi sử dụng sử dụng laser chuẩn có thị trường, có bước sóng bơm λp = 1560 nm, có độ rộng xung τ0 = 90 fs, lượng xung bơm thay đổi 0,2 nJ; 0,5 nJ; nJ chiều dài sợi chọn L = cm SG thể (Hình 3.8) Kết cho thấy, với lượng xung đầu vào cao (cao 0,4 nJ), tách soliton sóng tán sắc đóng góp việc mở rộng quang phổ Như trường hợp #f2, băng thông quang phổ SC ổn định với thay đổi lượng xung đầu vào (Hình 3.8 a, b) Đối với lượng xung đầu vào nJ, tham số phi tuyến #f thể (Bảng 3.2), Lfiss = 0,55 cm, phù hợp với liệu mơ tả (Hình 3.8c) Sự tách soliton xảy điểm lan truyền này, dẫn đến phổ mở rộng phạm vi 600 nm - 3500 nm (trên ZDWs) Bảng 3.2 Các đặc trưng phi tuyến #f3 P0 [kW] γ [W–1∙m–1] N LD [cm] LNL [cm] Lfiss [cm] -0,0484 0,0494 0,054 0,55 10 LMI [cm] 0,87 Cường độ phổ (dB) Năng lượng xung đầu vào(nJ) 37 β2 [ps2/m] a Bước sóng (nm) Cường độ phổ (10 dB/vạch) 96 Bước sóng (nm) Bước sóng (nm) Cường độ phổ (dB) b c Khoảng cách (cm) Thời gian (ps) Hình 3.8: (a) Sự mở rộng SG #f3 cho lượng xung đầu vào khác cho cm lan truyền (b) Phổ SC cho lượng xung đầu vào khác mức độ kết hợp bậc tính tốn với 20 cặp xung riêng lẻ có nhiễu ngẫu nhiên, cho #f3 (c) Sự mở rộng trình truyền xung #f3 hàm độ dài lan truyền với lượng xung đầu vào 3,0 nJ phổ xung ba vị trí khác dọc theo sợi 97 KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương nghiên cứu SG PCF lõi rỗng thẩm thấu hợp chất thơm Kết thu sau: - Đã nghiên cứu SG PCF - T cho hai cấu trúc có số mạng μm, thừa số lấp đầy d/Λ = 0,3 0,35 lõi toluen có đường kính 3,34 μm 3,23 μm, có tán sắc phẳng vùng hồng ngoại gần Kết tạo SG kết hợp mở rộng vùng bước sóng từ 1,0 μm đến 1,7 μm mẫu sợi dài cm với laser sợi femto giây chuẩn - Đã nghiên cứu SG PCF - N cho ba cấu trúc sợi quang #F1, #F2 #F3 Kết chứng minh tính khả thi mở rộng SG kết hợp Đối với cấu trúc đầu tiên, thu SG phạm vi từ 0,8 μm đến 1,8 μm, cấu trúc thứ hai phạm vi từ 0,8 μm đến 2,1 μm cấu trúc thứ ba trong phạm vi từ 1,3 μm đến 2,3 μm Năng lượng xung nằm khoảng 0,06 nJ đến 0,5 nJ khoảng thời gian xung 90 fs 120 fs Đối với tất cấu trúc, SG hình thành centimet truyền ánh sáng thuận tiện để sử dụng đoạn sợi ngắn Sợi đề xuất khả thi tốt cho tất nguồn sợi SG tạo thành thay hấp dẫn cho sợi lõi thủy tinh, tính phi tuyến nitrobenzen cao đáng kể so với silica - Đã nghiên cứu SG PCF - B cho ba cấu trúc sợi quang #f1, #f2 #f3 Cả ba cấu trúc sử dụng với xung có bước sóng trung tâm 1560 nm độ rộng xung 90 fs Sợi #f1, với số mạng Λ = 1,5 µm thừa số lấp đầy f = 0,45, có đặc tính tán sắc thường cung cấp SG trải rộng phạm vi 700 nm - 2000 nm động lực học 15 dB lượng xung 3,0 nJ Sợi #f2 (Λ = 1,5 µm, f = 0,6) cho phép SG chế độ tán sắc dị thường dải 600 nm - 2600 nm động lực học 30 dB bơm với lượng xung thấp 1,0 nJ Sợi #f3 (Λ = 2,5 µm, f = 0,6) cung cấp SG chế độ tán sắc dị thường dải 600 nm 3500 nm động lực học 30 dB bơm với xung 2,0 nJ 98 KẾT LUẬN CHUNG Luận án nghiên cứu SG PCF lõi rỗng thẩm thấu hợp chất thơm Kết luận án thu thể sau:  Đã nghiên cứu vấn đề tổng quan PCF dẫn mơ hình vật lý cho SG Đồng thời nghiên cứu số tính chất vật lý silica hợp chất gồm: toluen (C6H5CH3), nitrobenzen (C6H5NO2) benzen (C6H6)  Đã nghiên cứu thiết kế cấu trúc PCF với chất silica, có lõi rỗng thẩm thấu hợp chất thơm, có lớp vỏ gồm lỗ khí xếp thành mạng lục