Ảnh hưởng của Chirp tần số đối với sự hình thành xung cực ngắn trong Laser mầu khóa Mode : Đề tài NCKH QT.07.12

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC K H O A HỌC T ự NH IÊN Đ ề tài: ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN s ố Đ ố i VỚI s ự HÌNH THÀNH XUNG c ự c NGẮN TRONG LASER M AU K H O Á MODE MÃ SỐ: QT - 07 -12 Chủ trì đề tài : PGS, TS TRỊNH ĐÌNH CHIÊN Cán tham gia : TH.S GIANG MẠNH KHÔI : TH.S TRẦN MẠNH HÙNG : TH.S BÙI VÃN HẢI : TH.S MAI TH Ị HUỆ : TH.S ĐỖ THỊ DIỆU HỤYẸN ^ HCC ^ j t ' C GIA HÀ NÓI I , ir Ti.r/ tin thi; '/'Én Ĩ)T / Hà Nội, 2007 K o I MỤC LỤC Trang Báo cáo tóm tắt B rief Report I Mở đầu II Sự tạo xung ngán cực ngán Nguyên tắc biến điệu độ phẩm chất 2.1.1 Phương pháp quay gương 2.1.2 Phương pháp điện quang 2.1.3 Phương pháp sử dụng chất mầu hấp thụ bão hoà 2.2 L a se r đồng mode 2.2.1 Nguyên tắc đồng mode 2.2.2 Cơ sớ lý thuyết nguyên tắc khoá mode 10 m Tạo chirp bù trừ chirp buồng cộng hướng Laser 12 3.1 Quá trình tạo chirp 12 3.2 Quá trình bù trừ chirp 16 3.3 Nén xung buồng cộng hướng 19 IV Kết luận 23 Phiêu đăng kv kết qu ả nghiên cứu khoa học - cóng nghệ 24 Tóm tát kết qu ả nghién cứu 25 Tài liệu tham kháo 26 Phụ lục 28 BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỂ TÀI : ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN s ố Đ ố i VỚI s ự HÌNH THÀNH XUNG c ự c NGẮN TRONG LASER MẨU KHÓA MODE MÃ SỔ : QT - 07 - 12 Chú trì đề tài PGS, TS TRỊNH ĐÌNH CHIẾN Cán tham gia Th.s GIANG MẠNH KHÔI Th.s TRẤN MẠNH HÙNG Th.s BÙI VĂN HẢI Th.s MAI THỊ HUỆ Th.S.ĐỗTH I DIÊU HUYEN M ụ c tiêu nội d ung nghiên cứu: - Khảo sát chirp irong buồng cộng hưởng L a ser mấu khóa Mode + Cơ chế tạo Chirp tần số + Đặc tính Chirp - Tạo xung cực ngắn C ác kết q u ả đ ã đ t - Đã thu thập, khảo sát tài liệu lý thuyết thực nghiệm chirp tần số Laser màu, cộng hường vịng, khóa mode va chạm xung - Nghiên cứu ảnh hưởng chirp buồng cộng hường Laser mầu đồng mode - Xây dựng đường cong tán sắc chất hấp thụ bão hịa DODCI hoạt chất Rơđamin 6G - Khảo sát ánh hướng Chirp với xung sáng có hước sóng khác cộng hướng Laser CPM + C ác cóng tr ìn h còng bố: - Hai báo cáo khoa học Hội nghị - Một báo gửi đăng tạp chí khoa học Tốn lý Đại học Quốc gia Hà + Kết đào tạo - sinh viên bậc cử nhân (khóa luận tốt nghiệp) - học viên cao học (luận văn thạc sĩ) - nghiên cứu sinh (1 người bảo vệ thành công luận án tiến sỹ cấp Nhà nước 8/2007) Tình hình sử dụng kinh phí + Tổng kinh phí cấp 20 triệu đồng + Điện nước + quản lý phí 0.8 triệu đồng + Th khốn chun mơn 5.8 triệu đồng + Chi phí nghiệp vụ chun mơn 5.4 triệu đồng + Văn phịng phẩm + thơng tin liên lạc 3.2 triệu đồng + Cơng tác phí, hội nghị chi phí khác 4.8 triệu Xác nhận Chủ trì để tài Ban chủ nhiệm khoa vật lý P G S.T S N guyễn T Bình PG S.TS T r ịn h Đình C hiến T rư n g Đại học K h o a học tự nhién BRIEF REPORT SUB.IECT : INFLUENCE OF THE FREQUENCY CHIRP TO FORMATION 585 nm va tan săc d| thường (chiết suất tăng bước sóng tăng) bước sóng ánh sáng tới 495 -r 595 nm Phổ hấp thụ DODCI đạt cực đại hấp thụ bước sóng đơn sắc chiếu tới X = 528 nm Đường cong tán sắc hoạt chất màu Rhodamine 6G C H 31 N O CI chất màu HjC thương mại hố, hàng năm tồn giới bán khoảng 150 dùng