Nghiên cứu môi trường hoạt chất laser màu hữu cơ pha tạp hạt nano vàng dùng cho laser phản hồi phân bố phát xung ngắn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ MỸ AN NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG HOẠT CHẤT LASER MÀU HỮU CƠ PHA TẠP HẠT NANO VÀNG DÙNG CHO LASER PHẢN HỒI PHÂN BỐ PHÁT XUNG NGẮN LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ MỸ AN NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG HOẠT CHẤT LASER MÀU HỮU CƠ PHA TẠP HẠT NANO VÀNG DÙNG CHO LASER PHẢN HỒI PHÂN BỐ PHÁT XUNG NGẮN Chuyên ngành: Quang học Mã số: 9440110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS Đỗ Quang Hòa 2: TS Nghiêm Thị Hà Liên HÀ NỘI - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, kết nghiên cứu luận án tiến sỹ: “Nghiên cứu phát xung laser ngắn sử dụng môi trường hoạt chất laser màu hữu pha tạp nano kim loại” hướng dẫn PGS.TS Đỗ Quang Hòa TS Nghiêm Thị Hà Liên riêng tơi Đó kết mới, trung thực, không trùng lặp với luận án hay cơng trình cơng bố Tất tham khảo kế thừa trích dẫn tham chiếu đầy đủ Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Mỹ An i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn tình cảm sâu sắc tới thầy hướng dẫn PGS.TS Đỗ Quang Hòa TS Nghiêm Thị Hà Liên, người dành tình yêu thương người cha, người chị để định hướng, dạy bảo tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Hồng Nhung em phòng NanoBioPhotonics, Viện Vật lý ln động viên, khích lệ tơi q trình nghiên cứu phòng Tơi xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Đại Hưng thầy/cô, anh/chị/em Viện Vật lý khuyến khích tơi q trình làm nghiên cứu Viện Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ, Bộ phận Đào tạo sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho làm luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia, đồng nghiệp chia sẻ, giúp đỡ công việc học Cuối cùng, tơi xin bày tỏ tình cảm sâu sắc tới người thân yêu gia đình ln quan tâm, ủng hộ tơi suốt thời gian qua Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2018 Nguyễn Thị Mỹ An ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .x MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LASER MÀU, CHẤT MÀU LASER, HẠT NANO VÀNG 1.1 Laser màu .7 1.1.1 Môi trường hoạt chất cho laser màu 1.1.1.1 Cấu trúc hóa học phân tử màu hữu 1.1.1.2 Tính chất chất màu laser hữu .10 1.1.1.3 Quang phổ chất màu 12 1.1.2 Chất màu DCM .15 1.1.2.1 Cấu trúc hóa học phân tử màu DCM .15 1.1.2.2 Đặc trưng quang chất màu DCM 19 1.1.2.3 Đánh giá ưu nhược điểm DCM .20 1.2 Tính chất quang vật liệu nano kim loại, nano vàng .21 1.2.1 Cộng hưởng plasmon bề mặt 21 1.2.2 Các đặc trưng quang học nano vàng 22 1.2.3 Truyền lượng phân tử