Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Khảo sát ảnh hưởng của chirp tần số và sự tán sắc đối với xung dạng secant-hyperbole trong hoạt động của laser màu buồng cộng hưởng vòng khóa mode bằng va chạm

112 78 0
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Khảo sát ảnh hưởng của chirp tần số và sự tán sắc đối với xung dạng secant-hyperbole trong hoạt động của laser màu buồng cộng hưởng vòng khóa mode bằng va chạm

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Bố cục luận văn gồm 3 chương: Chương 1 - Laser xung cực ngắn, Chương 2 - Laser màu tạo xung cực ngắn bằng phương pháp bị động, Chương 3 - Khảo sát ảnh hưởng của chirp và tán sắc đối với xung dạng secant- hyperbole trong laser CPM khi xung đi qua cả chất hấp thụ bão hòa và môi trường khuếch đại một vòng và nhiều vòng quanh buồng cộng hưởng…

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Nguyễn Quyết Thắng ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN SỐ VÀ SỰ TÁN SẮC ĐỐI VỚI  XUNG DẠNG SECANT­HYPERBOLE TRONG HOẠT ĐỘNG CỦA  LASER MÀU BUỒNG CỘNG HƯỞNG VỊNG KHĨA MODE BẰNG  VA CHẠM XUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Nguyễn Quyết Thắng ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN SỐ VÀ SỰ TÁN SẮC ĐỐI VỚI  XUNG DẠNG SECANT­HYPERBOLE TRONG HOẠT ĐỘNG CỦA  LASER MÀU BUỒNG CỘNG HƯỞNG VỊNG KHĨA MODE BẰNG  VA CHẠM XUNG                      Chun ngành: Quang học Mã số: 60440109 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC                                                      NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:                                   PGS.TS. TRỊNH ĐÌNH CHIẾN                                                 CƠ QUAN: TRƯỜNG ĐHKHTN HÀ NỘI Hà Nội – Năm 2013 LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành gửi lời cảm  ơn  đến các thầy cơ trong bộ  mơn Quang  Lượng Tử, các thầy cơ trong và ngồi trường đã giúp đỡ tơi trong suốt q trình học   tập và hồn thành bản luận văn này Tơi xin gửi lời cảm  ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trịnh Đình Chiến, người đã   ln tận tình chỉ bảo, động viên, hướng dẫn tơi trong suốt q trình hồn thành luận   văn này.  Tơi xin gửi lời cảm  ơn sâu sắc đến PGS.TS. Phạm Văn Bền, người đã đóng  góp những ý kiến q báu cho tơi và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập! Tơi xin chân thành cảm ơn!   Học viên             Nguyễn Quyết Thắng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT : Biên độ cực đại của xung             CW: Bơm liên tục c: Vận tốc ánh sáng trong chân khơng C: Tham số chirp : Mật độ dòng photon : Cường độ hấp thụ bão hòa : Độ dài tán sắc : Hệ số chiết suất phi tuyến : Mật độ hạt (độ tích lũy) của ngun tử ở các mức 1,2,3 N: Tổng số ngun tử tham gia vào q trình tương tác : Chiết suất nhóm SPM: Sự tự biến điệu pha (Self ­ phase modulation) GVD: Sự tán sắc vận tốc nhóm (Group­Velocity dispersion) SAM: Sự tự biến điệu biên độ (Self ­ amplitude modulation) CPM: Laser màu khóa mode bị  động bằng va chạm xung ( Colliding Pulse  Mode­Locked) : Khoảng thời gian xung truyền giữa chất hấp thụ  bão hòa và mơi trường khuếch   đại u: Vận tốc ánh sáng trong chất hấp thụ bão hòa : Năng lượng xung : Độ rộng xung : Thời gian tích thốt (hồi phục ngang) : Tiết diện hấp thụ hiệu dụng : Độ rộng phổ của xung : Tham số tán sắc vận tốc nhóm : Tốn tử mật độ  : Tần số của laser DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Mối quan hệ về thời gian xung và cường độ xung trước và sau khi đi qua   chất hấp thụ  bão hòa ……………………………………………….