(Luận văn) nghiên cứu tính toán xây dựng hệ đo độ rộng xung laser bằng kỹ thuật tự tương quan

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ KIỀU OANH lu an n va XUNG LASER BẰNG KỸ THUẬT TỰ TƯƠNG QUAN p ie gh tn to NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN XÂY DỰNG HỆ ĐO ĐỘ RỘNG d oa nl w ll u nf va an lu oi m LUẬN VĂN THẠC SĨ QUANG HỌC z at nh z m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 10/2018 n va ac th si ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI KHOA HỌC NGUYỄN THỊ KIỀU OANH lu an NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN XÂY DỰNG HỆ ĐO ĐỘ n va RỘNG XUNG LASER BẰNG KỸ THUẬT TỰ TƯƠNG QUAN ie gh tn to p Chuyên ngành: Quang học d oa nl w Mã số: 8440110 an lu ll u nf va LUẬN VĂN THẠC SĨ QUANG HỌC oi m z at nh z Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ QUANG HÒA m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 10/2018 n va ac th si i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu trung thực chưa công bố cơng trình khác Thái Ngun, tháng 10 năm 2018 Học viên lu an n va Nguyễn Thị Kiều Oanh p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ii LỜI CẢM ƠN Thực tế cho thấy, thành công gắn liền với hỗ trợ giúp đỡ người xung quanh Trong suốt thời gian từ bắt đầu làm luận văn đến nay, em nhận quan tâm, bảo, giúp đỡ thầy cô, gia đình bạn bè Với lịng biết ơn vơ sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên tâm huyết truyền đạt cho chúng em vốn kiến thức quý báu lu an suốt hai năm học Thạc Sỹ trường va n Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Quang Hòa tn to tận tâm bảo hướng dẫn em qua buổi học, thực hành, ie gh tạo mẫu, phịng thí nghiệm, buổi thảo luận đề tài nghiên cứu Nhờ p có lời hướng dẫn dạy bảo đó, luận văn em hoàn thành nl w xuất sắc Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy d oa Do vốn kiến thức em hạn chế thời gian nghiên cứu có hạn an lu nên q trình làm luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, em va mong nhận ý kiến đóng góp q Thầy Cơ bạn lớp để ll u nf luận văn em hoàn thiện oi m z at nh Tác giả luận văn z Nguyễn Thị Kiều Oanh m co l gm @ an Lu n va ac th si iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii MỞ ĐẦU lu CHƯƠNG 1: LASER MÀU XUNG NGẮN an va 1.1 Đặc điểm tính chất xung laser Picơ - giây n 1.2 Cấu tạo laser gh tn to 1.3 Các laser phát xung p ie 1.4 Laser màu 1.5 Laser màu xung ngắn 12 oa nl w 1.5.1 Phương pháp Mode - locking 12 1.5.2 Phương pháp chọn lọc thời gian phổ (STS) 14 d an lu 1.5.3 Phương pháp kích thích sóng chạy (Traveling Wave Excitation) 15 u nf va 1.5.4 Phương pháp buồng cộng hưởng dập tắt (Cavity - Quenching) 16 1.5.5 Phương pháp phản hồi phân bố (Distributed Feedback) 19 ll oi m 1.6 Kết luận chương 20 z at nh CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐO ĐỘ RỘNG XUNG 21 2.1 Đo độ rộng xung trực tiếp 21 z @ 2.1.1 Kỹ thuật đo Photodiode 21 l gm 2.1.2 Đầu đo nhân quang điện 24 m co 2.1.3 Streak - Camera 26 2.2 Kỹ thuật đo đặc trưng thời gian gián tiếp 28 an Lu 2.2.1 Kỹ thuật đếm đơn photon tương quan thời gian [14] 28 n va 2.2.2 Kỹ thuật đo phân giải cổng tần số (FROG) [15] 32 ac th si iv 2.2.3 Đo độ rộng xung kỹ thuật tự tương quan [13] 34 2.3 Kết luận chương 40 CHƯƠNG 3: ĐO