màu hữu với hạt nano kim loại 27 1.2.4 Ứng dụng nano vàng laser xung ngắn .29 1.2.4.1 Hiệu ứng Q-switch nano vàng dạng cầu .30 1.2.4.2 Hiệu ứng khóa mode thụ động GNPs 30 1.2.4.3 Cấu hình nanolaser hiệu ứng cộng hưởng dãy GNPs .31 1.3 Laser màu xung ngắn 32 1.3.1 Cơ chế hoạt động laser màu .32 iii 1.3.2 Một số cấu hình laser màu phát xung picơ-giây .35 1.3.2.1 Phát xung picô-giây hiệu ứng dập tắt 35 1.3.2.2 Phát xung picô-giây kỹ thuật chọn lọc thời gian – phổ .36 1.3.2.3 Phát xung ngắn kỹ thuật khóa mode va chạm xung .38 1.3.3 Laser màu phản hồi phân bố 39 1.3.3.1 Phản xạ Bragg 39 1.3.3.2 Nguyên lý hoạt động laser phản hồi phân bố 42 1.3.3.3 Các đặc điểm laser DFDL .43 Kết luận chương I 45 CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO MÔI TRƯỜNG HOẠT CHẤT CHO LASER MÀU .46 2.1 Nguyên vật liệu thiết bị sử dụng 46 2.1.1 Nguyên vật liệu .46 2.1.2 Thiết bị sử dụng .47 2.1.3 Chế tạo nano vàng gắn kết HS-PEG-COOH 47 2.1.4 Chuyển đổi môi trường hạt nano vàng .49 2.2 Môi trường hoạt chất dạng lỏng cho laser màu 51 2.2.1 Chuẩn bị dung dịch DCM .51 2.2.2 Môi trường chất màu dạng lỏng pha tạp hạt nano vàng (DCM/GNPs) 52 2.3 Chế tạo môi trường hoạt chất laser màu dạng rắn pha tạp hạt nano vàng (DCM/GNPs/PMMA) .53 2.3.1 Môi trường laser màu PMMA 54 2.3.2 Khuôn dùng cho chế tạo mẫu .55 2.3.3 Chế tạo môi trường hoạt chất pha tạp dạng rắn 56 2.2.3.1 Chế tạo môi trường hoạt chất DCM/PMMA .56 2.2.3.2 Chế tạo mẫu PMMA/DCM pha tạp nano vàng 61 2.4 Các thông số mẫu cần xác định kỹ thuật sử dụng 62 2.4.1 Phép đo phổ hấp thụ 62 2.4.2 Phép đo phổ huỳnh quang .63 2.4.3 Phép đo thời gian sống huỳnh quang 64 iv 2.4.4 Kỹ thuật tự tương quan đo độ rộng xung laser .65 2.4.5 Đo kích thước, hình dạng nano vàng TEM .65 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG HOẠT CHẤT PHÂN TỬ MÀU PHA TẠP HẠT NANO VÀNG 67 3.1.1 Chuẩn bị mẫu 68 3.1.2 Đặc trưng quang DCM môi trường lỏng rắn 69 3.1.2.1 Phổ hấp thụ chất màu DCM dung dịch ethanol MMA 69 3.1.2.2 Phổ hấp thụ chất màu DCM PMMA .71 3.1.3 Phổ hấp thụ huỳnh quang phân tử DCM pha tạp GNPs dung dịch ethanol (DCM/GNPs/ethanol) 72 3.1.4 Tính chất quang DCM pha tạp GNPs PMMA 74 3.1.4.1 Phổ hấp thụ DCM/GNPs PMMA .74 3.1.4.2 Huỳnh quang chất màu DCM/GNPs PMMA .75 3.1.5 Thời gian sống huỳnh quang phân tử DCM pha tạp GNPs 77 3.2 Sự ảnh hưởng hiệu ứng biến đổi nhiệt cục ảnh hưởng GNPs lên phân tử DCM .79 3.2.1 Sự biến đổi nhiệt hiệu ứng plasmon GNPs 79 3.2.2 Sự suy giảm huỳnh quang DCM/GNPs/PMMA 80 3.2.3 Sự suy giảm cường độ xạ laser màu .82 Kết luận chương .83 CHƯƠNG LASER MÀU PHẢN HỒI PHÂN BỐ (DFDL) SỬ DỤNG MÔI TRƯỜNG HOẠT CHẤT MÀU RẮN PHA TẠP NANO VÀNG 84 4.1 Nghiên cứu lý thuyết laser màu rắn DFDL 