Luận án tiến sĩ vật lý khảo sát quá trình lan truyền xung cực ngắn trong sợi quang tinh thể

i L CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân tôi, dƣới hƣớng dẫn GS.TS Đinh Xuân Khoa TS Bùi Đình Thuận Các kết đƣợc công bố luận án đảm bảo tính trung thực đƣợc cơng bố t p ch khoa học nƣớc quốc tế c uy t n c gi u Đỗ Thanh Thùy ii L CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến GS TS Đinh Xuân Khoa TS Bùi Đình Thuận tận tình hƣớng dẫn, định hƣớng nghiên cứu, cung cấp tài liệu, tháo gỡ kh khăn, giúp đỡ nhiều mặt kiến thức nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn phịng Đào t o Sau đ i học, Viện Sƣ ph m Tự nhiên thầy, cô giáo đồng nghiệp ngành Vật lý trƣờng Đ i học Vinh giúp đỡ t o điều kiện thuận lợi đ ng g p nhiều ý kiến quý báu để hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân yêu ruột thịt, anh em b n bè động viên t o điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Với khả c h n, c nhiều cố gắng song luận án không tránh khỏi khiếm khuyết Tác giả k nh mong đƣợc góp ý thầy cô giáo b n bè gần xa Xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận án iii DAN MỤC CÁC T V T TẮT DÙN TRON LU N ÁN PCF Photonic crystal fiber - Sợi tinh thể quang tử SC Super continuum - Siêu liên tục SCG GVD Spontanneously generated coherence - Độ kết hợp đƣợc t o phát x tự phát Group velocity dispersion - Tán sắc vận tốc nhóm SM Single mode - Sợi quang đơn mode STIN Step index - Chiết suất phân bậc GRIN Graded index - Chiết suất thay đổi liên tục FWM Fourwave mixing - Trộn sóng XPM Cross-phase modulation - Hiệu ứng biến điệu pha chéo SPM Self-phase modulation - Hiệu ứng tự biến điệu pha ZDW Zero dispersion wavelength - Bƣớc sóng có tán sắc khơng SBS Stimulated Brillouin scattering - Tán x Brillouin cƣỡng SRS Stimulated Raman scattering - Tán x Raman cƣỡng MM-STIN Multi-STIN - Sợi đa mode chiết suất nhảy bậc MM-GRIN Multi-GRIN - Sợi đa mode c chiết suất giảm dần PBG Photonic band gap - Vùng cấm quang CW Continuous wave - sóng liên tục DW Dispersion wave - Sóng tán sắc DOS Density of state - Mật độ tr ng thái HC-PCF PCF - hollow core - Sợi có lõi rỗng tâm cấu trúc TOD Third optical dispersion - Tán sắc quang bậc ba PMD Polarized dispersion mode - Tán sắc mốt phân cực TIR Total internal reflection - Phản x nội toàn phần ESM Endlessly single - mode - Vô h n đơn mode RIFS The Raman - induced frequency shift - Dịch tần Raman cảm ứng iv DAN K T0 i u MỤC CÁC K U DÙN TRON Đ nv [s] N LU N ÁN a Độ rộng xung n không thứ nguyên Chiết suất tuyến t nh neff không thứ nguyên Chiết suất hiệu dụng  [dB/km] γ [(W.km)-1]  [cm-1] Hằng số lan truyền k [cm-1] Số s ng , 0 [μm] Bƣớc s ng ánh sáng P0 [KW] Công suất cực đ i xung laser vào n [psn/km] D [ps/km.nm] Tham số tán sắc DM [ps/km.nm] Tán sắc vật liệu Dw [ps/km.nm] Tán sắc ống dẫn s ng  [rad/s] Tần số g c s ng quang  [rad/s] Độ lệch tần c 2,998  108 m/s L [μm] Độ dài lan truyền ZD [μm] Bƣớc s ng tán sắc không b Hệ số suy hao Hệ số phi tuyến Hệ số tán sắc bậc n Vận tốc ánh sáng chân không không thứ nguyên Hằng số lan truyền chuẩn hóa S [ps/km.nm2] B Bit/s Tốc độ b t Aeff [μm2] Diện t ch mode hiệu dụng  [μm] Hằng số m ng d [μm] Đƣờng k nh lỗ vòng Tham số độ dốc tán sắc v hi Đ nv N a d’ [μm] Đƣờng k nh lỗ vòng l i RC [μm] Bán k nh cong tới h n z [cm] Chiều dài sợi quang  (r , t ) - Mật độ điện tích j(r , t) - Mật độ dòng điện E r , t  - Véc tơ cƣờng độ điện trƣờng D r , t  - Véc tơ cảm ứng điện H r , t  - Véc tơ cƣờng độ từ trƣờng B r , t  - Véc tơ cảm ứng