ĐỘ RỘNG XUNG LASER PICÔ - GIÂY 42 3.1 Sơ lược máy phát laser phản hồi phân bố phát xung Picô - giây [16] 42 3.2 Thiết lập hệ đo xung 46 3.2.1 Bố trí thí nghiệm 46 3.2.2 Hiệu chỉnh hệ đo 48 3.2.3 Thực nghiệm đo độ rộng xung 49 3.3 Kết luận chương 54 lu KẾT LUẬN 55 an n va TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si v DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT lu an Phương pháp phản hồi phân bố STS Phương pháp chọn lọc phổ thời gian BCH Buồng cộng hưởng DFDL Laser màu phản hồi phân bố TCSPC Kỹ thuật đếm đơn photon tương quan thời gian FROG Kỹ thuật đo phân giải cổng tần số PMT Nhân quang điện IFR Hàm đáp ứng thiết bị BBO Tinh thể phi tuyến quang học n va DFB p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vi DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Số Tên hình, sơ đồ hiệu bảng 1.1 Trang Cấu tạo máy phát lượng tử Khoảng lựa chọn bước sóng chất màu 1.2 laser lu an 1.3 Sơ đồ bơm cho laser màu 11 1.4 Các mode dọc buồng cộng hưởng 12 va Tiến trình phổ phát xạ laser màu n 1.5 Sơ đồ laser màu rắn Picô - giây STS p 1.7 16 thích sóng chạy Cấu hình laser màu BCH quenching 17 Kết tính tốn cho thấy laser 18 d oa nl w 1.9 15 Sơ đồ laser màu xung ngắn sử dụng bơm kích ie gh tn to 1.6 1.8 15 PM567/polymer BCH lu Đặc trưng thời gian xạ laser màu BCH Q an 19 va 1.10 u nf – thấp theo cấu hình BCH kép Sơ đồ nguyên lý đo photodiode phân cực ll 21 oi ngược m 2.1 z at nh Đi - ốt thác lũ 23 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ đo Streak - Camera 26 z 2.2 @ 28 Sơ đồ khối nguyên lý kỹ thuật đếm đơn photon Độ phân giải thời gian kỹ thuật đo 29 an Lu tương quan thời gian m co 2.6 thời gian l 2.5 Sơ đồ nguyên lý đo đếm đơn photon tương quan gm 2.4 31 n va ac th si vii Số Tên hình, sơ đồ hiệu bảng Trang 2.7 Sơ đồ cấu hình hệ đo FROG 32 2.8 Các thơng tin từ tín hiệu FROG 34 2.9 Sơ đồ nguyên lý đo tự tương quan 36 Cấu hình mơt hệ đo độ rộng xung theo nguyên lý 2.10 Phương pháp đo loại bỏ kỹ thuật đo tự 2.11 lu an Cấu hình laser màu phản hồi phân bố sử dụng n va to Cách tử Bragg có N (chu kì) gương bán phản xạ ie gh tn 44 song song p 3.3 Mô tả ánh sáng phản xạ theo điều kiện Bragg 45 Sơ đồ xây dựng hệ đo tự tương quan cường độ 46 nl w Hệ đo tự tương quan cường độ 47 Giao diện hệ đo tự tương quan cường độ 49 d oa an lu 3.6 42 gương chia chùm 3.2 3.5 40 tương quan 3.1 3.4 38 tự tương quan giao thoa va Đường cong biểu diễn hàm tự tương quan theo thời gian trễ xạ laser từ buồng cộng u nf 51 hưởng DFDL hoạt động chế độ nhiễu xạ Bragg ll 3.7 Phân tách biểu diễn xung đa thành phần 53 Độ rộng xung vết tự tương quan z 54 m co l gm xạ đa xung @ 3.9 z at nh 3.8 oi m bậc an Lu n va ac th si viii DANH MỤC CÁC BẢNG Số Tên bảng hiệu bảng Trang 2.1 Một số thông số đầu thu khác 30 3.1 Tương quan thời gian - phổ dạng xung 52 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 43 Đặc trưng laser DFB loại không sử dụng buồng cộng hưởng có gương phản xạ truyền thống, mà sử dụng hiệu ứng phản hồi phân bố tạo thay đổi có tính chu kỳ theo không gian thông số môi trường hoạt chất như: chiết suất, hệ số khuếch đại Hiện tượng phản xạ Bragg miêu tả sau: Bức xạ từ nguồn bơm qua hệ quang học thiết kế đặc biệt để tách thành hai chùm thành phần giống hệt Sau chùm tổ hợp lại môi trường hoạt chất tạo hệ vân giao thoa môi trường hoạt chất Hệ vân sáng tối xen kẽ tạo biến thiên mang tính chu kỳ thơng số môi trường hoạt lu an chất Tại vị trí có vân sáng, nhiệt độ mơi trường hoạt chất bị thay đổi n va dẫn đến thay đổi chiết suất Như vị trí hình thành tn to mặt phân cách mơi trường, đóng vai trị gương bán phản xạ xếp song Có nhiều giải pháp khác để tạo không gian Bragg môi p ie gh song nhau, đặt cách khoảng d (gọi không gian Bragg) w trường hoạt chất Trong hệ laser màu DFB sử dụng môi trường hoạt chất dạng oa nl lỏng, biến thiên mang tính chu kỳ (hay mặt phân cách song song) d hình thành dựa vết giao thoa ánh sáng hoạt chất hai chùm lu va an laser có tính kết hợp cao Laser bơm chia làm hai nhờ lăng kính T u nf phản xạ hai gương M1, M2 sau giao thoa với mặt cuvette ll Sau xạ vào mơi trường hoạt chất, xạ có bước m oi sóng phù hợp với khơng gian Bragg phản xạ lại mặt phân cách hai z at nh mơi trường, tương tự có mặt gương buồng cộng hưởng, z khuếch đại phát xạ laser đơn sắc cao Từ thay đổi độ lớn gm @ khơng gian Bragg điều chỉnh liên tục bước sóng Tùy thuộc loại vật l liệu hoạt chất loại laser DFB, ta chọn phương pháp điều chỉnh bước sóng m co phù hợp Đối với hoạt chất dạng rắn, màng thay đổi nhiệt độ an Lu cách thay đổi góc tới chùm bơm Với môi trường hoạt chất dạng n va ac th si 44 lỏng để điều chỉnh bước sóng liên tục ta thay đổi hệ vân giao thoa hai chùm bơm Từ công thức d= n λ p/2sinθ ta nhận thấy khoảng cách gương bán phản xạ hình thành vết sáng giao thoa có kích thước từ đến vài lần bước sóng Như vậy, mơi trường hoạt chất hình thành buồng cộng hưởng cực nhỏ tương ứng với phản xạ thỏa mãn khơng gian Bragg (hình 3.2) Với hình thành buồng cộng hưởng mơi trường hoạt chất làm cho laser màu DFB có khả phát xung đơn cực ngắn cỡ ps Đây ưu điểm hệ laser màu phản hồi phân bố lu an Thực tế, bơm sát ngưỡng nguồn bơm xung cỡ ns laser DFB có n va thể phát đơn xung với độ rộng xung 100 ps phụ thuộc vào độ rộng vết gh tn to giao thoa Gương Gương Gương j Gương N p ie EIN w EOUT oa nl ER.tot(0) • • • • • • d d d d lu va an Hình 3.2 Cách tử Bragg có N (chu kì) gương bán phản xạ song song u nf Các xạ có nửa bước sóng số nguyên lần chu kỳ số ll cách tử kết hợp tạo thành xạ laser Như vậy, mặt lý thuyết, với m oi số cách tử Bragg ta thu nhận tập hợp z at nh xạ laser có bước sóng khác Thực tế, chất màu laser có dải hấp z thụ dải huỳnh quang định nên nguyên lý cho phép ta m co l gm @ thu nhận xạ laser bậc nhiễu xạ Bragg bậc cao (hình 3.3) an Lu n va ac th si 45 L E0 m =1 lu Biên Biên độ đ ?điện đi?ntrường trư ?ng -E0 E0 z m=2 -E0 E0 z an m=4 n va -E0 E0 to z tn m=6 gh -E0 p ie z w Hình 3.3 Mơ tả ánh sáng phản xạ theo điều kiện Bragg oa nl Đặc điểm laser phản hồi phân bố d + Khả điều chỉnh liên tục bước sóng lu u nf va an Từ điều kiện Bragg ta có: λB = ll 2Λ n m (9) m oi Hai phương pháp để điều chỉnh bước sóng phát laser DFB: z at nh thay đổi chu kì biến điệu Λ thay đổi chiết suất n môi trường hoạt z chất Tùy thuộc loại vật liệu hoạt chất loại laser DFB người ta chọn gm @ phương pháp điều chỉnh bước sóng cho phù hợp Thơng thường với loại vật l liệu chất màu người ta thay đổi liên tục bước sóng laser nhờ thay đổi m co chu kì Λ cách thay