giác đường kính lỗ khí thay đổi Đã nghiên cứu ảnh hưởng bước sóng, tham số cấu trúc (đường kính lỗ khí, thừa số lấp đầy số mạng) lên đại lượng đặc trưng PCF Từ đó, xác định cấu trúc tối ưu cho đặc trưng tán sắc PCF lõi rỗng thẩm thấu hợp chất thơm để ứng dụng cho SG Đối với PCF - T, có hai cấu trúc sợi tối ưu số mạng Λ = µm, với thừa số lấp đầy d/Λ 0,3 0,35 Đối với PCF - B, có ba cấu trúc sợi tối ưu #f1, #f2 #f3 Trong đó, #f1 có số mạng Ʌ = 1,5 µm thừa số lấp đầy f = d/Λ = 0,45; #f2 có số mạng Ʌ = 1,5 µm thừa số lấp đầy f = 0,6; #f3 có số mạng Ʌ = 2,5 µm f = 0,6 Đối với PCF - N, có ba cấu trúc sợi tối ưu #F1, #F2 #F3 Trong đó, #F1 có số mạng Λ = 1,0 µm thừa số lấp đầy f = d/Λ = 0,8; #F2 có số mạng Λ = 1,5 µm thừa số lấp đầy f = d/Λ = 0,4; # F3 có số mạng Λ = 1,5 μm thừa số lấp đầy f = d/Λ = 0,8  Đã nghiên cứu SG cấu trúc tối ưu tán sắc PCF - T, PCF - N PCF - B Đối với PCF - T, tạo SG kết hợp mở rộng vùng bước sóng từ 1,0 μm đến 1,7 μm mẫu sợi dài cm với laser sợi femto giây chuẩn Đối với PCF - N, chứng minh tính khả thi mở rộng SG kết hợp Trong đó, cấu trúc thu SG phạm vi từ 0,8 μm đến 1,8 μm, cấu trúc thứ hai phạm vi từ 0,8 μm đến 2,1 μm cấu trúc thứ ba trong 99 phạm vi từ 1,3 μm đến 2,3 μm Năng lượng xung nằm khoảng 0,06 nJ đến 0,5 nJ khoảng thời gian xung 90 fs 120 fs Cả ba cấu trúc tối ưu PCF - N, SG hình thành centimet truyền ánh sáng, thuận tiện để sử dụng đoạn sợi ngắn  Đề xuất số PCF tạo siêu liên tục với chi phí thấp Đối với cấu trúc tối ưu PCF - B sử dụng xung có bước sóng trung tâm 1560 nm độ rộng xung 90 fs Sợi #f1, SG trải rộng phạm vi 700 nm - 2000 nm động lực học 15 dB lượng xung 3,0 nJ Sợi #f2, SG dải 600 nm - 2600 nm động lực học 30 dB bơm với lượng xung thấp 1,0 nJ Sợi #f3, SG dải 600 nm - 3500 nm động lực học 30 dB bơm với xung 2,0 nJ 100 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ I Các báo cơng bố quốc tế tạp chí nằm danh mục ISI [1] Lanh Chu Van, Hoang Van Thuy, Van Cao Long, Krzysztof Borzycki, Khoa Dinh Xuan, Vu Tran Quoc, Marek Trippenbach, Ryszard Buczyński and Jacek Pniewski, “Optimization of optical properties of photonic crystal fibers infiltrated with chloroform for supercontinuum generation,” Laser Physics, vol 29, 2019 [2] Lanh Chu Van, Van Thuy Hoang, Van Cao Long, Krzysztof Borzycki, Khoa Dinh Xuan, Vu Tran Quoc, Marek Trippenbach, Ryszard Buczyński and Jacek Pniewski, “Supercontinuum generation in photonic crystal fibers infiltrated with nitrobenzene,” Laser Phys, vol 30, 2020 II Các báo công bố tạp chí chuyên ngành nước [3] Vu Tran Quoc, Minh Nguyen Thị, Ngoc Vo Thi Minh, Hoang Nguyen Thai, Hai Le Phu, Khoa Đoan Quoc, Khoa Đinh Xuân, Lanh Chu Van, “Mô ảnh hưởng nhiệt độ đường kính tồn phần lên dải tán sắc gần khơng sợi lõi suspended với nước,” Tạp chí khoa học Đại học Vinh, Tập 46, Số 1A, tr 78-84, 2017 [4] Vu Tran Quoc, Trang Chu Thi Gia, Minh Le Van, Thuy Nguyen Thi, Phuong Nguyen Thi Hong, Khoa Doan Quoc, Khoa Dinh Xuan, Bao Le Xuan, Lanh Chu Van, Ngoc Vo Thi Minh, “The feature properties of photonic crystal fiber with hollow core filled nitrobenzene,” Communications in Physics, vol 30, 2020 [5] Thuy Thi Nguyen, Trang Thi Gia Chu, Minh Van Le, Vu Quoc Tran, Khoa Quoc Doan, Khoa Xuan Dinh, Lanh Van Chu, Tran Tran Bao Le, “Numerical Analysis of the