từ   - Véc tơ phân cực điện cảm ứng 0 8,85  10-12 F/m Độ điện thẩm chân không μ0 1,26  10-6 H/m Độ từ thẩm chân không P r, t hR(t) - Hàm phản ứng Raman 0 [fs] Độ rộng thời gian xung vào LN [cm] Chiều dài đặc trƣng phi tuyến LD [cm] Chiều dài đặc trƣng tán sắc N số vô hƣớng Số bậc soliton  không thứ nguyên Thời gian chuẩn h a  khơng thứ ngun Qng đƣờng lan truyền chuẩn hóa 3 không thứ nguyên Đặc trƣng cho hiệu ứng tán sắc bậc S không thứ nguyên Đặc trƣng cho hiệu ứng tự dựng xung R không thứ nguyên Đặc trƣng cho hiệu ứng tự dịch chuyển tần số vi DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ Bảng 1.1 T m lƣợc trình phát triển sợi PCF 10 Hình 1.1 Cấu t o sợi quang thông thƣờng 11 Hình 1.2 Mơ tả sợi quang tinh thể 12 Hình 1.3 Sơ đồ truyền sóng sợi quang tử PCFs 13 Hình 1.4 Cấu trúc lớp vỏ DOS tƣơng ứng với lỷ lệ chứa khí khác 16 Hình 1.5 Sự truyền ánh sáng sợi quang STIN 17 Hình 1.6 Sự truyền ánh sáng sợi quang GRIN 18 Hình 1.7 Truyền ánh sáng sợi SM, sợi MM STIN sợi MM GRIN 19 Hình 1.8 Phân lo i lo i sợi tinh thể quang tử theo cấu trúc 21 Hình 1.9 Đồ thị biểu diễn chiết suất, chiết suất nhóm thủy tinh 27 Hình 1.10 Sự biến đổi b đ o hàm số d(Vb)/dV số Vd2(Vb)/dV2 vào tham số V 30 Hình 1.11 Các đặc t nh suy hao theo bƣớc sóng sợi quang 36 Hình 1.12 Mơ tả suy hao uốn cong theo lý thuyết tia 39 Hình 1.13 Trƣờng mode đo n sợi bị uốn cong 40 Hình 1.14 Diện tích mode hiệu dụng 42 Hình 2.1 Lan truyền xung Hyperbolic với β3 = 0,1 ps3/km qua khoảng cách  = 12 59 Hình 2.2 (a) Sự thay đổi hình d ng xung (b) Sự thay đổi phổ xung trình lan truyền sợi quang Trong đ N = khoảng cách lan truyền z = 1,2 LD 3 = 0,02, S = R = 61 Hình 2.3 (a) Sự thay đổi hình d ng xung (b) Sự thay đổi phổ xung trình lan truyền sợi quang Trong đ N = khoảng cách lan truyền z = 1,2 LD 3 = - 0,02; S = R = 63 vii Hình 2.4 (a) Sự thay đổi hình d ng xung (b) Sự thay đổi phổ xung trình lan truyền sợi quang Trong đ N = 3,2 khoảng cách lan truyền z = LD 3 = 0,02; 4 = 0,0005 64 Hình 2.5 Ảnh hƣởng tán x Raman lên soliton 67 Hình 2.6 Ảnh hƣởng tán x Raman lên trình lan truyền soliton bậc ba 68 Hình 2.7 Ảnh hƣởng tƣợng tự dựng xung tự điều chế pha lên trình lan truyền xung cực ngắn 69 Hình 2.8 Lan truyền xung đầu vào hyperbol với tham số công suất N = 69 Hình 2.9 Lan truyền xung đầu vào hyperbol với tham số công suất N = 70 Hình 3.1 Sơ đồ tiến triển phát siêu liên tục PCF 75 Hình 3.2 (a) Mặt cắt sợi PCF đề xuất (b) Phân bố hai chiều mode t i bƣớc sóng 1,56 m 76 Hình 3.3 Đƣờng tán sắc vận tốc nhóm sợi PCF PBG 08 có lỗ chứa ethanol (màu đỏ) PCF PBG 08 với lỗ khí (xanh) ứng với d = d’= µm 78 Hình 3.4 (a) Đƣờng cong tán sắc sợi PCF - ethanol với đƣờng kính lỗ d khác nhau; (b) Phụ thuộc bƣớc sóng có tán sắc vào đƣờng kính lỗ d 79 Hình 3.5 Phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng hệ số phi tuyến vào đƣờng kính d t i bƣớc sóng 1,560 m 81 Bảng 3.1 Giá trị hệ số tán sắc βm theo khai triển Taylor PCF PBG 08 - ethanol t i bƣớc sóng 1560 nm 84 Hình 3.6 Sự thay đổi phổ xung t i z =10cm t nh đến số h ng tán sắc bậc cao khác 85 Hình 3.7 Đƣờng cong tán sắc thu đƣợc phƣơng pháp FE (màu đen) phù hợp với khai triển Taylor đến β10 86 Hình 3.8 Sự thay đổi hình d ng phổ xung hyperbolic secant theo khoảng cách lan truyền ứng với công suất đầu vào 10 kW 87 viii Hình 3.9 Ảnh hƣởng tham số d lên độ mở rộng xung 88 Hình 3.10 Sự thay đổi hình d ng phổ xung hyberbol secant theo khoảng cách lan truyền (d = 1,2 μm; d = 2,4 μm; d = 2,6 μm) 89 Hình 3.11 Sự thay đổi hình d ng