đổi góc đến chùm bơm, vật liệu dạng màng an Lu màu bán dẫn người ta thường thay đổi chiết suất n cách thay đổi nhiệt độ môi trường hoạt chất Bằng thay đổi người ta điều n va ac th si 46 chỉnh bước sóng laser với độ tinh chỉnh bước sóng cao (dưới 0.01 nm) Do vùng phổ môi trường hoạt chất phát nhiều bước sóng riêng biệt + Độ đơn sắc cao Vì tính chọn lọc bước sóng cao điều kiện phản xạ Bragg nên môi trường laser DFB ưu tiên khuếch đại bước sóng định, độ đơn sắc laser DFB đạt cao (cỡ 0.001 nm) [17] + Phát xung laser ngắn Trong laser màu DFB, bơm sát ngưỡng nguồn bơm xung cỡ lu an nano giây laser DFB phát đơn xung độ rộng thời gian xung n va 100 picô giây [17] tn to 3.2 Thiết lập hệ đo xung Sơ đồ khối thí nghiệm xây dựng hệ đo tự tương quan cường độ p ie gh 3.2.1 Bố trí thí nghiệm nl w trình bày hình 3.4 hệ đo thực tế biểu thị hình 3.5 d oa PD lu va an Tấm lọc tử ngoại u nf Tinh thể BBO ll Thấu kính hội tụ oi m Tấm chia 50/50 z at nh Chùm laser đo z l gm @ m co Lăng kính phản xạ tồn phần an Lu Hình 3.4 Sơ đồ xây dựng hệ đo tự tương quan cường độ n va ac th si 47 lu an n va tn to Cấu tạo hệ đo tự tương quan cường độ mô tả hình 3.5 p ie gh Hình 3.5 Hệ đo tự tương quan cường độ nl w bao gồm: d oa (1) Bản chia chùm, phản xạ 50% với xạ bước sóng 560 ÷ 590nm an lu (2) Lăng kính phản xạ tồn phần thủy tinh đặt dịch chuyển phản va xạ chùm tia kênh làm trễ Bộ dịch chuyển sử dụng moto bước có bước ll u nf dịch 1,8o/bước Tốc độ dịch chuyển motor thay đổi khoảng z at nh chuyển tối đa 2,5 cm oi m 0,1mm/phút thông qua điều khiển chương trình điều khiển với khoảng (3) Lăng kính phản xạ tồn phần z (4) Gương phản xạ 100% cho xạ dải rộng @ gm (5) Thấu kính hội tụ để hội tụ hai chùm tia vào tinh thể phi tuyến m co l (6) Tinh thể phi tuyến BBO để phát hòa ba bậc hai (7) Phim lọc tử ngoại dùng để loại bỏ chùm tia sơ cấp an Lu (8) Photodiode dùng để thu tín hiệu phát từ tinh thể phi tuyến n va ac th si 48 (9) Máy tính để điều khiển motor, xử lý, phân tích liệu thu hiển thị vết tương quan Các lăng kính gương phản xạ tồn phần đặt giá điều chỉnh ba chiều để hiệu chỉnh chùm tia lan truyền hệ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật phép đo Tinh thể BBO loại có kích thước 6×5×5 mm với quang học định hướng 38o hãng Casix 3.2.2 Hiệu chỉnh hệ đo Chùm laser cần đo điều chỉnh vào gương chia chùm (1) cho hai chùm thành phần có cường độ xấp xỉ vng góc với lu an truyền đến lăng kính phản xạ tồn phần (2), (3) Một nhánh chùm từ n va lăng kính dẫn trực tiếp tới thấu kính (5) nhánh dẫn tới thấu tn to kính (5) sau phản xạ qua gương (4) Một lưu ý hiệu chỉnh hai chùm gh thành phần phải hiệu chỉnh hai chùm sáng song song tuyệt đối toàn p ie khoảng dịch chuyển lăng kính (1) Việc điều chỉnh thực w giá đỡ gương lăng kính hiệu chỉnh chiều oa nl Trước hết, chùm laser cần đo đưa vào hệ gương gắn d giá gương điều chỉnh ba chiều Độ cao vết laser rơi gương phải có lu va an chiều cao với chia gương phản xạ hệ Để điều chỉnh u nf đường truyền hai nhánh tuyệt đối song song với toàn quãng ll dịch chuyển gương động, thấu kính (5), tinh thể (6), kính lọc tử ngoại (7) m oi đầu thu (8) gỡ Hai chùm laser thành phần chiếu lên bia để z at nh khoảng cách xa với hệ đo (khoảng > 2m) Sau đó, dịch chuyển nhánh động z từ xa đến gần cho hai chùm laser thành phần khơng thay đổi vị gm @ trí Bước hiệu chỉnh quan trọng liên quan đến độ xác phép l đo Đặt thấu kính hội tụ (5) vào vị trí điều chỉnh vị trí tinh thể (6) m co cho vết hội tụ rơi vào tâm tinh thể để hiệu suất phát nhân tần số có giá trị an Lu cao Đặt quang trình nhánh động nhánh tĩnh nhau, xoay tinh thể quanh trục thẳng đứng để phát ba chùm xạ nhân tần n va ac th si 49 sau cố định vị trí tinh thể điểm thu chùm nhân tần Kiểm tra lại cách che chùm thành phần làm biến chùm quan sát thấy Cuối cùng, đặt đầu thu vào vị trí ghi nhận chùm tự tương quan chuẩn bị ghi tín hiệu 3.2.3 Thực nghiệm đo độ rộng xung Thay đổi vị trí nhánh động điều khiển motơ bước đến vị trí xa gần Đánh dấu điểm khởi đầu bừng việc ghi nhận giá trị micro - mét giá trị tương đương phần mềm điều khiển (hình 3.5) Lựa chọn chế độ đo giao diện điều khiển Các thông số đo lựa chọn lu an thí nghiệm: n va - Bước dịch chuyển: 12000 bước (25 mm) tn to - Ghi nhận tín hiệu: 10 bước/1 điểm 20 bước/điểm - Hướng dịch chuyển: lặp lại thuận/nghịch theo phương trục x p ie gh - Kênh tín hiệu: kênh (biên độ đỉnh) trigger w - Đầu thu: photodiode s1210 lắp kiểu phân cực ngược (nguồn 9V) d oa nl - Tinh thể nhân tần: tinh thể Barium Borat (BBO) kích thước 6x5x5 mm ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 3.6 Giao diện hệ đo tự tương quan cường độ n va ac th si 50 Chương trình điều khiển thiết bị đo ghi tín hiệu viết phần mềm Labview Đây chương trình tích hợp cho số thí nghiệm điều khiển bước sóng laser, đo phân bố cường độ laser, đo phân bố cường độ xạ tự tương quan… Do trước đo ta phải lựa chọn thông số phù hợp với chế độ đo Trong thí nghiệm này, tín hiệu đo đưa vào dao động ký hai kênh, kênh sử dụng làm trigger kênh cịn lại nhận tín hiệu xạ họa ba bậc hai xử lý đồng với trình điều khiển khoảng dịch chuyển nhánh động hệ đo tự tương quan Kết đo độ rộng xung laser từ buồng cộng hưởng phản hồi phân bố lu an khuếch đại bước sóng khác trình bày hình 3.7 n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh (a) z m co l gm @ an Lu n va ac th si lu Cường độ tự tương quan (a.u) 51 an n va tn to p ie gh Thời gian trễ (ps) (b) d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z l gm @ (c) m co Hình 3.7 Đường cong biểu diễn hàm tự tương quan theo thời gian trễ xạ laser từ buồng cộng hưởng DFDL hoạt động chế độ nhiễu xạ Bragg an Lu bậc 2: a) bước sóng 578,22 nm; b) 567 nm; c) 574 nm n va ac th si 52 Vết tự tương quan bậc hai đo số bước sóng phát từ laser màu DFDL hoạt động chế độ bậc cấu trúc nhiễu xạ Bragg Các kết hình cho thấy cấu trúc vết tự tương quan bao gồm đỉnh hẹp cấu trúc mịn rộng Điều giải thích q trình phát xung nhiều đỉnh dao động hồi phục độ tích lũy trình phát xạ laser Độ bán rộng thời gian xung laser tới hạn tính độ rộng vết đỉnh laser hẹp Với xạ laser khơng có yếu tố khóa mode dập tắt dao động, độ rộng xung laser tính độ bán rộng đường bao xung laser Giá trị độ trễ thời gian ghi nhận lu an chuyển đổi để tính độ bán rộng xung laser tùy thuộc vào dạng n va xung (Bảng 3.1) gh tn to Bảng 3.1 Tương quan thời gian - phổ dạng xung ie Biểu diễn toán học p Dạng xung w cường độ I(t) ∆v.∆T 0,886 nl =I0 ≤ t≤ ∆ T oa Xung vuông =0 t ∆ T d lu −t va an Dạng Gaussian ∆τ / ∆T ( 0,36.∆T ) 0,441 u nf = I 0e t   sech2  0,57.∆T  ll 1,55 0,315 0,221 oi m Dạng sech Lorent z at nh z l gm @  2t  1+    ∆T  m co Trong trường hợp thí nghiệm luận văn, dạng xung giả thiết an Lu dạng Gausian Độ trễ thời gian ( ∆τ ) nhân với hệ số 0,707 cho ta biết độ bán rộng xung laser Các kết đo bước sóng n va ac th si 53 khác nhau, độ bán rộng xung laser (vết đo tự tương quan) khoảng 22,6 ps ÷ 28 ps Tại vùng bước sóng ngắn phổ xạ laser DFDL bậc có cực đại phát xạ hẹp so với xạ vùng phổ sóng dài Các kết đo xạ laser bơm lượng cao ngưỡng phát > 1,5 lần cho thấy không đơn xung laser phát mà vết tự tương quan bao gồm tập hợp xung laser có độ bán rộng nhỏ nằm bên đường bao vết đo tự tương quan Sử dụng phương pháp pháp làm mịn nhiều cực đại tín hiệu chương trình tính Origin biểu diễn hình 3.8 ta thấy cực đại lớn có độ bán rộng xung lu an hẹp (khoảng 10 ps) n va Một đặc điểm kỹ thuật đo tự tương quan cho ta biết đặc trưng tn to thời gian tồn xung laser mà khơng cho ta biết cụ thể dạng xác gh xung Do đường bao thời gian xung laser đo bao p ie gồm vài xung thành phần minh họa hình 3.8 bước sóng d oa nl w 578 nm ghi nhận ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Hình 3.8 Phân tách biểu diễn xung đa thành phần ac th si 54 Điều giải thích tượng phát đa xung laser DFDL hoạt động chế độ bơm cao ngưỡng Hiện tượng công bố [18] Sự chồng chất thời gian không gian (giao thoa) tinh thể phi tuyến nhân tần số tạo nên dạng đường tự tương quan an n va tn to Cường độ tự tương quan (a.u) lu Cường độ tự tương quan (a.u) phức tạp (hình 3.9) Độ trễ ie gh Thời gian trễ p Hình 3.9 Độ rộng xung vết tự tương quan xạ đa xung nl w Các xung thành phần cực đại có tính kết hợp khơng cao tạo d oa nên hiệu ứng tương quan yếu (các xung có độ lệch pha nhỏ) dẫn đến hiệu ứng 3.3 Kết luận chương va an lu nhân đôi tần số nhỏ không ổn định tính đối xứng khơng cao ll u nf Hệ đo độ rộng xung sở kỹ thuật tự tương quan cường độ oi m thiết kế xây dựng Sau hiệu chuẩn hệ đo, lắp đặt đầu đo z at nh photodiode có độ nhậy tương ứng với vùng phổ quan sát, kết đo cường độ tín hiệu tự tương quan theo thời gian ghi nhận Giá trị đo z độ bán rộng xung laser từ buồng cộng hưởng phản hồi phân bố nhiễu xạ @ gm Bragg bậc vùng Picô - giây cho thấy khả ứng dụng hệ đo để xác m co l định độ bán rộng thời gian xung laser vùng khảo sát an Lu n va ac th si 55 KẾT LUẬN Xung laser ngắn công cụ hiệu để nghiên cứu trình xảy cực nhanh liên quan tới tương tác ánh sáng với vật chất Vật lý kỹ thuật phát xung laser cực ngắn nghiên cứu, phát triển mạnh Người ta phát xung cỡ vài femto - giây Do vậy, phương pháp thiết bị đo thơng số xung quang học có độ phân giải thời gian cao cần thiết cho nghiên cứu ứng dụng quang học quang phổ laser Một thông số quan trọng cần xác định độ rộng xung cực ngắn lu an Trong luận văn này, với nhiệm vụ tìm hiểu khảo sát thực nghiệm hệ n va đo độ rộng xung laser cực ngắn Những kết tóm tắt sau: tn to • Luận văn nghiên cứu kiến thức laser màu: Do chất màu có gh phổ huỳnh quang băng rộng, nên thuận lợi việc phát laser xung cực p ie ngắn laser điều chỉnh bước sóng có độ đơn sắc cao w • Luận văn tìm hiểu số thiết bị điện tử số kỹ thuật quang oa nl học để đo độ rộng xung laser cực ngắn d • Luận văn tiến hành nghiên cứu xây dựng hệ đo đặc trưng thời gian lu va an xạ laser xung ngắn dựa nguyên lý tự tương quan thời gian cường u nf độ Bằng giả thiết xung laser phát từ buồng cộng hưởng phản ll hồi phân bố có dạng Gaussian, hệ thí nghiệm ghi nhận độ rộng m oi xung laser khoảng 12 ps đến 16 ps bước sóng laser khác z at nh Các kết chứng tỏ thành công hệ đo độ rộng xung kỹ thuật z tự tương quan xây dựng @ gm Trong trình thực luận văn, hướng dẫn giúp l đỡ tận tình PGS.TS Đỗ Quang Hịa cán khoa học trung m co tâm Điện tử học lượng tử, khả hạn chế lý an Lu khách quan khác nên luận văn chắn nhiều khuyết điểm Kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn n va ac th si 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.W Kaiser, “Ultrashort Laser Pulses and Applications”, Topics in Applied Physics, vol.60, Springer - Verlag, Heidelberg (1988) W Demtroder, “Laser spectroscopy, Basic Concepts and Instrumentation”, 3rd ed., Springer - Verlag, Berlin (2003) H Bitto, J.R Huber, “Molecular quantum beats High - resolution spectroscopy in the time domain”, Acc Chem Res 25 (1992) 65-71 K.B Eisental, “Ultrafast Chemical Reactions in the Liquid State, in Topics in Applied Physics”, vol 60, “Ultrashort Laser Pulses and lu an Applications”, ed W Kaiser, Springer - Verlag, Berlin Heidelberg (1988) n va J.L Boulnois, “Photophysical Processes in Recent Medical Laser tn to Developments: A review”, Lasers in Med Sci (1986) 47 gh Carmen A Puliafito, “Laser Surgery and Medicine Principles and p ie Practice”, Wiley - Liss (1996) w S Gianfaldoni, G Tchernev, U Wollina, M Fioranelli, M G oa nl Roccia, R Gianfaldoni, and T Lotti, “An Overview of Laser in Dermatology: d The Past, the Present and the Future” , Open Access Maced J Med Sci 2017 lu va an Jul 25; 5(4): 526–530 u nf Đỗ Quang Hịa, Giáo trình “xử lý tín hiệu quang học”, Học Viện ll Khoa học Công nghệ, VAST m oi Swam Optic LLC (2015), website: www.swamoptics.com z at nh 10 Đinh Văn Hồng, Trịnh Đình Chiến, Vật lý laser ứng dụng, z NXB Đại học Quốc gia Hà Nội l fundamental”, ISBN 3-540-64166-1, Springer gm @ 11.Weng W Chow & Stephan W Koch, “Semiconductor - laser m co 12 D.Q Hoa, N.D Hung, T Imasaka, N.T Thanh., “A Tunable selection”, Appl Phys B79 (2010) 463-467 an Lu picosecond dye laser based on cavity quenching and spectro - temporal n va ac th si 57 13 Nguyễn Đại Hưng, Giáo trình “Vật lý kỹ thuật laser”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 14 W Becker, “Advanced time-correlated single photon counting techniques”, ISBN -10 3-540-26047-1, Springer 15 K.W Delong, “Practical issues in ultrashort - laser - pulse measurement using frequency - resolved optical gating”, IEEE jour of Quant Elect Vol.32 (7) (1996) 16 Đoàn Hoài Sơn, “Nghiên cứu vật lý công nghệ laser màu phản hồi phân bố”, Luận án tiến sỹ (2006) lu an 17 N.T.M An, N.T.H Lien, N.D Hoang, and D.Q Hoa., “Improving n va the Performance of Gold - Nanoparticle - Doped Solid - State Dye Laser tn to Using Thermal Conversion Effect”, JEM 47(4) (2018) 2237-2240 gh 18 Zs Bor, A Muller, B Racz, anh P.F Schafer., “Ultrashort pulse p ie generation by distributed feedback dye lasers I” Appl Phys B27 (1982) d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si