Characteristics of Glass Photonic Crystal Fibers Infiltrated with Alcoholic Liquids,” Communications in Physics, vol 30, 2020 [6] Vu Nguyen Quang, Linh Dang Thuy, Vu Tran Quoc, Khoa Dinh Xuan, Ha Le Thi Kim, Thu Nguyen Dinh, Yen Nguyen Thi Hong, Hai Nguyen Hong, Minh Dau Van, and Lanh Chu Van, “Comparison of characteristics quantities of 101 photonic crystal fiber with hollow core infiltrated Nitrobenzene and Toluene at 1064nm for supercontinuum generation,” Tạp chí Nghiên cứu Khoa học kỹ thuật Công nghệ Quân sự, vol 61, pp 183-188, 2019 III Các báo đăng kỉ yếu hội thảo Quốc gia [7] Vu Tran Quoc, Khoa Dinh Xuan, Nhat Thai Dang, Linh Thuy Dang, Lanh Chu Van, Quy Ho Quang, “Influence of geometrical parameters and temperature on the ZDWs of PCF infiltrated with water,” Advances in Applied and Engineering Physics - CAEP V, pp 328-334, 2018 [8] Vu Tran Quoc, Khoa Dinh Xuan, Doan Quoc Khoa, Vo Thi Minh Ngoc, Quy Ho Quang, Lanh Chu Van “Optimization on structure parameters of photonic crystal fiber and liquyd in the aren group infiltrated in the core of the photonic crystal fiber for supercontinuum generation,” Tạp chí Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, pp 333, 2018 [9] Linh Thuy Dang , Huyen Ngoc Phan, Vu Quang Nguyen, Huong Lan Nguyen, Vu Tran Quoc, Khoa Dinh Xuan, Lanh Van Chu, “Optimization of characteristic parameters of photonic crystal fiber with core infiltrated by Carbon disulfide liquid for supercontinuum generation,” Advances in Applied and Engineering Physics - CAEP V, pp 206-211, 2018 [10] Nhat Thai Dang, Linh My Nguyen, Chi Linh Dang, Trang Thi Nguyen, Vu Tran Quoc, Khoa Dinh Xuan, Lanh Van Chu, “Ohotonic crystal fiber with core infiltrated Carbon tetrachloride for nonlinear effects generation,” Advances in Applied and Engineering Physics - CAEP V, pp 200-205, 2018 IV Các báo gửi đăng [11] Lanh Chu Van, Van Thuy Hoang, Van Cao Long, Krzysztof Borzycki, Khoa Dinh Xuan, Vu Tran Quoc, Marek Trippenbach, Ryszard Buczyński, and Jacek Pniewski, “Analysis of supercontinuum generation in photonic crystal fibers with benzene-infiltrated core,” Optical Fiber Technology, 2020 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Leon-Garcia and I Widjaja Communication Networks McGraw-Hill, New York, 2004 [2] B St Arnaud et al., “Customercontrolled and-managed optical networks,” J Lightwave Technology, vol 21, pp 2804-2810, 2003 [3] M L Jones, “Optical networking standards,” J Lightwave Technology, vol 22, pp 275-280, 2004 [4] J C Knight et al., “All-silica single-mode optical fiber with photonic crystal cladding,” Optics Letters, vol 21, pp 1547-1549, 1996 [5] J C Knight, “Photonic crystal fibers,” Nature, vol 424, pp 847-851, 2003 [6] R Buczynski et al., “Dispersion management in soft glass all-solid photonic crystal fibres,” Opto-Electron Rev, vol 20, pp 207-215, 2012 [7] J M Dudley et al., “Supercontinuum generation in photonic crystal fiber,” Rev Mod Phys, vol 78, pp 1135-1184, 2006 [8] Tian Hong-da et al., “Effect of the structural parameters of photonic crystal fibers on propagation characteristics,” The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications, vol 16, pp 89-93, 2009 [9] J Fini, “Design of solid and microstructure fibres for suppression of higher-order modes,” Opt