……… ….…… 41 Bảng 3.2: Mối quan hệ thời gian và cường độ xung trước và sau khi đi qua chất hấp  thụ bão hòa………………………………………………………………… …46 Bảng 3.3: Mối quan hệ của thời gian xung và cường độ xung của các xung có chirp  trước và sau khi đi qua chất hấp thụ bão hòa………………………………………… 49 Bảng 3.4: Tỷ số giữa thời gian xung và mật độ dòng photon của xung ra so với xung   vào khi đi qua mơi trường khuếch đại………………………………………… …… 52 Bảng 3.5: Tỷ số giữa thời gian xung và mật độ dòng photon của xung ra và xung đi   vào   môi   trường   khuếch  đại………………………………………………………… 55 Bảng 3.6: Mối quan hệ của thời gian xung và mật độ  dòng photon của xung ra so  với xung vào mơi trường khuếch đại………………………………………………… … 58 Bảng 3.7: Mối quan hệ của thời gian xung và mật độ  dòng photon giữa xung ra so  với xung vào cả  mơi trường hấp thụ  và khuếch đại……………………………… ………60 Bảng 3.8: Mối quan hệ về thời gian xung và mật độ  dòng photon của xung secant­ hyperbole có chirp tuyến tính trước và sau khi đi qua cả mơi trường hấp thụ bão hòa    khuếch   đại……………………………………………… …………………… …….64 Bảng 3.9: Quan hệ của thời gian xung và mật độ  dòng photon giữa xung trước và   sau       qua   chất   hấp   thụ   bão   hòa     khuếch   đại……………………………………… 68 Bảng 3.10: Mối quan hệ về độ rộng xung và mật độ dòng photon giữa xung ban đầu  và xung đi lại nhiều vòng trong buồng cộng hưởng……………………………… … 71 Bảng 3.11: Mối quan hệ  về   độ  rộng xung và cường độ  xung của xung secant­ hyperbole có chirp tuyến tính của xung ban đầu so với xung đi lại nhiều lần quanh   buồng cộng hưởng……………………………………………… ……………….….74 Bảng 3.12: Mối quan hệ  của xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=2   trước và sau khi đi lại nhiều lần quanh buồng cộng hưởng………………… …… ………81 Bảng 3.13: Mối quan hệ về độ rộng xung và cường độ của xung secant­hyperbole đi   qua   chất   hấp   thụ   bão   hòa     môi   trường   khuếch   đại   với     độ   dày   thay  đổi…………………………………………………………………………… ….… 84 Bảng 3.14: Mối quan hệ về thời gian xung và mật độ dòng photon của xung secant­ hyperbole có chirp tuyến tính trong buồng cộng hưởng với các độ dày của chất màu  khác nhau…………………………………… ………………………………………84 Bảng 3.15: Mối quan hệ về thời gian xung và mật độ dòng photon của xung secant­ hyperbole có chirp phi tuyến trong buồng cộng hưởng với các độ dày của chất màu  khác nhau…………………… ……………………………………………………….86 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Xung secant­hyperbole khơng có chirp trước và sau khi đi qua chất hấp thụ  bão hòa…………………………………………………………… …………………41 Hình 3.2: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=3 trước và sau khi đi qua  chất hấp thụ  bão hòa…………………………………… …………………………… 44 Hình 3.3: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=6 trước và sau khi đi qua  chất   hấp   thụ   bão   hòa……………………… ……………………………… ……….44 Hình 3.4: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=15 trước