Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)

Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - - LÊ THỊ MINH PHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ĐỊNH HƯỚNG MÔ MEN LƯỠNG CỰC ĐIỆN VÀ PHA CỦA LASER LÊN ĐẶC TRƯNG LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ NGHỆ AN, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - - LÊ THỊ MINH PHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ĐỊNH HƯỚNG MÔ MEN LƯỠNG CỰC ĐIỆN VÀ PHA CỦA LASER LÊN ĐẶC TRƯNG LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ Chuyên ngành: QUANG HỌC Mã số: 9440110 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đinh Xuân Khoa PGS.TS Nguyễn Huy Bằng NGHỆ AN, 2018 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học GS.TS Đinh Xuân Khoa PGS.TS Nguyễn Huy Bằng Các kết luận án trung thực công bố tạp chí khoa học nước quốc tế Tác giả luận án Lê Thị Minh Phương iii LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành hướng dẫn khoa học GS.TS Đinh Xuân Khoa PGS.TS Nguyễn Huy Bằng Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến tập thể thầy giáo hướng dẫn - người tận tình giúp tơi nâng cao kiến thức tác phong làm việc tất mẫu mực người thầy tinh thần trách nhiệm người làm khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Lê Văn Đoài quí thầy giáo Trường Đại học Vinh về ý kiến đóng góp khoa học bổ ích cho nội dung luận án, tạo điều kiện tốt nhất thời gian học tập thực nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Sài Gòn giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập nghiên cứu năm qua Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ để hoàn thành luận án Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận án iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH DÙNG TRONG LUẬN ÁN Từ viết tắt Nghĩa AOB Atomic Optical Bistability – Lưỡng ổn định quang nguyên tử CPT Coherence Population Trapping – Bẫy độ cư trú kết hợp EIT Electromagnetically Induced Transparency – Sự suốt cảm ứng điện từ F-P Fabry-Perot Re Real part – Phần thực Im Imaginary part – Phần ảo OB Optical Bistability – Lưỡng ổn định quang SGC Spontaneously Generated Coherence – Độ kết hợp tạo phát xạ tự phát v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN Ký hiệu Đơn vị c 2,998  108 m/s C _ dnm C.m Nghĩa Vận tốc ánh sáng chân không Tham số liên kết Mô men lưỡng cực điện dịch chuyển n  m Ec V/m Cường độ điện trường chùm laser điều khiển Ep V/m Cường độ điện trường chùm laser dò En J F FSR Năng lượng riêng trạng thái n không thứ nguyên Xung lượng góc toàn phần nguyên tử Hz Khoảng phở tự H J Hamilton tồn phần H0 J Hamilton nguyên tử tự HI J Hamilton tương tác hệ nguyên tử trường ánh sáng Cường độ chùm ánh sáng I W/m2 kB 1,38  10-23 J/K Hằng số Boltzmann mRb 1,44  10-25 kg Khối lượng nguyên tử Rb n không thứ nguyên Chiết suất hiệu dụng n0 không thứ nguyên Chiết suất tuyến tính n2 m2/W N nguyên tử/m3 P C/m2 Độ lớn véctơ phân cực điện (vĩ mô) P(1) C/m2 Độ lớn véctơ phân cực tuyến tính P(2) C/m2 Độ lớn véctơ phân cực phi tuyến bậc hai P(3) C/m2 Độ lớn véctơ phân cực phi tuyến bậc ba Hệ số phi tuyến Kerr Mật độ nguyên tử vi Nhiệt độ tuyệt đối T K  m-1 0 1,26  10-6 H/m Độ từ thẩm chân không 0 8,85  10-12 F/m Độ điện thẩm chân không  Hệ số hấp thụ tuyến tính không thứ nguyên Hằng số điện môi nm Hz Tần số góc dịch chuyển nguyên tử c Hz Tần số góc chùm laser điều khiển p Hz Tần số góc chùm laser dò  Hz Tốc độ phân rã tự phát  Hz Tốc độ suy giảm tự phát độ kết hợp vc Hz Tốc độ suy giảm độ kết hợp va chạm  không thứ nguyên Độ cảm điện môi trường nguyên tử , Re() không thứ nguyên Phần thực độ cảm điện , Im() không thứ nguyên Phần ảo độ cảm điện dh không thứ nguyên Độ cảm điện hiệu dụng (1) không thứ nguyên Độ cảm điện tuyến tính (2) m/V Độ cảm điện phi tuyến bậc hai (3) m2/V2 Độ cảm điện phi tuyến bậc ba  - Ma trận mật độ (0) - Ma trận mật độ gần đúng cấp không (1) - Ma trận mật độ gần đúng cấp (2) - Ma trận mật độ gần đúng cấp hai (3) - Ma trận mật độ gần đúng cấp ba  Hz Tần số Rabi  Hz Tần số Rabi suy rộng c Hz Tần số