phổ xung theo khoảng cách lan truyền ứng với P0 = kW (hình a), P0 = kW (hình b) P0 = 12 kW (hình c) 91 Hình 3.12 Phân bố phổ xung theo bƣớc sóng t i z = 15cm ứng với P0 = 3kW, P0 = kW P0 = 12 kW 93 Hình 3.13 Sự thay đổi hình d ng phổ xung theo khoảng cách lan truyền ứng với TFWHM = 400 fs (a), 200 fs (b) 50 fs (c) 94 Hình 3.14 Sơ đồ bố trí hệ phát siêu liên tục sợi PCFs 96 Hình 3.15 Ảnh hệ thí nghiệm t i phịng thí nghiệm sợi PCF t i Trƣờng đ i học Vinh 96 Hình 3.16 Laser femto giây hãng Atseva 97 Hình 3.17 Hệ ba gƣơng nhằm mục đ ch chuẩn trực chùm laser 98 Hình 3.18 Ảnh tiết diện ngang PCFs femto White 98 Hình 3.19 Phổ siêu liên tục với cơng suất laser bơm khác Bƣớc s ng laser 760 nm, độ rộng xung 40 fs 99 Hình 3.20 Phổ siêu liên tục với bƣớc sóng laser bơm khác Cơng suất laser 75 mW, độ rộng xung 40 fs 100 ix MỤC LỤC I C M ĐO N L I CẢM ƠN D NH MỤC C C TỪ VIẾT T T D NG TRONG U N N D NH MỤC C C K HI U D NG TRONG U N N DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SỢI TINH THỂ QUANG TỬ 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Cấu t o phân lo i sợi quang 11 1.2.1 Cấu t o sợi quang 11 1.2.2 Phân lo i sợi quang 17 1.3 Một số tính chất sợi quang 22 1.3.1 Tán sắc sợi quang đơn mode 22 1.3.2 Hấp thụ sợi quang đơn mode 33 1.3.3 Hệ số phi tuyến 41 KẾT LU N CHƢƠNG I 44 CHƢƠNG II: N TRUYỀN XUNG TRONG SỢI QUANG PHI TUYẾN 45 2.1 Phƣơng trình lan truyền xung sợi quang 45 2.1.1 Hệ phƣơng trình Maxwell 45 2.1.2 Lan truyền xung ngắn 47 2.1.3 Lan truyền xung cực ngắn 49 2.2 Phƣơng pháp số mô trình lan truyền xung 52 2.2.1 Phƣơng pháp split – step Fourier 52 2.2.2 Phƣơng pháp Runge – Kutta bậc 55 2.3 Khảo sát hiệu ứng gây tán sắc phi tuyến lên xung lan truyền sợi quang 57 2.3.1 Ảnh hƣởng tán sắc bậc cao lên q trình lan truyền xung mơi trƣờng sợi quang phi tuyến 57 x 2.3.2 Ảnh hƣởng tán x Raman lên trình lan truyền xung môi trƣờng sợi quang phi tuyến 65 2.3.3 Ảnh hƣởng tƣợng tự dựng xung lên q trình lan truyền xung mơi trƣờng sợi quang phi tuyến 68 KẾT LU N CHƢƠNG 71 CHƢƠNG III: KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN XUNG CỰC NG N TRONG SỢI TINH THỂ QUANG TỬ 73 3.1 Phát siêu liên tục mô hình nghiên cứu 73 3.1.1 Phát siêu liên tục PCF 73 3.1.2 Nghiên cứu mơ hình PCF PBG 08 - ethanol 76 3.2 Khảo sát đặc tính tán sắc phi tuyến sợi PCF PBG 08 - ethanol lõi đặc 78 3.3 Khảo sát ảnh hƣởng tham số xung lên trình phát siêu liên tục sợi PCF PBG 08 - ethanol 82 3.3.1 Ảnh hƣởng tán sắc bậc cao lên phổ xung 82 3.3.2 Ảnh hƣởng công suất xung 90 3.3.3 Ảnh hƣởng độ rộng xung 93 3.4 Xây dựng hệ thí nghiệm khảo sát trình phát siêu liên tục sợi quang tử 95 3.4.1 Xây dựng hệ thí nghiệm khảo sát trình phát siêu liên tục sợi quang 95 3.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng công suất bơm lên phổ siêu liên tục 99 3.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng bƣớc s ng laser bơm lên phổ siêu liên tục 100 KẾT LU N CHƢƠNG 102 KẾT LU N CHUNG 104 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ 106 TÀI LI U THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC 99 Sợi PCF femtoWhite có thơng số nhƣ sau: Đƣờng kính lõi: 1,8  0,3 m Hằng số m ng: 1,88 μm Đƣờng kính lỗ khí: 0,9 μm Bƣớc sóng tán sắc không: ZDW = 1260 nm Chiều dài sợi : 15 cm Bức x siêu liên tục đƣợc ghi nhận phổ kế Yokogama model AQ6370D 3.4.2 Khảo sát ản ưởng công suất b m l n phổ siêu liên tục Cố định bƣớc sóng laser 760 nm, độ rộng xung 40 fs thay đổi cơng suất laser lọc trung tính Phổ siêu liên tục thu đƣợc hình 3.19 Hình 