và sau khi đi  qua chất hấp thụ  bão hòa………………………………… …………………… … ……45 Hình 3.5: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=25 trước và sau khi đi   qua   chất   hấp   thụ   bão   hòa………………………………… …………………………… 45 Hình 3.6: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=3  trước và sau khi đi qua  chất   hấp   thụ   bão  hòa………………………………………………………………… 47 Hình 3.7: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=6  trước và sau khi đi qua  chất   hấp   thụ   bão   hòa………………………………………… ………… ………… 48 Hình 3.8: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=15   trước và sau khi đi   qua   chất   hấp   thụ   bão   hòa……………………………………………………… ……….48 Hình 3.9: Xung secant­hyperbole khơng có với C=0   trước và sau khi đi qua mơi   trường   khuếch   đại…………………….……………………………………………… 52 Hình 3.10: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=3 trước và sau khi đi qua  mơi   trường   khuếch   đại……………………………………… …………… ……….54 Hình 3.11: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=6 trước và sau khi đi qua   mơi   trường   khuếch  đại……………………………………………………………… 54 Hình 3.12: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=15 trước và sau khi đi   qua   môi   trường   khuếch   đại………………………………………………… ……….55 Hình 3.13: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=3 trước và sau khi đi qua  mơi   trường   khuếch   đại………………………………………………… …………… 56 Hình 3.14: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=6 trước và sau khi đi qua  mơi   trường   khuếch   đại……………………………………………………… ……… 57 Hình 3.15: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=15 trước và sau khi đi  qua   mơi   trường   khuếch   đại…………………………………………… ………………….57 Hình 3.16: Xung secant­hyperbole khơng có chirp với C=0 trước và sau khi đi qua cả  mơi   trường   hấp   thụ     khuếch   đại………………………………………… ……… 59 Hình 3.17: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=1 trước và sau khi đi qua  cả mơi trường hấp thụ và khuếch đại………………………………………………… 61 Hình 3.18: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=3 trước và sau khi đi qua   cả mơi trường hấp thụ và khuếch đại………………………………………………… 61 Hình 3.19: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=6 trước và sau khi đi qua  cả mơi trường hấp thụ và khuếch đại………………………………………………… 62 Hình 3.20: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=10 trước và sau khi đi  qua cả mơi trường hấp thụ và khuếch đại……………………………………….…… 63 Hình 3.21: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=15 trước và sau khi đi  qua cả  mơi trường hấp thụ  và khuếch đại…………………………………………… 63 Hình 3.22: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=25 trước và sau khi đi  qua     môi   trường   hấp   thụ     khuếch  đại…………………………………………… 63 Hình 3.23: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=1 trước và sau khi đi qua    mơi   trường   hấp   thụ     khuếch   đại………………………………………… …… 65 Hình 3.24: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=3 trước và sau khi đi qua    mơi   trường   hấp   thụ     khuếch   đại…………………………………………… … 65 Hình 3.25: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=6 trước và sau khi đi qua    mơi   trường   hấp   thụ     khuếch   đại……………………………………… ……….66 