làm hoạt chất buồng cộng hường laser màu Cũng từ (2) giả sử phương trình chiết suất phụ thuộc vào bước sóng laser chiếu tới có dạng: 2/1v_, 1,00014688.10^U2 -5682)ắ\5682 ^ V -L n ( Ắ ) = l — (3) [À -568 ) + 568“.2,99.1o-9 Có đường cong tán sắc Rhodamine Gnhư hình vẽ (3.3) bước sóng laser đồng mode bị động chiếu tới vùng (300-H1000) nm ị!c - duong cong tan sac Rhodamine 6G 1.2 o 1.1 I Ị í 0.7 0.6 300 400 500 600 700 800 900 1000 buoc song H ình 3: Đ ường cong tán sắc Rhodam ỉne 6G Nhân xét: Đường cong tán sắc cùa Rhodamine G tồn viìng tán sẳc thường tán sẳc dị thường Khi bước sóng ánh sáng tới cờ X < 500 nm X >650 nm có tượng tán sắc thường, chiết suất tăng A tãng Khi bước sóng ánh sáng tới cở 500 -r 650 nm có tượng tán sắc dị thường, chiết suất giảm X tâng Đường cong tán sắc Rhodamine G phù hợp với dạng đường thực nghiệm đă khảo sát trường hợp tạo xu n g cực ngăn đôi với laser màu IV Ảnh hưởng chirp hoạt chất chất hấp thụ bão hoà ~ D ựa vào đường cong tán sắc ta xác định — Rh dẢ dX~ 6G củ a D O D C I X 10'3 300 400 500 600 700 800 900 1000 buoc song H ìn h 4.Đ ạo hàm bậc chiết suất theo bước sóng Rh 6G X 10 1.5 ‘ 400 450 500 550 600 650 700 buoc song 750 800 850 900 H ìn h Đạo hàm bậc hai cùa chiết suất theo bước sóng cùa Rh 6G Nhân xét: Khi bước sóng laser biến thiên từ 450 +700 nm hoạt chất màu Rhodamine 6G tạo xung có upchirp hoăc downchirp Khi chiếu laser Ar DODCI có d 2n X = 514,5 nm với Rhodamine 6G có — = 7868 10'4dẰ2 = -7,7684.10'5 Điều phù hợp với thực nghiệm xung truyền qua chất khuếch đại tạo biến điệu tần số tăng (upchirp), qua mơi trường hấp thụ bão hồ tần biến điệu tần số giảm (dovvnchirp) dẫn đến việc bù trừ chirp va tạo xung cực ngắn Khi chiếu laser Ar DODCI có X = 585 nm với Rhodamine 6G có ^ = 1536 1CTSdẲ2 = -6,640710'5 Điều phù hợp với thực nghiệm xung truyền qua chât khuếch đại thi tạo biến điệu tần số tăng (upchirp), qua môi trường hấp thụ bão hồ tạo biến điệu tần số giảm (dovvnchirp) dẫn đến việc bù trừ chirp tạo xung cực ngán Vì thấy tạo chirp buồng cộng hường laser màu đồng mode bị động tạo xung cực ngắn cỡ fs Khảo sát sụ ảnh hưởng buồng cộng hưởng laser màu số bước sóng laser truyền qua mơi trường khuếch đại Rhodamine 6G chất hấp thụ bão hoà DODCI, ta có bảng số liệu sau: Bảng 1: Bảng số liệu thơng số DODCI theo bước sóng \ (nm) n(X) 515 0,7391 0,0192 3,7868.10-4 560 1,3560 0,0035 -3,2214 lO-4 585 1,3786 -6,6407.10’4 -6,4463.10’5 605 1,3574 -0,0013 -0,83919.10° 630 1,3252 -6,3524.10'5 7,3466.10'6 dn/dX d2n/dX2 Bảng 2: Bảng số liệu thơng số Rhodamine 6G theo bước sóng dn/dX d 2n/dX2 X (nm) n(X) 515 1,1945 -0,0011 560 1,0454 -0,0054 -7,2270.10 585 0,8966 0,0061 2,1536.10° 605 0,7835 -0,005 7,6499.10° 630 0,6839 -0,0029 8,3928.10 -7,7684.10° - - - V Kết luận - Khảo sát ảnh hưởng cúa chirp tần số với xung sáng có bước sóng khác cộng hưởng Laser mầu đồng mode cho thấy nguyên nhân gây chirp tán sắc cuả hoạt chất Laser tán sắc chất hấp thụ bão hòa Ảnh hưởng chirp tần sơ' với bước sóng khác khác đôi với hoạt chất chất hấp thụ Điều phù hợp với thực nghiệm Do vậy, tùy điều kiện cụ thể bố thí thực nghiệm mà người ta tìm cách bù trừ chirp để đạt xung cực ngắn phát từ Laser cách thích hợp Cơng trình hồn thành