Express, vol 13, pp 3477-3490, 2005 [10] M Y Chen, “All-solid silica-based photonic crystal fibres,” Opt Commun, vol 266, pp 151-158, 2006 [11] M Ebnali-Heidari et al., “Dispersion engineering of photonic crystal fibers by means of fluidic infiltration,” J Mod Opt, vol 59, pp 1384-1390, 2012 [12] M Vieweg et al., “Ultrafast nonlinear optofluidics in selectively liquidfilled photonic crystal fibers,” Opt Express, vol 18, pp 2523-2524, 2010 103 [13] P S Maji and P R Chaudhuri, “Design of ultra large negative dispersion PCF with selectively tunable liquid infiltration for dispersion compensation,” Opt Commun, vol 325, pp 134-143, 2014 [14] S Kedenburg et al., “Nonlinear refractive indices of nonlinear liquids: wavelength dependence and influence of retarded response,” Appl Phys B, vol 117, pp 803-816, 2014 [15] S Kedenburg et al., “Towards integration of a liquid-filled fiber capillary for supercontinuum generation in the 1,2-2,4 μm range,” Opt Express, vol 23, pp 82818289, 2015 [16] Md Faizul Huq Arif et al., “Design and optimization of photonic crystal fiber for liquid sensing applications,” Photonic Sensors, vol 6, pp 279-288, 2016 [17] R Zengerle and Phuong Chi Hoang, “Wide-angle beam refocusing using negative refraction in non-uniform photonic crystal waveguides,” Opt Express, vol 13, pp 5719-5730, 2005 [18] R Zengerle and Phuong Chi Hoang, “All-angle beam refocusing in non-uniform triangular photonic crystal waveguides,” J Opt Soc Am B, vol 24, pp 997-1003, 2007 [19] Chi Thuy Do, “Nghiên cứu chế tạo tính chất quang tinh thể quang tử chứa tâm phát xạ,” Đề tài cấp Bộ, 2009 [20] Huy Bui, “Nghiên cứu chế tạo cảm biến quang học sở tinh thể quang tử chiều ứng dụng lĩnh vực sinh-hóa,” Đề tài Nafosted, Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2015 [21] Hai Hoang Nguyen et al., “A Novel Defected Elliptical Pore Photonic Crystal Fiber with Ultra-flattened Dispersion and Low Confinement Losses,” IEICE Trans, vol 90, pp 1627-1633, 2007 [22] Hai Hoang Nguyen et al., “A unique approach in ultra-flattened dispersion photonic crystal fibers containing elliptical air-holes,” Opt Review, vol 15, pp 91-96, 2008 104 [23] Hai Hoang Nguyen et al., “A Novel Photonic Crystal Fiber Design for Large Effective Area and High Negative Dispersion,” IEICE Trans, vol 91, pp 113-116, 2008 [24] Hai Hoang Nguyen et al., “Broadband Nearly-Zero Ultra-Flattened Dispersion Single Mode Index Guiding Holey Fiber,” Opt Review, vol 16, pp 350-353, 2009 [25] Lanh Van Chu et al., “Optimization of optical properties of photonic crystal fibers infiltrated with chloroform for supercontinuum generation,” Laser Phys, vol 29, 2019 [26] A Bozolan et al., “Supercontinuum generation in a water-core photonic crystal fiber,” Optics Express, vol 16, 2008 [27] R Buczynski, “Photonic Crystal Fibers,” Acta physica Polonica A, vol 106, pp 141-147, 2004 [28] F Poli et al Photonic crystal fibers: properties and applications Springer Science & Business Media, 2007 [29] J D Joannopoulos et al Photonic Crystals Princeton University Press, 2008 [30] https://physics.stackexchange.com/ [31] N A Mortensen, “Effective area of photonic crystal fibers”, Optics Express, vol 10, pp 341-348, 2002 [32] Mario F S Ferreira Nonlinear effects in optical fibers John