Hình 3.26: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=10 trước và sau khi đi  qua     môi   trường   hấp   thụ     khuếch   đại……………………………………… ……… 66 Hình 3.27: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=15 trước và sau khi đi   qua     môi   trường   hấp   thụ     khuếch   đại…………………………………… ………… 67 Hình 3.28: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=25 trước và sau khi đi  qua     mơi   trường   hấp   thụ     khuếch   đại……………………………………… ……….67 Hình 3.29: Xung secant­hyperbole khơng có chirp đi N=2 vòng quanh buồng cộng  hưởng………………………………………………………………………………….6 Hình 3.30: Xung secant­hyperbole khơng có chirp đi N=3 vòng quanh buồng cộng  hưởng………………………………………………………………………………….6 Hình 3.31: Xung secant­hyperbole khơng có chirp đi N=4 vòng quanh buồng cộng  hưởng………………………………………………………………………………….7 Hình 3.32: Xung secant­hyperbole khơng có chirp đi N=5 vòng quanh buồng cộng  hưởng…………………………………………………………… …………….…….70 Hình 3.33: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=2 đi lại N=2 vòng quanh  buồng cộng hưởng…………………………… …………………………… ………72 Hình 3.34: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=2 đi lại N=3 vòng quanh  buồng cộng hưởng……………………………………………………………….… 72 Hình 3.35: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=2 đi lại N=4 vòng quanh  buồng cộng hưởng……………………………………………………………….… 73 Hình 3.36: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=2 đi lại N=5 vòng quanh  buồng cộng hưởng……………………………………………………………… ….73 Hình 3.37: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=2 đi lại N=2 vòng quanh  buồng cộng hưởng…………………………… ………………………………….…75 Hình 3.38: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=2 đi lại N=3 vòng quanh  buồng cộng hưởng……………………………………………………… ……….…75 Hình 3.39: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=2 đi lại N=4 vòng quanh  buồng cộng hưởng………………………………………………… ………….……76 Hình 3.40: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=2 đi lại N=5 vòng quanh  buồng cộng hưởng………………………………………………… …………… …76 Hình 3.43: Xung secant­hyperbole khơng có chirp đi lại quanh buồng cộng   hưởng với độ dày chất màu: L=50 μm, Lk=300 μm 98 Hình 3.44: Xung secant­hyperbole khơng có chirp đi lại quanh buồng cộng   hưởng với độ dày chất màu: L=30 μm, Lk=200 μm Hình 3.45: Xung secant­hyperbole khơng có chirp đi lại quanh buồng cộng   hưởng với độ dày chất màu: L=10 μm, Lk=100 μm (L;Lk) 90­500 70­400 50­300 30­200 10­100 0.9863 0.9862 0.9861 0.9860 0.9859 1.3630 1.3630 1.3630 1.3630 1.3629     C=0 99 Bảng 3.13:Mối quan hệ về độ rộng xung và cường độ của xung secant­ hyperbole đi qua chất hấp thụ bão hòa và mơi trường khuếch đại với các độ dày   thay đổi Nhận xét: Với xung secant­hyperbole khơng có chirp đi một vòng quanh buồng cộng  hưởng tương ứng với các độ dày khác nhau của chất màu cho ta kết quả sau: Tỷ số về thời gian của xung ra so với xung vào ln nhỏ hơn 1. Khi độ rộng  chất màu càng giảm thì tỷ  số  trên càng giảm, tuy nhiên độ  giảm là khơng  nhiều. Do đó để có được xung cực ngắn khi đi lại quanh buồng cộng hưởng   cũng đòi hỏi phải làm giảm độ dày của mơi trường hoạt chất và mơi trường   chất hấp thụ bão hòa tới mức cần thiết Tỷ số về mật độ dòng photon