85 4.1.1 Hệ phương trình tốc độ hai thành phần 85 4.1.2 Ảnh hưởng tốc độ bơm .90 4.1.4 Độ rộng xung laser 95 4.1.5 Ảnh hưởng thể tích hoạt chất 96 4.2 Laser màu phản hồi phân bố điều chỉnh bước sóng (DFDL) .97 4.2.1 Cấu hình DFDL thực nghiệm 97 v 4.2.1.1 Bộ dao động DFDL 97 4.2.1.2 Bộ khuếch đại .100 4.2.2 Cấu hình điều chỉnh bước sóng .101 4.2.3 Một số kết đo thực nghiệm .102 4.2.3.1 Độ rộng xung 103 4.2.3.2 Khảo sát biến thiên cường độ laser theo nồng độ GNPs .105 4.2.3.3 Khoảng điều chỉnh bước sóng 106 Kết luận chương 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .109 KẾT LUẬN 109 KIẾN NGHỊ 110 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .111 PHỤ LỤC .125 PHỤ LỤC .131 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Kí hiệu DCM Tên Tiếng Anh Tên tiếng Việt 4-(Dicyanomethylene)-2-methyl- 4-(Dicyanomethylene)-2-methyl6-(4-dimethylaminostyryl)-4H- 6-(4-dimethylaminostyryl)-4H- pyran pyran MMA Methyl methacrylate Methyl methacrylate PMMA Poly methyl methacrylate Poly methyl methacrylate D Donor Chất cho A Acceptor Chất nhận GNPs Gold-Nanoparticles Các hạt nano vàng SP Surface plasmon Plasmon bề mặt SPR Surface plassmon resonance Cộng hưởng plasmon bề mặt Q-switch Q-switch Biến điệu độ phẩm chất STS Specto–Temporal–Selection Chọn lọc thời gian phổ EDFL Erbium-doped Fiber Laser Laser quang sợi erbium Buồng cộng hưởng BCH DFB Distributed feedback Phản hồi phân bố DFDL Distributed feedback dye laser Laser màu phản hồi phân bố NPs Nanoparticles Các hạt nano DMSO Dimethyl sulfoxide Dimethyl sulfoxide BP Benzoyl Peroxide Benzoyl peroxide AIBN Azo-bis-isobutyrolnitril Azo-bis-isobutyrolnitril Time-correlated single photon Đếm đơn photon tương quan counting thời gian Transmission electron Kính hiển vi điện tử truyền qua TCSPC TEM microscopy SEM Scanning Elcetronic Microscopy Kính hiển vi điện tử quét SET Surface energy transfer Sự truyền lượng bề mặt FRET Foster Resonant Energy Transfer Truyền lượng cộng hưởng Foster vii ESU Electrostatic unit of charge Đơn vị đo điện động RhB Rhodamine B Rhodamine B Rh6G Rhodamine 6G Rhodamine 6G viii Master And Phd Students From Asean Countries, Proceeding ISBN 978604-913-088-5 (2013) 105 F J Duarte, R.O James, “Tunable solid-state lasers incorporating dyedoped, polymer–nanoparticle gain media” Opt Lett 28 (21) (2003) 2088 106 E Fort, and S Gresillon, “Surface enhanced fluorescence”, J Phys D: Appl Phys 41 (2008) 013001 107 W Lu, Y Tokuhiro, I Umezu, A Sugimura, and Y Nagasaki, “Resonance energy transfer based on shallow and deep energy levels of biotinpolyethylene glycol/polya-mine stabilized CdS quantum dots”, Appl Phys Lett 89, (2006) 143901 108 P S Chowdhury, P Sen, and A