Wiley & Sons, Inc All rights reserved, 2011 [33] Y E Monfared et al., “Confinement loss in hexagonal lattice photonic crystal fibers,” Optik-International Journal for Light and Electron Optics, vol 124, pp 70497052, 2013 [34] V Finazzi et al., “The role of confinement loss in highly nonlinear silica holey fibers,” Photonics Technology Letters, pp 1246-1248, 2003 [35] J Vijay and M Sabir, “Low-Flattened Dispersion Hexagonal Photonic Crystal Fiber With Low Confinement Loss,” International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol 3, pp 153-158, 2013 105 [36] J C Baggett et al., “Understanding bending losses in holey optical fibers,” Optics Communications, vol 227, pp 317-335, 2003 [37] G P Agrawal Nonlinear Fiber Optics Academic Press, Boston, 2007 [38] J M Dudley et al., “Supercontinuum generation in photonic crystal fiber,” Rev Mod Phys, vol 78, pp 135-1184, 2006 [39] R DeSalvo et al., “Infrared to ultraviolet measurements of two-photon absorption and n2 in wide bandgap solids,” J Quantum Electron, vol 32, pp 1324-1333, 1996 [40] E T J Nibbering et al., “Measurement of the nonlinear refractive index of transparent materials by spectral analysis after nonlinear propagation,” Optics Communications, vol.119, pp 479-484, 1995 [41] S Couris et al., “An experimental investigation of the nonlinear refractive index (n2) of carbon disulfide and toluene by spectral shearing interferometry and z-scan techniques,” Chem Phys Lett, vol 369, pp 318-324, 2003 [42] R Zhang et al., “Theoretical design of a liquid-core photonic crystal fiber for supercontinuum generation,” Opt Express, vol 14, pp 6800-6812, 2006 [43] P Zhao et al., “Temporal and polarization dependence of the nonlinear optical response of solvents,” Optica, vol 5, pp 583-594, 2018 [44] K Moutzouris et al., “Dispersive and thermo-optic properties of twelve organic solvents in the visible and near-infrared,” Appl Phys B, vol 116, pp 617-622, 2014 [45] F E Seraji and F Asghari, “Determination of Refractive Index and Confinement Losses in Photonic Crystal Fibers Using FDFD Method: A Comparative Analysis,” International Journal of Optics and Photonics, vol 3, 2009 [46] C Martelli et al., “Refractive index measurement within a photonic crystal fibre based on short wavelength diffraction,” Sensors, vol 7, pp 2492-2498, 2007 [47] A Ferrando et al., “Guiding Mechanism in Photonic Crystal Fibers,” Optics and Photonics News, vol 11, pp 32-33, 2000 106 [48] B Dabas and R K Sinha, “Dispersion characteristic of hexagonal and square lattice chalcogenide As2Se3 glass photonic crystal fiber,” Opt Commu, vol 283, pp 1331-1337, 2010 [49] S Olyaee and F Taghipour, “A new design of photonic crystal fiber with ultraflattened dispersion to simultaneously minimize the dispersion and confinement loss,” Journal of Physics conference series, 2011 [50] N Karasawa, “Dispersion properties of liquid-core photonic crystal fibers,” Applied Optics, vol 51, pp 5259-5265, 2012 [51] J Pniewski et al., “Dispersion engineering in nonlinear soft glass photonic crystal fibers infiltrated with liquids,” Applied Optics, vol 55, pp 5033-5040, 2016 [52] N Naddi et al., “Dispersion and Effective Area of Air Hole Containing Photonic Crystal Fibres,” IOSR J Electron Commun Engine, vol 