ln lớn hơn 1 và hầu như khơng thay đổi khi   thay đổi độ dày của mơi trường khuếch đại và chất hấp thụ bão hòa.  3.5.2: Trường hợp xung secant­hyperbole có chirp 3.5.2.1: Trường hợp xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính Với trường hợp xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính chúng ta khảo sát  trường hợp cụ thể với hệ số chirp C=2 và dạng xung sẽ phụ thuộc vào độ dày chất  hấp thụ bão hòa và độ dày mơi trường hoạt chất như sau: 100 Hình 3.46: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính C=2 đi lại quanh   buồng cộng hưởng với độ dày chất màu: L=90 μm, Lk=500 μm 101 Hình 3.47: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính C=2 đi lại quanh   buồng cộng hưởng với độ dày chất màu: L=50 μm, Lk=300 μm Hình 3.48: Xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính C=2 đi lại quanh buồng   cộng hưởng với độ dày chất màu: L=10 μm, Lk=100 μm                (L;Lk) 90­500 70­400 50­300 30­200 10­100 0.9826 0.9825 0.9824 0.9823 0.9822 0.9826 0.9825 0.9824 0.9823 0.9822 1.3625 1.3625 1.3625 1.3625 1.3624     C=2 102 Bảng 3.14: Mối quan hệ về thời gian xung và mật độ dòng photon của xung   secant­hyperbole có chirp tuyến tính trong buồng cộng hưởng với các độ dày   của chất màu khác nhau Nhận xét:  Với xung secant­hyperbole có chirp tuyến tính với C=2 đi lại một vòng  trong buồng cộng hưởng với độ dày khác nhau của chất màu cho ta kết quả sau: Tỷ  số về  thời gian xung của xung ra so với xung vào ln nhỏ  hơn 1. Do đó  độ rộng xung lối ra ln được rút ngắn. Khi độ rộng chất màu càng giảm thì  tỷ  số  trên càng giảm, tuy nhiên độ  giảm là khơng nhiều. Do đó để  có được   xung cực ngắn khi đi lại quanh buồng cộng hưởng cũng đòi hỏi phải làm  giảm độ dày của mơi trường hoạt chất và mơi trường chất hấp thụ  bão hòa  tới mức cần thiết Tỷ số về mật độ dòng photon ln lớn hơn 1 và hầu như khơng thay đổi khi   thay đổi độ dày của mơi trường khuếch đại và chất hấp thụ bão hòa. Chứng   tỏ xung ln được khuếch đại khi đi một vòng trong buồng cộng hưởng, và  khơng phụ thuộc nhiều vào độ dày chất màu trong một khoảng xác định 3.5.2.2: Trường hợp xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến Với trường hợp xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến ta khảo sát trường   hợp cụ thể với C=2 và có dạng xung phụ thuộc vào độ dày chất hấp thụ bão hòa và   mơi trường hoạt chất như sau:  103 Hình 3.49: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến C=2 đi lại quanh   buồng cộng hưởng với độ dày chất màu: L=90 μm, Lk=500 μm Hình 3.50: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến C=2 đi lại quanh   buồng cộng hưởng với độ dày chất màu: L=50 μm, Lk=300 μm 104 Hình 3.51: Xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến C=2 đi lại quanh   buồng  cộng hưởng với độ dày chất màu: L=10 μm, Lk=100 μm                (L;Lk) 90­500 70­400 50­300 30­200 10­100 0.9791 0.9790 0.9789 0.9788 0.9787 0.9791 0.9790 0.9789 0.9788 0.9787 1.3630 1.3630 1.3630 1.3630 1.3629     C=2 Bảng 3.15: Mối quan hệ về thời gian xung và mật độ dòng photon của xung   secant­hyperbole có chirp phi tuyến trong buồng cộng hưởng với các độ dày của   chất màu khác nhau 105 Nhận xét:  Với xung secant­hyperbole có