3.19 Phổ siêu liên tục với công suất laser bơm khác Bƣớc sóng laser 760 nm, độ rộng xung 40 fs 100 Từ hình 3.19 chúng tơi nhận thấy cơng suất chùm laser bơm lớn phổ đầu đƣợc mở rộng độ phẳng phổ đầu tốt nhiều so với cƣờng độ laser đầu vào thấp Điều hoàn toàn phù hợp với kết qủa khảo sát lý thuyết thu đƣợc hình 3.12 3.4.3 Khảo sát ản ưởng bước són laser b m l n phổ siêu liên tục Chúng tiến hành khảo sát ảnh hƣởng bƣớc s ng chùm laser bơm lên phổ siêu liên tục đầu sau lan truyền qua sợi quang Để tiến hành giữ nguyên công suất laser bơm 75 mw độ rộng xung 40 fs Bƣớc sóng chùm laser bơm thay đổi hệ thống điều khiền nguồn laser Kết phát siêu liên tục thu đƣợc hình 3.20 Hình 3.20 Phổ siêu liên tục với bƣớc sóng laser bơm khác Công suất laser 75 mW, độ rộng xung 40 fs 101 Từ hình 3.20 chúng tơi nhận thấy bƣớc sóng chùm laser bơm gần bƣớc sóng có tán sắc khơng cƣờng độ phổ lớn Mặt khác, bƣớc sóng laser bơm gần với bƣớc sóng tán sắc khơng phổ mở rộng phía sóng dài Điều hịa tồn hợp lý s ng bơm xa vùng cấm PCF, tức tăng hệ số truyền, tƣơng đƣơng với việc tăng công suất tƣơng tác phi tuyến bình luận ảnh hƣởng cơng suất lên hiệu ứng tách soliton phần khảo sát lý thuyết Kết thu phổ thực nghiệm hệ phát siêu liên tục phản ánh chất trình phát siêu liên tục nghiên cứu mơ Tuy bƣớc s ng bơm vùng 760 nm xa bƣớc sóng tán sắc khơng (1260 nm), nhƣng đặc trƣng phổ liên tục hoàn toàn tƣơng tự mặt định tính nhƣ mơ xung laser với bƣớc sóng trung tâm 1,560 m truyền qua PCFethanol Hơn nữa, công suất bƣớc s ng laser bơm ảnh hƣởng rõ rệt đến phổ liên tục chứng tỏ q trình phát liên tục có hiệu suất cao cơng suất bơm lớn (thay giảm tiết diện mode hiệu dụng) bƣớc sóng gần bƣớc sóng tán sắc không, đặc trƣng cố hữu sản phẩm PCF 102 K T LU N C ƠN Trong chƣơng này, chúng tơi đề xuất mơ hình sợi PCF - ethanol đƣợc chế t o từ thủy tinh PBG 08 có cấu trúc lục giác bao gồm bảy vịng, đ đƣờng kính lỗ thuộc vòng thứ lỗ l i lần lƣợt d d’ Trên sở mơ hình này, thay đổi giá trị d vòng từ 0,8 μm đến 2,8 μm để thay đổi đặc tính tán sắc phi tuyến sợi PCF Kết cho thấy: 1) Bƣớc sóng tán sắc khơng dịch chuyển từ 1,8413 µm đến 1,5069 µm, diện tích mode hiệu dụng Aeff thay đổi từ 16,7933 µm2 đến 4,90844 µm2, cịn giá trị hệ số phi tuyến  thay đổi từ 0,1031 W-1m-1 đến 0,3528 W-1m-1 d thay đổi từ từ 0,8 μm đến 2,8 μm 2) Độ rộng phổ siêu liên tục phụ thuộc vào việc có tham số tán sắc đƣa vào để khảo sát, để thu đƣợc kết xác phải tính đến tán sắc bậc bậc 10 3) Khảo sát trình phát siêu liên tục sợi PCF - ethanol có đƣờng kình vịng d khác Thấy độ rộng phổ cỡ 1200 nm d =1,2 µm, 1600 nm d = 2,4 µm 2000 d = 2,6 µm Sự thu hẹp phổ xung trình lan truyền độ lệch bƣớc sóng trung tâm xung bơm bƣớc sóng tán sắc khơng Khi độ lệch tăng độ rộng phổ hẹp Nhƣ cấu trúc sợi PCF - ethanol có d = 2,6 µm tối ƣu để ứng dụng trình phát siêu liên tục bƣớc sóng xung laser 1,56 m 4) Khảo sát trình phát liên tục sử dụng PCF - ethanol với công suất, độ rộng xung xung vào khác Kết cho thấy phát siêu liên tục hiệu sử dụng xung vào với công suất cỡ kW độ rộng cỡ 50 fs Độ mở rộng cƣờng độ phổ siêu liên tục phụ thuộc lớn vào công suất, độ rộng xung vào 103 5) Sử dụng hệ thí nghiệm có phịng thí nghiệm quang tử Trƣờng Đ i học Vinh, tiến hành nghiên cứu phát siêu liên tục sợi PCF femtoWhile khảo sát ảnh hƣởng cơng suất bƣớc sóng laser lên phổ siêu liên tục Kết thu đƣợc thực nghiệm phần kiểm chứng đƣơc kết thu đƣợc từ mô lý thuyết mẫu PCF - ethanol đề xuất 104 K T LU N C UN Trong luận án này, nghiên cứu trình lan