12, pp 09-12, 2017 [53] Khoa Dinh Xuan et al., “Influence of temperature on dispersion properties of photonic crystal fibers infiltrated with water,” Opt Quant Electron, vol 49, 2017 [54] F Koohi-Kamalia et al., “Designing a dual-core photonic crystal fiber coupler by means of microfluidic infiltration,” International Journal of Optics and Photonics, vol 6, 2012 [55] Harikesavan Thenmozhi et al., “D-glucose sensor using photonic crystal fiber,” Optik, vol 145, pp 489-494, 2017 [56] Shengnan Liu et al., “Liquid-filled simplified hollow-core photonic crystal fiber,” Optics & Laser Technology, vol 64, pp 140-144, 2014 [57] Quang Dinh Ho et al., “Optimization of optical properties of photonic crystal fibers infiltrated with carbon tetrachloride for supercontinuum generation with subnanojoule femtosecond pulses,” Applied Optics, vol 57, pp 3738-3746, 2018 [58] D Churin et al., “Mid-IR supercontinuum generation in an integrated liquid-core optical fiber filled with CS2,” Optical Materials Express, vol 3, pp 1358-1364, 2013 [59] Lumerical Mode Solutions, 2016 107 [60] H Lim and F W Wise, “Control of dispersion in a femtosecond ytterbium laser by use of hollow-core photonic bandgap fiber,” Opt Expr, vol 12, pp 2231-2235, 2004 [61] C J Engelbrecht et al., “Ultra-compact fiber-optic two-photon microscope for functional fluorescence imaging in vivo,” Opt Expr, vol 16, pp 5556-5564, 2008 [62] NKT Photonics, HC-1060-02, “Hollow core photonic bandgap fiber for 1060 nm range applications,” [Online].vailable:https://www.nktphotonics.com/wpcontent/uploads/sites/3/2015/01/ HC-1060.pdf?1516805273, [Date of access: 22.02.2018] [63] F Guichard et al., “Nonlinear compression of high energy fiber amplifier pulses in air-filled hypocycloid-core Kagomé fiber,” Opt Expr, vol 23, pp 7416-7423, 2015 [64] Vu Quoc Tran et al., “The feature properties of photonic crystal fiber with hollow core filled nitrobenzene,” Communications in Physics, vol 30, 2020 [65] K M Hilligsoe et al., “Initial steps of supercontinuum generation in photonic crystal fibers,” J Opt Soc Am B, vol 20, pp 1887-1893, 2003 [66] J M Dudley et al., “Supercontinuum generation in air-silica microstructured fibers with nanosecond and femtosecond pulse pumping,” J Opt Soc Am B, vol 19, pp 765-771, 2002 [67] O P Kulkarni et al., “Supercontinuum generation from ∼1.9 to 4.5 μmin ZBLAN fiber with high average power generation beyond 3.8 μm using a thuliumdoped fiber amplifier,” J Opt Soc Am B, vol 28, pp 2486-2498, 2011 [68] F Omenetto et al., “Spectrally smooth supercontinuum from 350 nm to μm in subcentimeter lengths of soft-glass photonic crystal fibers,” Opt Express, vol 14, pp 4928-4934, 2006 [69] A Fedotov et al., “Spectral transformation of femtosecond Cr:forsterite laser pulses in a flint-glass photonic-crystal fiber,” Appl Opt, vol 45, pp 6823-6830, 2006 [70] Y Yu et al., “Mid-infrared supercontinuum generation in chalcogenides,” Opt Mater Express, vol 3, pp 1075-1086, 2013 108 [71] M Vieweg et al., “Ultrafast nonlinear optofluidics in selectively liquid-filled photonic crystal fibers,” Optics Express, vol 18, pp 25232-25240, 2010 [72] P S Maji and P R Chaudhuri, “Supercontinuum generation in ultra-flat near zero dispersion PCF with selective liquid