chirp phi tuyến với C=2 đi lại một vòng   trong buồng cộng hưởng với độ dày khác nhau của chất màu cho ta kết quả sau: Tỷ số về mật độ dòng photon ln lớn hơn 1 và hầu như khơng thay đổi khi   thay đổi độ  dày của mơi trường khuếch đại và chất hấp thụ  bão hòa trong  miền khảo sát của độ dày chất màu Tỷ  số  về  độ  rộng của xung ra so với xung vào ln nhỏ  hơn 1. Do đó độ  rộng xung lối ra ln được rút ngắn. Khi độ rộng chất màu càng giảm thì tỷ  số trên càng giảm, tuy nhiên độ giảm là khơng nhiều. Do đó để có được xung  cực ngắn khi đi lại quanh buồng cộng hưởng cũng đòi hỏi phải làm giảm độ  dày của mơi trường hoạt chất và mơi trường chất hấp thụ  bão hòa tới mức   cần thiết.  Kết luận: Sau khi tìm hiểu [7] và khảo sát xung đi lại nhiều lần trong buồng cộng  hưởng chúng tơi có nhận xét: nếu chỉ xét ảnh hưởng của mơi trường khuếch đại và  hấp thụ  (khơng xét đến các yếu tố   ảnh hưởng khác) có thể  tính tốn được số  lần  cần thiết xung phải đi trong buồng cộng hưởng để  đạt xung ra có thời gian femto  giây. Cụ  thể  với trường hợp xung secant­hyperbole khơng có chirp, tỉ  lệ  thời gian   xung tương đối với mỗi lần xung đi qua rút ngắn xuống 0.8205 và tỉ lệ này coi như  khơng đổi sau mỗi lần đi vòng quanh buồng cộng hưởng Giả  sử  lần đầu tiên xung được tạo ra từ  laser màu liên tục bơm vào trong  buồng cộng hưởng cỡ μs (tức là xấp xỉ thời gian hồi phục ngang), thì để  đạt cỡ  fs   thì phải rút ngắn thời gian xung đi 10^9 lần. Gọi số  lần xung đi lại trong buồng   cộng hưởng là x, ta có thể tìm được số lần xung đi lại cần thiết để đạt được xung  femto giây như sau:[7]                       Lấy lg hai vế của phương trình trên ta được :  106 Ta thấy sau một số lần đi lại quanh buồng cộng hưởng thì thời gian xung rút   ngắn xuống cỡ femto giây. Nhưng kết quả  thực nghiệm cho thấy rằng với buồng   cộng hưởng laser CPM thì thời gian xung đạt được chỉ  ngắn cỡ  một vài đến vài   chục femto giây. Chứng tỏ có sự  giới hạn cho việc rút ngắn xung. Điều này là do  khi xung càng rút ngắn thì sẽ xuất hiện các hiệu  ứng phi tuyến và làm ảnh hưởng  đến hình dạng xung, đó là tán sắc vận tốc nhóm, sự tự biến điệu pha, tán xạ Raman   và các ảnh hưởng của yếu tố khác.  107 KẾT LUẬN CHUNG Trong q trình khảo sát  ảnh hưởng của chirp và tán sắc đối với xung dạng  secant­hyperbole trong hoạt động của laser màu buồng cộng hưởng vòng khóa mode  bằng va chạm xung, với các khảo sát cụ  thể  là trường hợp xung secant­hyperbole  khơng có chirp, có chirp tuyến tinh, chirp phi tuyến đi qua chất hấp thụ bão hòa, mơi   trường khuếch đại. Và đặc biệt là xung secant­hyperbole đi một vòng và nhiều vòng   trong buồng cộng hưởng. Đồng thời khảo sát sự ảnh hưởng của độ dày mơi trường   chất màu khuếch đại và chất hấp thụ  bão hòa  đối với độ  rộng xung và cường độ  xung trong buồng cộng hưởng laser CPM. Qua tìm hiểu [7] và các khảo sát đầy đủ  thêm như trên chúng tơi đã thu được các kết quả như sau: Từ  các   tính  tốn và  mơ  phỏng  gần  đúng  cho dạng xung  secant­hyperbole   khơng có chirp, chúng tơi nhận thấy: Khi xung đi qua cả hai mơi trường khuếch đại và hấp thụ  thì phần đỉnh của  xung được khuếch đại, hai sườn của xung trở  nên dựng đứng và thời gian  xung được rút ngắn Khi xung đi lại nhiều lần quanh buồng cộng hưởng thì cường độ  đỉnh xung   càng được khuếch đại, đồng thời độ  rộng xung ngày càng được rút ngắn.  