Patra, “Optical properties of CdS nanoparticles and the energy transfer from CdS nanoparticles to Rhodamine 6G”, Chem Phys Lett 413 (2005) 311 109 M Moskovits, “Surface-enhanced spectroscopy”, Rev Mod Phys 57 (1985) 783 110 M Quiten, A Leiner, J R Krenn, and F R Aussenegg, “Electromagnetic energy transport via linear chains of silver nanoparticles”, Opt Lett 23 (1998) 1331 111 V M Shalaev, E Y Poliakov, and V A Markel, “Small-particle composites II Nonlinear optical properties”, Phys Rev B 53 (1996) 2437 112 A M Glass, A.Wokaun, J P Heritage, J G Bergman, P F Liao, and D H Olson, “Enhanced two-photon fluorescence of molecules adsorbed on silver particle films”, Phys Rev B 24 (1981) 4906 113 N N Horimoto, K Imura, and H Okamoto, “Dye fluorescence enhancement and quenching by gold nanoparticles: Direct near-field microscopic observation of shape dependence”, Chem Phys Lett 467 (2008) 105 114 L Cerdan, E Enciso, V Martın, J Banuelos, I Lopez-Arbeloa, A C, and I Garcıa-Moreno, “FRET-assisted laser emission in colloidal suspensions of dye-doped latex nanoparticles”, doi:10.1038/NPHOTON.2012.201 122 Nat Photo 6, 621 (2012) 115 Z R Grabowski, K Rotkiewicz, and W Rettig, “Structural changes accompanying intramolecular electron transfer: Focus on twisted intramolecular charge-transfer states and structures”, Chemical Reviews, 103(10): 3899– 4031, 2003 116 Q.Y Zhang and Z.H Jiang, “laser and fluorescence properties of organic dye DCM doped sol-gel-derived solid-state materials”, J Mater Sci Technol.15, 563 (1999) 117 V.T.T Duong, Anh D Phan, Nghiem T H Lien, Do T Hue, Do Q Hoa, Do T Nga, Tran H Nhung, and Nguyen A Viet, “Near-Infrared Photothermal Response of Plasmonic Gold-Coated Nanoparticles in Tissues”, Phys Status Solidi A, 1700564 (1-5) (2017) 118 R Bornemann and U Lemmer., “Contineous-wave solid-state dye laser”, Opt Lett 31(11), 1669-1671 (2006) 119 H.H Richardson, , M T Carlson, P J.Tandler, P Hernandez, , & A O Govorov, “Experimental and Theoretical Studies of Light-to-Heat Conversion and Collective Heating Effects in Metal Nanoparticle Solutions”, Nan Lett Vol.9(3), 1139-1146 (2009) 120 H Kogenik, C V Shank, “Coupled-Wave Theory of Distributed Feedback Lasers” J Appl Phys 43, 2327, (1972) 121 D Lo, S.K Lam, C Ye, and K.S Lam, “Narrow linewidth operation of solid state dye laser based on sol-gel silica”, Opt Commun 156, 316 (1998) 122 F.J Duarte, “Multiple-prism grating solid-state dye laser oscillator: optimized architecture”, Appl Opt 38, 6347 (1999) 123 W Holzer, H Gratz, T Schmitt, A Penzkofer, A Costela, I GarciaMoreno, R Sastre, and F.J Duarte, “Photo-physical characterization of rhodamine 6G in a 2-hydroxyethyl-methacrylate methyl-methacrylate copolymer”, Chem Phys 256, 125 (2000) 124 Z Bor, A Muller, B Racz, and F P Schafer, “Ultrashort pulse generation by distributed feedback dye laser”, Appl Phys B 27, 9–14 (1982) 125 T Urisu, K Kajiyama., “Concentration dependence of the gain spectrum in energy transfer dye mixture”, J Appl Phys 47, 25-30 (1976) 123 126 N.T.M An, N.T.H Lien, N.T Nghia, and D.Q Hoa, “Spectral evolution of distributed feedback laser of gold nanoparticles doped solid-state dye laser medium”, Jourrnal of applied physics, October 2017, Volume 122, Issue 13 127 T Sen and A Patra, “Resonance energy transfer from rodamine 6G to gold nanoparticles by steady-state and time-resolved spectroscopy”, J Phys Chem C 112, 3216–3222 (2008) 128 Anger Pascal, Bharadwaj Palash, and Novotny Lukas (2006) “Enhancement and quenching of single-molecule fluorescence” Phys Rev Lett., 96:113002 129 W L Barnes, “Fluorescence near interfaces: The role of photonic mode density” J Mod Opt 45(4) (1998) 661 130 S Szatmari and F P Schafer, Appl Phys B 46 (1998) 305 131 Độc quyền sáng chế số 10311 “Máy phát laze màu phản hồi phân bố dập tắt”, (2012) 132 N.T.M An, N.T.H Lien, N.D Hoang, and D.Q Hoa., “Improving the Performance of Gold-Nanoparticle-Doped Solid-State Dye Laser Using Thermal Conversion Effect”, JEM 47(4) (2018) 2237-2240 133 N Chandrasekharan, P V Kanat, J Hu, G J Il, “Dye-Capped Gold Nanoclusters:  Photoinduced Morphological Changes in Gold/Rhodamine 6G Nanoassemblies”, J Phys Chem B 104 (2000) 11103 124 PHỤ LỤC Thiết diện hấp thụ, thiết diện phát xạ phân tử DCM thiết diện dập tắt GNPs dạng cầu đường kính (162) nm Thiết diện hấp thụ  = 0,385×10-20 k đơn vị  (cm2) Thiết diện phát xạ cưỡng  A21 hệ số Einstein phát xạ tự phát (1/; n chiết suất; g(: dạng phân bố phổ Bảng Thiết diện hấp thụ, phát xạ dập tắt DCM GNPs (16 nm) Wavelength (nm) Absorption crosssection a (x10-16 cm2) Fluo stimulate crosssection e (µ) (x10-17 cm2) 416 1.5748 1.48 418 1.68372 1.328 420 1.79264 1.176 422 1.90156 1.06 424 2.01048 0.98 426 2.1194 0.9 428 2.22832 0.868 430 2.33724 0.836 432 2.44426 0.814 434 2.54972 0.802 436 2.65518 0.79 438 2.76064 0.778 125 Extinction crosssection aAu () (x10-10 cm2) 440 2.8661 0.766 442 2.97156 0.756 444 3.07703 0.748 446 3.18249 0.74 448 3.28795 0.734 450 3.39341 0.728 452 3.49887 0.722 454 3.59591 0.716 456 3.67681 0.71 458 3.75771 0.708 460 3.83862 0.706 462 3.91952 0.704 464 4.00042 0.702 466 4.04896 0.7 468 4.08518 0.6988 470 4.12141 0.6976 472 4.15763 0.6976 474 4.19385 0.6988 476 4.22689 0.7 478 4.22188 0.7 480 4.21687 0.7 482 4.21186 0.7006 484 4.20686 0.7018 486 4.18519 0.703 488 4.14927 0.7078 490 4.11334 0.7126 126 492 4.07741 0.72 494 4.04148 0.73 496 4.00556 0.74 498 3.90797 0.758 500 3.7991 0.776 502 3.69024 0.792 504 3.58137 0.806 506 3.46267 0.82 508 3.31488 0.854 510 3.16709 0.888 512 3.0193 0.924 514 2.87151 0.962 516 2.71753 518 2.56006 1.034 520 2.4026 1.068 522 2.24513 1.108 524 2.08766 1.154 526 1.93019 1.2 528 1.77273 1.26 530 1.63826 1.32 532 1.51314 1.381 534 1.38801 1.443 536 1.26966 1.505 538 1.17058 1.563 540 1.0715 0.02151 1.621 542 0.97242 0.02953 1.676 127 544 0.87334 0.03755 1.728 546 0.77426 0.04558 1.78 548 0.69588 0.0536 1.816 550 0.63616 0.06163 1.852 552 0.57644 0.07186 1.88 554 0.51912 0.09194 1.9 556 0.48319 0.11203 1.92 558 0.44726 0.13212 1.912 560 0.41133 0.15221 1.904 562 0.37541 0.17229 1.882 564 0.33948 0.21151 1.846 566 0.30861 0.26799 1.81 568 0.28509 0.32446 1.758 570 0.26158 0.38094 1.706 572 0.23806 0.43741 1.65 574 0.21455 0.49389 1.59 576 0.19103 0.55563 1.53 578 0.16752 0.61802 1.458 580 0.144 0.6804 1.386 582 0.12048 0.74278 1.315 584 0.09697 0.80517 1.245 586 0.07977 0.86755 1.175 588 0.06477 0.9633 1.117 590 0.04976 1.07346 1.059 592 0.03475 1.18361 1.001 594 0.02273 1.29377 0.943 128 596 0.02273 1.41307 0.885 598 0.02273 1.53498 0.839 600 1.65689 0.793 602 1.77532 0.752 604 1.889 0.716 606 2.00268 0.68 608 2.11636 0.648 610 2.23004 0.616 612 2.34371 0.587 614 2.50518 0.561 616 2.67681 0.535 618 2.84481 0.511 620 2.93388 0.487 622 3.02296 0.464 624 3.11494 0.442 626 3.2163 0.42 628 3.31766 0.404 630 3.37841 0.388 632 3.43894 0.373 634 3.48443 0.359 636 3.5247 0.345 638 3.54545 0.331 640 3.54545 0.317 642 3.54545 0.304 644 3.54381 0.292 646 3.52381 0.28 129 648 3.50381 0.268 650 3.48382 0.256 652 3.46382 0.247 654 3.41618 0.241 656 3.34462 0.235 658 3.27306 0.231 660 3.20149 0.227 662 3.12993 0.223 664 3.05837 0.219 666 2.96746 0.215 668 2.8723 0.211 670 2.77714 0.207 672 2.68198 0.202 674 2.58682 0.196 676 2.49241 0.19 678 2.40582 0.186 680 2.31922 0.182 682 2.23263 0.179 684 2.14603 0.177 686 2.05944 0.175 688 1.97285 0.171 690 1.88746 0.167 692 1.8024 0.164 694 1.71733 0.162 696 1.63227 0.16 130 PHỤ LỤC Chương trình viết ngơn ngữ Matlab tính tốn động học q trình phát laser sử dụng mơi trường DCM/GNPs 1) Toàn dải phổ hoạt động laser clear all; close all; load CrossSection.mat Ip=8.9e22;%Thong luong trung binh photon bom tren don vi dien tich totaltime=12e-9; SumIp=Ip*totaltime;% V=0.8;%?? nhin thay van giao thoa (0÷1) nuy=1.4905; % chiet suat cua moi truong chat mau us=0.2; %he so tan xa Mie hoac rayleigh (0.2 -0.5) Lc=0.5;% dai vung kich thich dL=1/us*Lc; L=Lc+dL;% dai tuong duong truyen nang luong den hat nano vang dnuy=1e-5; % thay doi chiet suat lambda=633e-7;% buoc song laser n=1e17;% mat phan bo trung binh cac phan tu hoat chat trang thai kich thich c=3e10;%van toc anh sang chan khong b=0.025; % Do cao vung kich thich Opa=1.51314e-16;%tiet dien hap thu tai buoc song bom cua DCM S=1e4; Na=6e18;%Nong phan tu mau DCM Omega=b/(pi*Na*Opa*L*L*S); Tp=5e-9; % rong xung bom dt=1e-15; step=round(totaltime/dt); t0=5e-9; TAu=90e-12; % Thoi gian song kich thich cua hat nano vang OpAu=10000e-14;%Tiet dien hap thu tai buoc song bom cua hat nano vang Ta=1.8e-9;% thoi gian song huynh quang tai muc kich thich Oaa=1e-17; 131 checkpoint=1000; Idata=zeros(100,ceil(step/checkpoint)); index=0; NanoEff=1; figure(1) hold on; view(45, 45); xlabel('wavelength(nm)'); ylabel('Time(ns)'); zlabel('Photons') while(1) prompt = 'chon buoc song ve:'; buocsong = input(prompt); if buocsong1000 disp('Da thoat') break; end for scan=1:79 if buocsongTa 132 Kf=-0.5; else Kf=0.7; end Tc2=nuy*(Lc^3)/(8*c*(pi^2))*((Oea-Oaa)*V*na)^2; Ip=-SumIp/Tp*4*log(2/pi)*exp(-(4*log(2)*(t-t0)^2/Tp^2)); dnAu=(Ip*OpAu*(n0Au-nAu)-nAu/TAu-nAu*OaAu*E)*dt; dE=(OsAu*c/nuy*nAu*I-E/TAu)*dt; dna=(Ip*Opa*(Na-na)+Kf*OaAu*nAu*c*E/nuy-Oea*c*na*I/nuyna/Ta)*dt;%+Oaa*(Na-na)*I/nuy dI=((Oea-Oaa)*c/nuy*na*I-I/Tc2+Omega*na/Ta)*dt; % % % % % Edata(i)=E; Ipdata(i)=Ip; tdata(i)=t; nAudata(i)=nAu; nadata(i)=na; if rem(i,checkpoint)==0; index2=index2+1; Idata(index,index2)=I; Tcdata(i)=Tc2; end I=I+dI; na=na+dna; nAu=nAu+dnAu; if NanoEff==1 E=E+dE; end t=t+dt; % end Timedata=(1:index2)*dt; XX = ones(1,index2); X=XX*crosssection(k,1); plot3(X,Timedata,Idata(index,:)) end 2) Tính tốn thơng số cho bước sóng lựa chọn clear all; close all; load FluoStimulateCrossSection.mat Ip=4.1e22;%Thong luong trung binh photon bom tren don vi dien tich 133 totaltime=12e-9; SumIp=Ip*totaltime;% V=0.5;%?? nhin thay van giao thoa (0÷1) nuy=1.4905; % chiet suat cua moi truong chat mau us=0.2; %he so tan xa Mie hoac rayleigh (0.2 -0.5) Lc=0.5;% dai vung kich thich dL=1/us*Lc; L=Lc+dL;% dai tuong duong truyen nang luong den hat nano vang dnuy=1e-5; % thay doi chiet suat lambda=633e-7;% buoc song laser n=1e17;% mat phan bo trung binh cac phan tu hoat chat trang thai kich thich c=3e10;%van toc anh sang chan khong Oea=7.2e-17; %tiet dien phat xa cuong buc tai buoc song laser 633nm; gama=Oea*n; %% % Tc=nuy*L^3*((pi*dnuy/lambda)^2+(gama/2)^2)/(2*c*pi^2); % Tc=6e-12; %% nth=2*(pi/V)^(2/3)/(Oea*L); b=0.025; % Do cao vung kich thich Opa=1.5183e-16;%tiet dien hap thu tai buoc song bom cua DCM S=1e4; Na=6e18;%Nong phan tu mau DCM Omega=b/(pi*Na*Opa*L*L*S); Tp=5e-9; % rong xung bom dt=1e-14; step=round(totaltime/dt); t0=5e-9; n0Au=5.0e10; nAu=n0Au; TAu=30e-12; % Thoi gian song kich thich cua hat nano vang OaAu=1.3e-10;%Tiet dien hap thu be mat cua hat nano vang OpAu=10000e-14;%Tiet dien hap thu tai buoc song bom cua hat nano vang OsAu=0.75*OaAu; E=0; I=0; Ta=1.8e-9;% thoi gian song huynh quang tai muc kich thich Oaa=1e-17; Ipdata=zeros(1,step); 134 tdata=zeros(1,step); nAudata=zeros(1,step); nadata=zeros(1,step); Idata=zeros(1,step); Tcdata=zeros(1,step); Edata=zeros(1,step); t=0; Ip=-SumIp/Tp*4*log(2/pi)*exp(-(4*log(2)*(t-t0)^2/Tp^2)); na=Ta*Ip*Opa*Na/(1+Ta*Ip*Opa); %% %na=6e13; % %Oei=6.46509e-17;% Tiet dien phat xa cuong buc tai buoc song lambda 650nm [cm2 for i=1:step if t>Ta Kf=-0.5; else Kf=0.5; end Tc2=nuy*(Lc^3)/(8*c*(pi^2))*((Oea-Oaa)*V*na)^2; Ip=-SumIp/Tp*4*log(2/pi)*exp(-(4*log(2)*(t-t0)^2/Tp^2)); dnAu=(Ip*OpAu*(n0Au-nAu)-nAu/TAu-nAu*OaAu*I)*dt; dE=(OsAu*c/nuy*nAu*I-E/TAu)*dt; dna=(Ip*Opa*(Na-na)+Kf*Oaa*(Na-na)*c*E/nuy-Oea*c*na*I/nuyna/Ta+Oaa*(Na-na)*I/nuy)*dt;%OaAu*nAu* dI=((Oea-Oaa)*c/nuy*na*I-I/Tc2+Omega*na/Ta)*dt; Edata(i)=E; Ipdata(i)=Ip; tdata(i)=t; nAudata(i)=nAu; nadata(i)=na; Idata(i)=I; Tcdata(i)=Tc2; I=I+dI; na=na+dna; nAu=nAu+dnAu; E=E+dE; t=t+dt; % % % % dqi=((Oei-Oai)*c*n*qi/nuy-qi/Tc+Omega*n/To)*dt; dEi=(Osf*c*n*qi/nuy-qi/Tfs+Omega*n/To+KF)*dt; n=n+dn;%-dEi; qi=qi+dqi; 135 % % % % % % % if rem(i,checkpoint)==0 j=j+1; %Ipdata(j)=IpGaussian; %ndata(j)= n; qidata(j)=qi; %Timedata(j)=i*dt; end end % arrayql(k,:)=qidata; % wavelengtharray(k)=FluoStimulateCrossSection(w,1); % end % Timedata=1:checkpoint:step; % Timedata=Timedata*dt; % % figure(gcf) % waterfall(arrayql); % XX = ones(1,800); % hold on; % %for i=1:ceil(count/checkpointwavelength) % %X=XX*wavelengtharray(i); % %plot3(X,Timedata,arrayql(i,:)) % %end % %% hold on; figure(1) plot(tdata,Ipdata); figure(2) plot(tdata,nAudata); figure(3) plot(tdata,nadata); figure(4) plot(tdata,Idata); figure(5) plot(tdata,Tcdata); figure(5) plot(tdata,Edata); outdata=[tdata' Idata'];%Ipdata' nAudata' nadata' Tcdata' Edata' dlmwrite('output.txt', outdata); % % %plot(Timedata,ndata/max(ndata)*0.7,'r'); % %hold on; % %plot(Timedata,qidata/max(qidata)*0.5,'b'); % %plot(Timedata,Ipdata/max(Ipdata),'g'); 136 ... án Nghiên cứu mơi trường hoạt chất laser màu hữu pha tạp hạt nano vàng dùng cho laser phản hồi phân bố phát xung ngắn thực Mục tiêu nghiên cứu: Chế tạo khảo sát tính chất quang mơi trường hoạt. .. sát môi trường hoạt chất laser màu rắn DCM pha tạp nano vàng sử dụng cho laser màu phản hồi phân bố Chương 4: Xây dựng mơ hình tốn học laser màu phản hồi phân bố (DFDL) sử dụng môi trường hoạt chất. .. trình phát xạ laser xung phản hồi phân bố sử dụng môi trường hoạt chất pha tạp - Thử nghiệm hệ laser màu xung ngắn sử dụng môi trường hoạt chất pha tạp nano vàng Phương pháp nghiên cứu: - Thực