infiltration,” Optik, vol 125, pp 5986-5992, 2014 [73] S Kedenburg et al., “Towards integration of a liquid-filled fiber capillary for supercontinuum generation in the 1,2-2,4 μm range,” Optics Express, vol 23, pp 82818289, 2015 [74] Hieu Van Le et al., “Application of ethanol infiltration for ultra-flattened normal dispersion in fused silica photonic crystal fibers,” Laser Physics, vol 28, 2018 [75] J M Dudley and J R Taylor, “Supercontinuum Generation in Optical Fibers (Cambridge: Cambridge University Press),” 2010 [76] D Hollenbeck and C D Cantrell, “Multiple-vibrationalmode model for fiberoptic Raman gain spectrum and response function”, J Opt Soc Am B, vol 19, pp 2886-2892, 2002 [77] G Fanjoux et al., “Supercontinuum generation by stimulated Raman-Kerr scattering in a liquid-core optical fiber,” J Opt Soc Am B, vol 34, pp 1677-1683, 2017 [78] P Zhao et al., “Nonlinear refraction dynamics of solvents and gases,” Proc SPIE, 2016 [79] G Sobon et al., “Ultra-broadband dissipative soliton and noise-like pulse generation from a normal dispersion mode-locked Tmdoped all-fiber laser,” Opt Express, vol 24, pp 6156-6161, 2016 [80] P Zhao et al., “Nonlinear refraction dynamics of solvents and gases,” Proceedings, vol 9731, 2016 [81] J M Udley and S Coen, “Coherence properties of supercontinuum spectra generated in photonic crystal and tapered optical fibers,” Optics Letters, vol 27, pp 1180-1182, 2002 109 [82] A L Gaeta, “Nonlinear propagation and continuum generation in microstructured optical fibers,” Opt Lett, vol 27, pp 924-926, 2002 [83] A M Heidt et al., “Limits of coherent supercontinuum generation in normal dispersion fibers,” J Opt Soc Am B, vol 34, pp 764-775, 2017 [84] T X Tran and F Biancalana, “Dynamics and control of the early stage of supercontinuum generation in submicron-core optical fibers,” Phys Rev A, vol 79, 2009 [85] F Wang et al., “Experimental observation of breathing solitons and a third harmonic in a tapered photonic crystal fiber,” Laser Phys, vol 28, 2018 [86] A M Heidt et al., “Coherent octave spanning near-infrared and visible supercontinuum generation in all-normal dispersion photonic crystal fibers,” Opt Express, vol 19, pp 3775-3787, 2011 [87] Lanh Van Chu et al., “Optimization of optical properties of photonic crystal fibers infiltrated with chloroform for supercontinuum generation,” Laser Physics, vol 29, 2019 [88] Lanh Van Chu et al., “Supercontinuum generation in photonic crystal fibers infiltrated with nitrobenzene,” Laser Phys, vol 30, 2020 ... VINH NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG TÁN SẮC CỦA SỢI TINH THỂ QUANG TỬ MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƯỢC THẨM THẤU CÁC CHẤT LỎNG ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG PHÁT SIÊU LIÊN TỤC LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: QUANG. .. cứu đặc trưng tán sắc sợi tinh thể quang tử mạng lục giác thẩm thấu chất lỏng định hướng ứng dụng phát siêu liên tục? ?? hoàn thiện Tôi xin cam đoan kết luận án trung thực, chưa có luận án khác, nội... 2.3.3 Đặc trưng tán sắc 60 2.3.4 Đặc trưng giam giữ mát 67 2.4 Tối ưu tham số cấu trúc PCF đặc trưng tán sắc để ứng dụng phát siêu liên tục 72 KẾT LUẬN CHƯƠNG 77 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÁT SIÊU LIÊN TỤC