Với xung secant­hyperbole khơng có chirp thì tỷ số khuếch đại xung lớn hơn  so với trường hợp có chirp Từ  các tính tốn và mơ phỏng gần đúng cho dạng xung secant­hyperbole có   chirp, chúng tơi nhận thấy Khi đi một vòng quanh buồng cộng hưởng thì phần trung tâm của xung được  khuếch đại mạnh lên, cường độ  xung ra ln lớn hơn cường độ  xung vào,   đồng thời độ rộng xung cũng được rút ngắn với một số trường hợp của C.  108 Khi xung đi lại nhiều vòng trong buồng cộng hưởng thì cường độ  xung ra  trong trường hợp chirp phi tuyến lớn hơn khơng nhiều so với cường độ xung  ra trong trường hợp chirp tuyến tính  Tuy nhiên xung secant­hyperbole có   chirp ln có cường độ nhỏ hơn khá nhiều so với trường hợp xung khơng có  chirp.  Từ các tính tốn trong trường hợp thay đổi độ dày của chất hấp thụ bão hòa  và độ  dày của mơi trường khuếch đại trong một khoảng giá trị  xác định,  chúng tơi nhận thấy:  Khi giảm độ dày của chất hấp thụ trong khoảng [90÷10 μm] và độ  dày mơi   trường hoạt chất trong khoảng [500÷100 μm] thì độ  rộng của xung ra giảm   đi. Mặc dù độ rộng của xung ra giảm đi là khơng nhiều khi giảm độ dày của   mơi trường chất màu, tuy nhiên khi xung đi lại nhiều vòng quanh buồng cộng  hưởng thì xung ra được giảm đáng kể. Do đó để  đạt được xung cực ngắn  cho laser màu CPM, đặc biệt là cỡ femto giây thì việc giảm độ  dày của mơi  trường chất màu là điều cần thiết đối với thực nghiệm Trên đây là một số  kết quả  nghiên cứu mà chúng tơi đã thu được, tuy nhiên còn   nhiều vấn đề  về  xung secant­hyperbole có chirp cần được nghiên cứu có giá trị  trong thực tiễn như  các vấn đề  truyền xung trong thơng tin quang mà chúng tơi sẽ  nghiên cứu và khảo sát trong tương lai gồm:  khảo sát xung truyền trong thơng tin quang đơn mode giới hạn tốc độ bít khi xung truyền trong thơng tin quang khảo sát xung secant­hyperbole  ảnh hưởng bởi hệ  số  tán sắc  β  trong laser   CPM 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO   Tiếng Việt Nguyễn Thế Bình (2006), Kỹ thuật laser, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội Trịnh Đình Chiến, Đinh Văn Hồng (2002), Vật lý laser và ứng dụng, NXB  Đại học Quốc gia, Hà Nội Đinh Văn Hồng (1999) , Quang học phi tuyến, NXB Đại học Quốc gia, Hà  Nội Trần Mạnh Hùng (2007), Nghiên cứu sự  biến đổi và lan truyền xung cực   ngắn qua mơi trường phi tuyến trong buồng cộng hưởng vòng,  Luận án  tiến sĩ Vật Lý, Trường Đại học Vinh Hồ  Quang Quý, Vũ Ngọc Sáu (2005),  Laser bước sóng thay đổi và  ứng   dụng, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội Ngụy Hữu Tâm, Những  ứng dụng mới nhất của laser (2003 ), NXB Khoa  học và kỹ thuật Lê Thị  Thúy (2011), Ảnh hưởng của chirp phi tuyến với xung dạng secant­ hyperbole trong buồng cộng hưởng laser CPM,  Luận văn thạc sĩ vật lý,  Đại học Khoa học Tự nhiên­ ĐH QGHN Nguyễn Thị  Thu Trang (2009),   Ảnh hưởng của chirp đối với xung dạng   secant­hyperbole trong buồng cộng hưởng laser CPM,   Luận văn thạc sĩ  Vật lý, Đại học Khoa học Tự nhiên­ ĐH QGHN 110 Cao Long Vân, Marek Trippenbach, Đinh Xuân Khoa (2003),    Nhập môn   quang học