truyền xung laser cực ngắn (cỡ fs) c bƣớc sóng trung tâm 1560 nm mơi trƣờng sợi tinh thể quang tử Dựa lý thuyết bán cổ điển tƣơng tác nguyên tử trƣờng ánh sáng, phƣơng pháp gần hàm bao biên thiên chậm, dẫn đƣợc phƣơng trình lan truyền xung cực ngắn sợi quang phi tuyến Sử dụng phƣơng pháp số mơ q trình lan truyền sóng phi tuyến sợi quang chúng tơi làm rõ trình tách xung mở rộng phổ nó, cụ thể nhƣ sau: Khi t nh đến tán sắc bậc phân tách xung xảy t i khoảng cách  = 0,38 dẫn đến xuất đỉnh phổ Các đỉnh phổ xuất ph a bƣớc sóng ngắn hay dài phụ thuộc vào dấu hệ số tán sắc nhƣ bậc tán sắc mà xét đến phƣơng trình lan truyền Đồng thời mở rộng phổ xung gây nhiễu lo n N công suất xung vào không thỏa mãn N nguyên Tán x Raman dẫn đến tƣợng "khuếch đ i" bƣớc s ng dài xung Khi cƣờng độ xung tăng lên, việc thay đổi tần số xung đồng thời xuất trình phân tách xung xuất Hiệu ứng tán sắc vận tốc nh m suy giảm ảnh hƣởng hiệu ứng xung tự dựng, cụ thể làm tiêu tán shock làm trơn sƣờn sau cách đáng kể Tuy nhiên tƣợng xung tự dựng cịn thể thơng qua dịch chuyển tâm xung nhƣ phân tách xung mở rộng phổ Đã đề xuất mơ hình sợi PCF đƣợc chế t o từ thủy tinh PBG 08 cấu trúc lục giác bao gồm bảy vòng, đ đƣờng kính lỗ thuộc vịng thứ lỗ l i lần lƣợt d d’ Trên sở mơ hình chúng tơi thay đổi giá trị d vòng từ 0,8 μm đến 2,8 μm để thay 105 đổi đặc tính tán sắc phi tuyến sợi PCF - ethanol, kết cho thấy: bƣớc sóng tán sắc khơng dịch chuyển từ 1,8413 µm đến 1,5069 µm , diện tích mode hiệu dụng Aeff thay đổi từ 16,7933 µm2 đến 4,90844 µm2, giá trị hệ số phi tuyến  thay đổi từ 0,1031 W-1m-1 đến 0,3528 W-1m-1 d thay đổi từ từ 0,8 μm đến 2,8 μm Đã chứng minh độ rộng phổ siêu liên tục phụ thuộc vào việc có tham số tán sắc đƣa vào để khảo sát Để thu đƣợc kết xác phải t nh đến tán sắc bậc bậc 10 Đồng thời t nh toán đƣợc hệ số tán sắc bậc cao hệ số phi tuyến cấu trúc d = 2,6 µm Định hƣớng cho việc chế t o sợi PCF - ethanol Đã chứng minh sợi PCF - ethanol có d = 2,6 µm tối ƣu để ứng dụng trình phát siêu liên tục bƣớc sóng xung laser 1,56 m Với cấu trúc độ mở rộng phổ từ 900 - 2900 Đã thực phát siêu liên tục t i phịng thí nghiệm quang tử Trƣờng Đ i học Vinh để kiểm chứng ảnh hƣởng công suất bƣớc sóng laser lên phổ siêu liên tục Từ kết rút điểm sau: Đã đề xuất mơ hình sợi tinh thể quang tử PBG 08 dẫn nhập ethanol khảo sát đặc trƣng quang học, tìm mẫu phù hợp cho phát siêu liên tục Đã mô đƣợc trình phi tuyến ch nh đ ng g p vào phát soliton phát siêu liên tục sợi tinh thể quang tử Đã xây dựng đƣợc hệ thí nghiệm phát siêu liên tục sợi tinh thể quang tử 106 CÁC CƠNG TRÌN K OA C CỦA TÁC Ả ĐÃ CÔN BỐ [1] T Do Thanh, K Dinh Xuan, V Thanh Nguyen, T Bui Dinh and V Cao Long, Supercontinuum generation in nonlinear soft glass photonic crystal fibers infiltrated with liquids, (Submitted, Optik) [2] Hoang Minh Dong, Thuy Do Thanh, Sau Vu Ngoc, Hung Tran Manh, Luu Mai Van, Thuan Bui Dinh and Lam Tran Thanh, Effects of nonlinear absorption and third order dispersion on soliton propagation in optical fiber, Photonics letters of Poland, Vol.8(3), 76-78 (2016) [3] Do Thanh Thuy, Nguyen Thanh Vinh, Bui Dinh Thuan, Cao Long Van, Influence of Self-steepening and Higher Dispersion Effects on the Propagation Characteristics of Solitons in Optical Fiber, Computational Methods in Science and Technology, Vol 22(4) 239 – 243 (2016) [4] Thuy Do Thanh, Vinh Thanh Nguyen and Thuan Bui Dinh, Effects of Raman scattering and third order dispersion on soliton propagation in optical fiber, T p chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số 49, 167-172 (06 – 2017) [5] Thanh Thuy Do, Dinh Xuan Khoa, and Bui Dinh Thuan, Influence of a double Fano structure on pulse propagation in an autoionizing medium, Photonics letters of Poland, Vol 8(3) 67 - 69 (2016) [6] Nguyen Duy Cuong, Bui Dinh Thuan, Dinh Xuan Khoa, Cao Long Van, Marek Trippenbach, Do Thanh Thuy, Spontaneous symmetry breaking in coupled ring resonators with linear gain and nonlinear loss, Vinh University Journal of Science, Vol 48, No 2A (2019), pp 39-48 107 TÀ L U T AM K ẢO [1] G P Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 5th ed (Academic Press, Oxford, 2013) [2] Cao ong Vân, Đinh Xuân Khoa, M Trppenbach, (2010), Nh p môn Quang học phi tuyến, Nhà xuất Giáo dục [3] Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang, Nhà xuất Bƣu điện, Hà Nội, 2008 [4] Hasegawa A, M Matsumoto, Optical solitons in fibers, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003 [5] Haus H, Optical-fiber solitons, their properties and uses, PIEEE 1993; 81:970–83 [6] J.M.Dudley,G.Genty, and S Coen, Supercontinuum generation in photonic cristal fibers, Rev Mod Phys 78, 1135 (2006) [7] F R Arteaga-Sierra, A Antikainen and Govind P Agrawa, Soliton dynamics in photonic-crystal fibers with frequency-dependent Kerr nonlinearity, Physical review A 98, 013830 (2018) [8] A V Husakou and J Herrmann, Supercontinuum Generation of HigherOrder Solitons by Fission in Photonic Crystal Fibers, Phys Rev Lett 87, 203901 (2001) [9] F R Arteaga-Sierra, C Milián, I Torres-Gómez, M TorresCisneros, A Ferrando, and A Dávila, Multi-peak-spectra generation with Cherenkov radiation in a non-uniform single mode fiber, Opt Express 22, 2451 (2014) [10] R R Alfano and S L Shapiro, Emission in the region 4000 to 7000 Å via four-photon coupling in glass, Phys Rev Lett 24, 584–587 (1970) 108 [11] J K Ranka, R S Windeler, and A J Stentz, Visible continuum generation in air-silica microstructure optical fibers with anomalous dispersion at 800 nm, Opt Lett 25, 25–27 (2000) [12] S Coen, A.H.L Chau, R Leonhardt, J.D Harvey, J.C Knight, W.J Wadsworth, P.S.J Russell, White-light supercontinuum generation with 60-ps pump pulses in a photonic crystal fiber, Opt Lett 26 (2001) 1356– 1358 [13] K F Mak, J C Travers, P Hölzer, N Y Joly, and P St J Russell, Tunable vacuum-UV to visible ultrafast pulse source based on gasfilled Kagome-PCF, Opt Express 21(9), 10942-10953 (2013) [14] M Gebhardt, C Gaida, F Stutzki, S Hädrich, C Jauregui, J Limpert, and A Tünnermann, High average power nonlinear compression to 4GW, sub-50fs pu ses at 2μm wave e gth, Opt Letters 42(4), 747-750 (2017) [15] D Churin, T.N Nguyen, K Kieu, R A Norwood and N Peyghambarian, “Mid-IR supercontinuum generation in an integrated liquid-core optical fiber filled with CS2,” Opt Mater Express3(9), 1358-1364 (2013) [16] S Kedenburg, T Gissibl, T Steinle, A Steinmann, and H Giessen, Towards integration of a liquid-filled fiber capillary for supercontinuum generation in the 1.2–2.4 μm ge, Opt Express 23(7), 8281-8289 (2015) [17] M Chemnitz, M Gebhardt, C Gaida, F Stutzki, J Kobelke, J Limpert, A Tünnermann, and M A Schmidt, Hybrid soliton dynamics in liquid-core fibers, Nat Commun 8, 42 (2017) 109 [18] M Chemnitz, R Scheibinger, C Gaida, M Gebhardt, F Stutzki, S Pumpe, J Kobelke, A Tünnermann, J Limpert, and M A Schmidt, Thermodynamic control of soliton dynamics in liquid-core fibers, Optica 5(6), 695-703 (2018) [19] G Fanjoux, S Margueron, J.