hỗ trợ kinh phí đề tài QT - - TÀI LIỆU THAM KHẢO c Ruliliere, Femtosecond laser pulses, Springcr - Verlag Berlin, 1998 J Hcrrmann, B Wilhelmi Laser for Ultrashort Light pulses, Verlag - Bcrlin, 1986 T.D.Chien and al, Investigating the pulse interactions in thc saturablc absorber, communication in rhysics, Vol 12 No 3, 2002 T.M.Hung, T.D.Chien D.X.Khoa communication in Rhysics, Vol.15 No2, 1 - (2005) Abstract: Iníluence o f the ữequeney chirp for dilĩerence wavelength light pulscs in resonator of the mode locked dye Laser Consideration for inAuence of the ữequency chirp due to the active medium Rh 6G and the saturable absorbcr DODCI on the basic of the dispersion curve for these substances Thcreíore, innuence of the chirp for ditĩcrcncc wavelength in laser resonator is cstimated TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u h iện tượng tán sắ c (ch iết suất phụ thuộc v bước só n g ) cú a hoạt chất laser Rh 6G chất hấp thụ bão hòa DODCI gây nên \ Đã xác định lý thuyết đường cong tán sắc hoạt chất Rôđamin 6G đường cong tán sắc chất hấp thụ bão hòa DODCI - Trong vùng bước sóng hoạt động Laser mầu với hoạt động chất mầu Rôđamin 6G: Từ 560nm - 630nm tùy vùng bước sóng khác mà hoạt chất mà Rh 6G tạo up chirp hay down chirp, tương tự với DODCI tùy vùng bước sóng khác gây nên up chirp hay down chirp - Người ta sử dụng lăng kính buồng cộng hưởng đế bù trừ down chirp, đê tạo xung cực ngán với điều kiện phù hợp cho buồng cộng hướng cụ thể - Đã khảo sát đặc tính tinh Co2+: ZnSe Co:+: ZnS sư dụng đê dùng làm biến điệu bị động độ phẩm chất Q Laser thúy tinh Erbiuin tạo xung ngắn phục vụ mục đích ứng dụng thực tiễn * Kiến nghị vê quy mô đôi lượng áp dụng nghiên cứu - Những kết nghiên cứu nàv tham kháo đế áp dụng tạo xung cực ngắn trường hợp đồng mode trường hợp tạo xung với phương pháp biến đ i ệ u đ ộ p h ẩ m c h ấ t b ị đ ộ n g p h ụ c v ụ c h o c c m ụ c đ í c h ứ n g d ụ n g t h ự c t iẻ n phù hợp khác - Để nghị tiếp tục cần có nghiên cứu sâu chirp ứ mơi trường ngồi buồng cộng hướng, chirp phi tuyên tương tác chúngvới sợi quang, để phục vụ cho yêu cầu tương lai cùa Laser xung cực ngăn thông tin quang sợi với tốc độ siêu nhanh Thu trướng quan quan !ý tài V 'V •V ; - PHIẾU ĐẢNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN cứu KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ Tên đê tài; Anh hưởng Chirp tần sô đôi với hình thành xung cực ngắn Laser mầu khóa mode Mã số: Q T - - 12 Cơ quan chủ trì đề tài Trường Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội Địa 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Tel (04) 8.584.287 Cơ quan quản lý đề tài Trường Đại học Quốc gia Hà Nội Địa 144 Đường Xuân Thùy - Cầu Giấy - Hà Nội Tel Tống kinh phí thực : 20.000.000đ Trong đó: - Từ ngân sách Nhà nước 20.000.000đ - Kinh phí trường Khơng - V a y tín dụng Khơng - Vốn tự có Khơng - Thu hồi Khơng - Thời gian nghiên cứu năm - Thời gian bắt đầu 2/2007 - Thời gian kết thúc 1/2008 Tên cán tham gia nghiên cứu: T h s G ian g M ạnh K h ói T h s Trần M ạnh H ùng T h s B ù i Văn H ải Th.s M Thị H uệ T h s Đ ỗ Thị D iệu H uyên Sổ đăng ký đề tài Bao mật SỔ chứng nhận đăng ký kêt a Phổ biến rộng rãi b Phổ biến hạn chế Báo mật