Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ THỊ THANH NGA Nghiên cứu ứng dụng gương bán dẫn hấp thụ bão hoà Sesam để phát xung laser cc ngn luận văn thạc sĩ K THUT ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG Hµ néi - 2006 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ THỊ THANH NGA Nghiên cứu ứng dụng gương bán dẫn hấp thụ bão hoà Sesam để phát xung laser cc ngn Mó s luận văn thạc sĩ K THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: GS TS Nguyễn Đại Hưng Hµ néi - 2006 Mở đầu MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, hệ thống thông tin quang viễn thông phát triển nhanh chóng chất lượng, đáp ứng nhu cầu thông tin ngày tăng phát triển xã hội Các hệ thống thông tin quang chiếm lĩnh hầu hết tuyến truyền dẫn trọng yếu mạng lưới viễn thông coi phương thức truyền dẫn hiệu tuyến vượt biển xuyên lục địa Các hệ thống phải đảm bảo có tốc độ truyền liệu cao, cự ly xa, cấu trúc hệ thống linh hoạt độ tin cậy cao Một khả để phát triển hệ thống thông tin quang đại sử dụng nguồn laser phát xung cực ngắn, tốc độ lặp lại xung lớn, độ tin cậy ổn định cao Có nhiều phương pháp phát xung laser ngắn có phương pháp mode-locking cho phép tạo xung laser ngắn có tốc độ lặp lại xung lớn độ ổn định cao thỏa mãn yêu cầu hệ thống thông tin quang Trong hai kỹ thuật mode-locking chủ động mode-locking thụ động, kỹ thuật modelocking thụ động - sử dụng mơi trường hấp thụ bão hịa - thường sử dụng phổ biến tạo xung ngắn tốc độ lặp lại xung cao Vì nguồn laser cho thơng tin quang có tốc độ lặp lại xung cao (nhiều GHz) nên yêu cầu kích thước buồng cộng hưởng laser nhỏ Vấn đề giải nhờ tích hợp yếu tố quang học buồng cộng hưởng laser kích thước ngắn Gần đây, yếu tố chế tạo cho kỹ thuật mode-locking thụ động gương bán dẫn hấp thụ bão hịa (SESAM) SESAM vừa đóng vai trị gương phản xạ cao buồng cộng hưởng laser, vừa mang mơi trường bán dẫn đóng vai trị chất hấp thụ bão hịa - có hệ số phản xạ phụ thuộc vào thông lượng laser buồng cộng hưởng SESAM có kích thước nhỏ điều chỉnh thông số thời gian hồi phục, thơng lượng bão hịa, vùng phổ hấp Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Mở đầu thụ thiết kế chế tạo Hiện nay, kỹ thuật mode-locking thụ động sử dụng SESAM phương pháp hiệu để phát triển laser phát xung ngắn có tần số lặp lại cao dùng thông tin quang Kỹ thuật có nhiều ưu điểm: tạo xung laser có độ dài từ picơgiây femtơgiây, tần số lặp lại xung cao cơng suất trung bình lớn Người ta thực sử dụng phương pháp để tạo xung laser có tần số lặp lại 40 GHz [15] Tại Việt Nam, chưa có sở khoa học nghiên cứu, ứng dụng phát triển hệ laser xung ngắn (picôgiây femtôgiây), đặc biệt sử dụng kỹ thuật phát xung laser ngắn SESAM Vì vậy, việc tiến hành nghiên cứu xây dựng hệ laser phát xung ngắn nhu cầu cần thiết có ý nghĩa lớn khoa học ứng dụng Nội dung luận văn nghiên cứu tính chất vật lý cấu trúc gương bán dẫn hấp thụ bão hòa (SESAM), ứng dụng SESAM để phát xung laser cực ngắn Bản luận văn gồm ba chương: Chương 1: Giới thiệu phương pháp mode-locking để phát xung laser ngắn ứng dụng