phi tuyến, Đại học Vinh    Tiếng Anh 10   Ablowitz   M.J   and   Segur   H   (1981),  Soliton   and   the   Inverse   Scattering   Transform, Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia 11  Agrawal G.P (1998), Nonlinear Fiber Optics, 2nd Ed, Academic Press San 12   Baczynski A, Kossakowski A, Marslek T (1976), Quantum theory of dye   laser, Zphys, B23, pp:205­212 13  Bernd­Wilhelmi (1984), Laser fur ultrakuze lichtimpulse, Akademie Verlag  Berlin 1984 14  Cheo P.K (1987), Handbook of Molecular Laser, Marcel Dikker, New York 15   Dennis,   Michael   L,   Diels,   Jean­Claude   M   (1991),   Femtosecond   ring   dye  laser: a potential new laser gyro, Optics Letters, Vol. 16 Issue 7, pp.529­531 16   J.M.Halbout,   D.Grischkowsky   (1984),   12   fs­ultrashort   optical   pulse  compression at a high repetition, App.Phys.Lett, 45(12) 17   Jean­Claude   Diels,   Wolfgang   Rhudolph   (2005),  Ultrashort   Laser   Pulse   Phenomena   Fundamentals,   Techniques,   and   Applications         on   a   Femtosecond   Time   Scale,   Elsevier’s   Science   &   Technology  RightsDepartment in Ox ford 18   Oluwole   David   Solama   (2007),  ultrafast   pulses,   American   Institute   of  Physics 19   Dr   Claude   Rullière   (2004),  Femtosecond   laser   pulses:   principles   and   experiments, Springer Science, Business Media 20  F.P.Schaefer (1990), Dye Laser, Springer­Verlag Berlin Publisher 21   Wolfgang­Rhudolph,   Jean­Claude   Diels,   (2005),  Ultrashort   Laser   Pulse   Phenomena   Fundamentals,   Techniques,   and   Applications         on   a   111 Femtosecond   Time   Scale,   Elsevier’s   Science   &   Technology  RightsDepartment in Ox ford 22   William S, C. Chang (2005),  Principles of Lasers and Optics, Cambridge  University Press 23  A. M. Weiner (2008), Ultrafast Optics, Published simultaneously in Canada   24  Yu, Yonggui, Wang, Jiyang, Zhang, Huaijin, Wang, Zhengping, Yu, Haohai,  Jiang, Minhua (2009), Continuous wave and Q­switched laser output of laser­ diode­end­pumped disordered Nd:LGS laser, Optics Letters, Vol. 34 Issue 4,  pp.467­469 25   Zhiyi,   Wei,     Kobayashi,   Yohei,   Zhang,   Zhigang,   Torizuka,   Kenj   (2001),  Generation   of   two­color   femtosecond   pulses   by   self­synchronizing  Ti:sapphire and Cr:forsterite lasers, Optics Letters, Vol. 26 Issue 22, pp.1806­ 1808 112 ...   Khảo sát ảnh hưởng   của chirp tần số và sự tán sắc đối với xung dạng secant­hyperbole trong hoạt động   của laser màu buồng cộng hưởng vòng khóa mode bằng va chạm xung .  Bố cục luận văn gồm 3 chương:... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Nguyễn Quyết Thắng ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN SỐ VÀ SỰ TÁN SẮC ĐỐI VỚI  XUNG DẠNG SECANT­HYPERBOLE TRONG HOẠT ĐỘNG CỦA  LASER MÀU BUỒNG CỘNG HƯỞNG VỊNG KHĨA MODE BẰNG ... thời còn làm xung bị méo dạng tín hiệu khi lan truyền. Để hiểu rõ về các q trình   biến đổi xung sáng trong buồng cộng hưởng laser thì việc khảo sát ảnh hưởng của   tán sắc,  các hiệu  ứng phi tuyến, đặc biệt là  ảnh hưởng của chirp tần số đối với   xung là rất quan trọng. Đã có nhiều tác giả

Ngày đăng: 18/01/2020, 00:22

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan