Bài thuyết trình Vật liệu bán dẫn cấu trúc Nano

Mời các bạn tham khảo bài thuyết trình Vật liệu bán dẫn cấu trúc Nano sau đây để nắm bắt được những nội dung về sự trộn ba sóng, khuyết đại thông số, dao động thông số, biến đổi tần số. Với các bạn chuyên ngành Vật lý thì đây là tài liệu hữu ích.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH C KHOA HỌC TỰ NHIÊN VẬT LÝ ỨNG DỤNG CHUYÊN NGHÀNH: QUANG HỌC  KHUẾCH ĐẠI VÀ DAO ĐỘNG THÔNG SỐ QUANG HỌC GVHD:TS Lê Thị Quỳnh Anh HV: Lê Phúc Q Huỳnh Chí Cường NỘI DUNG TRÌNH BÀY I Sự trộn ba sóng II Khuyết đại thơng số III Dao động thông số IV Biến đổi tần số Khảo sát dao động phi tuyến với trường có hai sóng đơn sắc tần số ω1, ω2:  i (21t  k1z ) i (21t  k1z )    E  E1  E2   E1 ( z )e  E1 ( z )e Với:   E2 ( z )ei (22t k2 z )  E2 ( z )ei (22t k2 z )  n 2  2 n 1  1 n11 k1  c  c k2  c n22  c (1) Xét phương trình Newton chuyển động điện tử:  x  02 x  A 4B e x  x   E (t ) m m m (2) Thay E (1) vào phương trình (2) giải pt phương pháp nhiễu loạn x(t) gồm số hạng có tần số: 0, ω1, ω2, 2ω1, 2ω2, ω1 – ω2, ω1 + ω2 Giả sử môi trường phát sóng có tần số ω3 cường độ sóng là:  i (3t  k3 z ) i (3t  k3 z ) *   E3   E3 ( z )e  E3 ( z )e Các sóng mơi trường phải thỏa phương trình Maxwell  E  P  E  0  0 t t 2 Xét tương tác sóng theo phương sóng (xét theo phương z): E1 ( z , t )  E1 ( z )e  i (1t  k1z ) E2 ( z , t )  E2 ( z )e  i (2t  k2 z ) (3) E3 ( z , t )  E3 ( z )e  i (3t  k3 z ) Biểu thức độ phân cực tương ứng P1 ( z , t )  4dE2* ( z ) E3 ( z )e  i[(3 2 )t ( k3  k2 ) z ] P2 ( z , t )  4dE1* ( z ) E3 ( z )e  i[(3 1 )t ( k3  k1 ) z ] P3 ( z , t )  4dE1 ( z ) E2 ( z )e  i[(1 2 )t ( k1  k2 ) z ] Với: 3  1  2 Xét sóng 1 E1 ( z, t )  E1 ( z )ei (1t k1z ) P1 ( z, t )  4dE2* ( z ) E3 ( z )ei[(3 2 )t ( k3 k2 ) z ]  E1 ( z , t ) dE1 ( z )   i (1t  k1z )    k E z  ik e 1    z dz   (5)  E1 ( z, t )  i (1t  k1 z )    E ( z ) e 1 t (6) 2 P  i[(3 2 ) t ( k3  k2 ) z ] *   (    ) d  E ( z ) E ( z ) e 2 t Thay vào pt Maxwell dE1 ( z )  i1 dz 0 dE2* ( z ) E3 ( z )eikz 1 Tương tự sóng lại: 0 dE2* ( z ) E3 ( z )eikz 1 (7a) 0 * dE2 ( z )  i2 dE1 ( z ) E3 ( z )eikz dz 2 (7b) dE1 ( z )  i1 dz dE3 ( z ) 0  i3 dE1 ( z ) E2 ( z )eikz dz 3 Với: k  k1  k2  k3 (7c)  i   ni2 ĐIỀU KIỆN ĐỂ PHÁT SĨNG  Sóng ω3 phát CĐ     k  k1  k2  k3     k3  k1  k2 Điều kiện hợp pha Hay: Điều kiện bảo toàn động lượng  Điều kiệnω3 = ω1 + ω2 Điều kiện hợp tần Hay: Điều kiện bảo toàn lượng Khi có hai sóng quang học 1 2  mt phi tuyến, giả sử có sóng ω3 thỏa mãn điều kiện hợp pha nên phát Các sóng khác khơng mơi trường trì khơng thỏa điều kiện hợp pha Tương tự, ta có: 1 tương tác 2 3 3 tương tác 1 2 3 tương tác 2 1 Cùng thỏa mãn điều kiện hợp pha Vậy: Quá trình phi tuyến diễn tả phương trình (7) gọi trộn sóng Khơng thể có trộn sóng Hai sóng 1, 2 liên kết với môi trường mà khơng 10 có góp mặt sóng thứ thứ ba Phân loại Sự trộn ba sóng 11 KHUẾCH ĐẠI THÔNG SỐ (OPA) (Optical Parametric Amplification) Pump 3 Signal 1 2 3 Crystal Ilder 1 Amplified signal Chiếu vào mt phi tuyến bậc hai sóng bơm 3 (cđộ mạnh) sóng tín hiệu 1 (cđộ yếu) Ba sóng phải thỏa mãn đk hợp pha hợp tần Sau tương tác có sóng 2 phát ra, đồng thời cường độ sóng 1 tăng lên: Sóng 1 kđại 12 KHUẾCH ĐẠI THƠNG SỐ (OPA)    • Hợp pha: k  k1  k • Hợp tần: 3 = 1 + 2 Do thay đổi 2 1 cho đk hợp tần thỏa mãn nên khuếch đại nhiều tần số khác nhau: khuếch đại thơng số Từ phương trình trộn sóng: 0 dE1 ( Z )  i1 d E2* ( Z ) E3 ( Z )eikZ dZ 1 dE2 ( Z )  i2 dZ 0 d E1* ( Z ) E3 ( Z )eikZ 2 KHUẾCH ĐẠI THÔNG SỐ (OPA) Giả thiết : 3 = const  E3(Z) = E3(0) có hợp pha ∆k=0 dE2*  z   i  dz 0 2 * * d E (0) E1  z   i b2 E1  z  2 1 dE1  z   i 1 dz 0 1 * d E3 (0) E2  z   i b1 E2*  z  (8.b) 1 2     bi  1       i   (8.a) 1/ d E (0) (9) Trong i = 1,2 14 KHUẾCH ĐẠI THÔNG SỐ (OPA) Vi phân (8.a) kết hợp hệ thức (8.b) ta có : d E1 ( Z ) 1 dE2* ( Z ) i b1 dZ 2 dZ  1  2 * i b1   i b2 E1 ( Z )   K E1 ( Z ) 2  1  Ở :  12    d E3 (0) K    n1n2  Tương tự: d E2 (Z )  K E2 (Z ) dZ (11) (10) KHUẾCH ĐẠI THƠNG SỐ (OPA) Pt (10) (11) giải theo E1 mặt vào Z = môi trường phi tuyến, nghiệm : 1 * E1 ( Z )  E1 (0) cosh KZ  i E2 (0) sinh KZ 2 2 * E2 ( Z )  E2 (0) cosh KZ  i E1 (0) sinh KZ 1 (12.a) (12.b) KHUẾCH ĐẠI THÔNG SỐ (OPA) Trường hợp chiếu vào mtpt sóng bơm 3 sóng tín hiệu 1 E2(0) = 0, nghiệm : E1 ( Z )  E1 (0) cosh KZ E2 ( Z )  i (13.a) 2 * E1 (0) sinh KZ 1 (13.b) Trường hợp KZ