Rabi gây trường laser điều khiển p Hz Tần số Rabi gây trường laser dò vii  Hz Độ lệch tần số laser với tần số dịch chuyển nguyên tử (viết tắt: độ lệch tần số) c Hz Độ lệch tần số laser điều khiển với tần số dịch chuyển nguyên tử p Hz Độ lệch tần số laser dò với tần số dịch chuyển nguyên tử p rad Pha trường laser dò c rad Pha trường laser điều khiển  rad Độ lệch pha trường laser trường laser điều khiển  rad Góc hai mô men lưỡng cực điện viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Nội dung Sơ đồ ba mức lượng kích thích trường laser dò  p laser điều khiển c theo cấu hình bậc thang (a), cấu hình lambda (b) cấu hình chữ V (c) 1.2 Hai kênh dịch chuyển từ trạng thái |1 tới trạng thái |2 tạo thành EIT 1.3 Công tua hấp thụ (a) tán sắc (b): đường liền nét ứng với có trường laser điều khiển, còn đường đứt nét ứng với không có trường laser điều khiển 1.4 Phép đo thực nghiệm giá trị hệ số phi tuyến Kerr có EIT (đường chấm vuông) không có EIT (đường chấm tròn), ∆p độ lệch tần số trường laser dò 1.5 Hệ quang học có hệ số truyền qua hàm cường độ tín hiệu 1.6 (a) Sự phụ thuộc (Ir) vào Ir, (b) Đường đặc trưng cường độ vào – ra, (c) Đường đứt nét đặc trưng không ổn định 1.7 Sự phụ thuộc hệ số truyền qua  vào chiết suất môi trường phi tuyến 1.8 Mô hình nguyên tử hai mức tương tác với trường điện từ 1.9 Buồng cộng hưởng vòng chiều có gương (M1 – M4) mẫu nguyên tử có chiều dài L Gương M3 M4 phản xạ toàn phần (R = 1) Cường độ trường tới trường truyền qua tương ứng E Ip ETp 1.10 Trường điện từ buồng cộng hưởng F-P với hai gương phẳng 1.11 Đồ thị lưỡng ổn định quang hấp thụ với giá trị C khác 1.12 Chu trình trễ lưỡng ởn định quang hấp thụ 1.13 Các mức lượng tinh tế siêu tinh tế nguyên tử 87Rb 2.1 Giao thoa kế Mach-Zehnder phi tuyến dạng vòng có hai gương (M3, M4) hai chia P1 P2, mẫu nguyên tử có chiều dài L Gương M3 M4 ix phản xạ toàn phần (R=1) Trường tới truyền qua tương ứng E Ip ETp 2.2 Sơ đồ ba mức lượng cấu hình lambda 2.3 Sự biến thiên hệ số phi tuyến Kerr n2 theo p tại nhiệt độ T = 300K c = c = (đường gạch gạch), c = 272MHz (đường liền nét) Đường chấm chấm mô tả hệ số hấp thụ 2.4 (a) Sự biến thiên hệ số phi tuyến Kerr n2 theo c p = -7 MHz c = 0; (b) Sự biến thiên n2 theo c p = c = 272 MHz Nhiệt độ môi trường khí nguyên tử T = 300 K 2.5 (a) Đồ thị lưỡng ổn định quang tại số giá trị  p (b) Sự biến thiên hệ số phi tuyến Kerr n2 theo độ lệch tần số  p Các tham số khác sử dụng c = 60 MHz,  c = T = 300 K 2.6 Sự phụ thuộc độ rộng lưỡng ổn định theo độ lệch tần số trường laser dò Các tham số khác sử dụng c = 60 MHz,  c = T = 300 K 2.7 (a) Sự phụ thuộc lưỡng ổn định quang vào độ lệch tần số chùm laser điều khiển c = 60 MHz, p = -5 MHz T = 300 K (b) Sự biến đổi phi tuyến Kerr theo độ lệch tần số chùm laser điều khiển 2.8 Sự phụ thuộc độ rộng lưỡng ổn định theo độ lệch tần số trường laser điều khiển 2.9 (a) Sự phụ thuộc lưỡng ổn định quang vào cường độ trường laser điều khiển (b) Sự biến đổi phi tuyến Kerr theo cường độ trường laser điều khiển Các tham số khác chọn là: c = 0, p = -2 MHz T = 00K 2.10 Sự phụ thuộc độ rộng lưỡng ổn định theo cường độ trường laser điều khiển Các tham số khác chọn là: c = 0, p = -2 MHz T = 300 K 2.11 (a) Sự phụ thuộc lưỡng ổn định quang vào nhiệt độ (b) Sự biến đổi phi tuyến Kerr theo nhiệt độ Các tham số chọn c = 0, p = -2 MHz c = 60 MHz 2.12 Sự phụ thuộc độ rộng lưỡng ổn định theo nhiệt độ môi trường khí x ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - - LÊ THỊ MINH PHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ĐỊNH HƯỚNG MÔ MEN LƯỠNG CỰC ĐIỆN VÀ PHA CỦA LASER LÊN ĐẶC TRƯNG LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ... trường laser dò trường laser điều khiển (b) Sự định hướng hai mô men lưỡng cực điện d12 d 23 không trực giao 3.2 (a) Đồ thị ba chiều lưỡng ổn định quang theo p (b) Đồ thị lưỡng ổn định quang. .. trường laser dò 1.5 Hệ quang học có hệ số truyền qua hàm cường độ tín hiệu 1.6 (a) Sự phụ thuộc (Ir) vào Ir, (b) Đường đặc trưng cường độ vào – ra, (c) Đường đứt nét đặc trưng không ổn định