-C Beugnot, and T Sylvestre, Supercontinuum generation by stimulated Raman–Kerr scattering in a liquid-core optical fiber, J Opt Soc Am B34(8), 1677-1683 (2017) [20] A Bozolan, C J S de Matos, C M B Cordeiro, E M dos Santos and J Travers, Supercontinuum generation in a water-core photonic crystal fiber, Opt Express 16(13), 9671-9676 (2008) [21] J Bethge, A Husakou, F Mitschke, F Noack, U Griebner, G Steinmeyer, and J Herrmann, Two-octave supercontinuum generation in a water-filled photonic crystal fiber, Opt Express 18(6), 6230-6240 (2010) [22] M Vieweg, T Gissibl, S Pricking, B T Kuhlmey, D C Wu, B J Eggleton, and H Giessen, Ultrafast nonlinear optofluidics in selectively liquid-filled photonic crystal fibers, Opt Express 18(24), 25232-25240 (2010) [23] N Nishizawa, Y Chen, P Hsiung, E P Ippen and J G Fujimoto, Opt Lett 29, 2846 (2004) [24] S Ishida and N Nishizawa, Quantitative comparison of contrast and imaging depth of ultrahigh-resolution optical coherence tomography images in 800-1700 nm wavelength region, Biomed Opt Express 3, 282–294 (2012) [25] Y Takushima and K Kikuchi, 10-GHz over 20-channel 110 multiwavelength pulse source by slicing super-continuum spectrum generated in normal-dispersion fiber, Ieee Photon Technol Lett 11, 322–324 (1999) [26] Sun, Y et al Characterization of an orange acceptor fluorescent protein for sensitized spectral fluorescence resonance energy transfer microscopy using a white-light laser J Biomed Opt.14,054009 (2009) [27] Hult, J., Watt, R S & Kaminski, C F Document High bandwidth absorption spectroscopy with a dispersed supercontinuum source Opt Express15, 11385–11395 (2007) [28] Kudlinski, A et al Control of pulse-to-pulse fluctuations in visible supercontinuum Opt Express18, 27445–27454 (2010) [29] U Sharma, E W Chang, and S H Yun, Long-wavelength optical cohere ce tomography at 1.7 μm for e ced imagi g depth, Opt Express 16, 19712–19723 (2008) [30] Domachuk, P Wolchover, N.A Cronin-Golomb, M Wang, A George, A.K Cordeiro, C.M.B.; Knight, J.C.; Omenetto, F.G Over 4000 nm bandwidth of mid-IR supercontinuum generation in sub-centimeter segments of highly nonlinear tellurite PCFs Opt Express 2008, 16, 7161–716 [31] M Kumar, C Xia, X Ma, V V Alexander, M N Islam, F L Terry, Jr., C C Aleksoff, A Klooster, and D.Davidson, Power adjustable visible supercontinuum generation using amplified nanosecond gain-switched laserdiode, Opt Express 16(9), 6194–6201 (2008) [32] C Farrell, K A Serrels, T R Lundquist, P Vedagarbha, and D T 111 Reid, Octave-spanning super-continuumfrom a silica photonic crystal fiber pumped by a 386 MHz Yb:fiber laser, Opt Lett 37(10), 1778–1780 (2012) [33] Z X Jia, C F Yao, S J Jia, F Wang, S B Wang, Z P Zhao, M S Liao, G S Qin, L L Hu, Y Ohishi and W P Qin, Supercontinuum generation covering the entire 0.4–5 μm transmission window in a tapered ultrahigh numerical aperture all-solid fluorotellurite fiber, Laser Phys.Lett 15, 025102-025107 (2008) [34] C R Petersen, U Møller, I Kubat, B Zhou, S Dupont, J Ramsay, T Benson, S Sujecki, N Abdel-Moneim, Z Tang, D Furniss, A Seddon and O Bang, Mid-infrared supercontinuum covering the 1.4– 13.3 μm mo ecu ar fi gerpri t regio usi g u tra-high NA chalcogenide step-index fiber, Nat Photonics 8, 830-834 (2014) [35] M Liao, X Yan, G Qin, C Chaudhari, T Suzuki, and Y Ohishi, A highly non-linear tellurite microstructurefiber with multi-ring holes for supercontinuum generation, Opt Express 17(18), 15481–15490 (2009) [36] C.V Lanh, V.T Quoc, D.X Khoa, N.T.H Sang, T.D Thanh, D.Q Khoa, H.Q Quy, I f ue ce of the air ho e’s diameter o optica properties of bk7-glass photonic crystal fiber, T p ch Nghiên cứu Khoa học Công nghệ quân sự, 44 (08), 99-104 (2016) [37] K.D Xuan, L.C Van, V.C Long, Q.H Dinh, L.V Xuan, M Trippenbach, R Buczynski, Dispersion characteristics of a suspendedcore optical fiber infiltrated with water, Applied Optics, 56(4), 10121019 (2017) 112 [38] L C Van, A Anuszkiewicz, A Ramaniuk, R Kasztelanic, K.D Xuan, V.C Long, M Trippenbach, R Buczyński, Supercontinuum generation in photonic crystal fibres with core filled with toluene, Journal of Optics 19(12), 1-12 (2017) [39] Q.H Dinh, H.L Van, K.D Xuan, R Kasztelanic, V C Long, Q H Quang, L.C Van, L.M Van, T.T Doan, R Buczyński, Properties of Photonic Crystal Fibers infiltrated with liquids, Advances in Optics Photonics Spectroscopy & Applications IX, Publishing House for Science and Technology, ISBN: 978-604-913-578-1, 105-110 (2017) [40] Q.H Dinh, J Pniewski, H.L Van, A Ramaniuk, V.C Long, K Borzycki, K.D Xuan, M Klimczak, R Buczyński, Optimization of optical properties of photonic crystal fibers infiltrated with carbon tetrachloride for supercontinuum generation with subnanojoule femtosecond pulses, Applied Optics 57(14), 3738-3746 (2018) [41] H.L Van, H.T Nguyen, Q.D Ho, V.C Long, Influence of temperature and concentration of ethanol on properties of borosilicate glass photonic crystal fiber infiltrated by water – ethanol mixture, Communication in Physics 28(1), 61-74 (2018) [42] P.N Butcher and D Cotter, he E eme ts of No i ear Optics’’, Cambridge University Press, 1991 [43] Y.S Kivshar, G P Agrawal, Optica So ito s’’, 2003 [44] Snyder, A W., and J D Love, Optical Waveguide Theory’’ (Kluwer Academic, Dordrecht), 2000 [45] Knight, J C., T A Birks, P St J Russell, and D M Atkin, All-silica single-mode optica fiber with photo ic crysta c addi g, 1996, Opt Lett 21, 1547–1549; 22, 484–485 113 [47] Russell, P St J., 2003, Photo ic crysta fibers, Science 299, 358–362 [48] Benabid, F., J C Knight, G Antonopoulos, and P St J Russell, 2002, Stimulated Raman scattering in hydrogen-fi ed ho low-core photonic crysta fiber, Science 298, 399–402 [49] Ouzounov, D G., F R Ahmad, D Müller, N Venkataraman, M T Gallagher, M G Thomas, J Silcox, K W Koch, and A L Gaeta, 2003, Generation of megawatt optical solitons in hollow-core photonic bandgap fibers, Science 301, 1702– 1704 [50] CCITT, Optical fibers systems planning guide, ITU – T, Geneva, 1989 [51] G P Agrawal, Fiber-optics Communication Systems, New York, Academic, 2010 [52] Jacekpniewski et al, Applied Optics, Vol 55, No 19 (2016) 5033 [53] Elisa Sani, Aldo Dell'Oro, Spectral optical constants of ethanol and isopropanol from ultraviolet to far infrared, Optical Materials 60 (2016) [54] Jens Lutz Bethge, Novel Designs and Applications of Photonic Crystal Fibers, Doctor Dissertation, Tag der mündlichen Prüfung: November 2011 [55] Thai Doan Thanh, Ho Quang Quy, Nguyen Manh Thang, Coherent Raman scattering interaction in hydrogen gas-filled hollow core photonic crystal fibres, Optik 161 (2018) 156–160 [56] Nguyễn Thanh Lâm, Nghiên cứu tính chất quang phi tuyến b c ba qua chiết suất phi tuyến, hệ số hấp thụ phi tuyến số thuốc nhuộm ứng dụng, Luận án tiến sĩ, Trƣờng đ i học Khoa học Tự nhiên, Đ i học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2018 [57] R Buczynski, Photonic crystal fibers, Acta physica A, 106 (2) (2004), 141167