chúng đặc biệt lĩnh vực viễn thông thông tin quang Chương 2: Nghiên cứu gương bán dẫn hấp thụ bão hoà (SESAM): tính chất thơng số vật lý SESAM cấu trúc Chương 3: Nghiên cứu sử dụng gương SESAM để phát xung laser ngắn bước sóng 1064nm Khóa luận thực Phòng Quang tử Phân tử, trung tâm Điện tử học lượng tử, Viện Vật lý Điện tử hướng dẫn GS TS Nguyễn Đại Hưng Trong trình học tập nghiên cứu, cố gắng luận văn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp thầy cơ, cán khoa học đồng nghiệp Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương Chương 1: Các phương pháp phát xung laser quang học cực ngắn ứng dụng Hiện nay, có nhiều kỹ thuật để tạo xung laser ngắn là: kỹ thuật biến điệu độ phẩm chất buồng cộng hưởng (Q-switching), tách lượng buồng cộng hưởng (Dumping Cavity), phản hồi phân bố (Distributed Feedback), buồng cộng hưởng dập tắt (Quenching Cavity), kích thích sóng chạy (Traveling Wave Excitation), lọc lựa thời gian-phổ (Spectro temporal selection - STS), nhiên, để đảm bảo phát xung laser ngắn tần số xung cao phải sử dụng kỹ thuật mode-locking Gần đây, kĩ thuật phát xung laser ngắn hiệu cho phép tạo xung laser ngắn cỡ picơgiây đến femtơgiây đề xuất, phương pháp tạo xung laser ngắn kĩ thuật mode-locking thụ động sử dụng gương hấp thụ bão hoà bán dẫn (SESAM) Phương pháp có ưu điểm vượt trội như: tạo xung laser ngắn (picơgiây tới femtơgiây) có tần số lặp lại, cơng suất độ ổn định cao với cấu hình laser thu gọn Đây đặc tính cần thiết thông tin quang Trong chương tập trung tìm hiểu nguyên lý phương pháp tạo laser xung ngắn kĩ thuật mode-locking 1.1 Phương pháp khóa mode dọc buồng cộng hưởng (mode-locking) 1.1.1 Nguyên lý hoạt động phương pháp mode-locking Khi khơng có yếu tố lọc lựa tần số bên buồng cộng hưởng, laser dao động đồng thời với nhiều mode cộng hưởng bên profile phổ khuếch đại mơi trường hoạt chất Bức xạ laser phát có độ rộng phổ định, chứa mode dọc phân bố trường hình thành buồng cộng hưởng quang học Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương fc Độ khuếch đạ i fR ∆f Tần số Hình 1.1 Mơ tả mode dọc buồng cộng hưởng c Hai mode dọc liên tiếp cách khoảng f = L ,trong c vận tốc ánh sáng chân không, L chiều dài buồng cộng hưởng Hình 1.1 mơ tả phổ xung laser buồng cộng hưởng Quan hệ pha mode ngẫu nhiên, nhiên thực khóa pha mode dao động đồng thời đạt chồng chập phù hợp biên độ mode Khi hai điều kiện sau thỏa mãn: Laser cần phải có số mode dọc lớn Các mode phải đảm bảo cách tần số đồng với pha Các mode giao thoa với laser phát chuỗi xung ngắn tuần hoàn Khoảng thời gian hai xung liên tiếp thời gian mà ánh sáng laser thực chu trình buồng cộng hưởng Độ dài xung tỷ lệ nghịch với độ rộng vạch khuếch đại hiệu dụng mơi trường laser, hay nói cách khác, tỷ lệ nghịch với số lượng mode laser Đây nội dung việc phát xung ngắn kỹ thuật mode-locking Kỹ thuật phụ thuộc vào phổ khuếch đại môi trường hoạt chất số lượng mode dọc tạo nên Việc khoá mode thực biến điệu quang học bên buồng cộng hưởng Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương Có hai phương pháp tạo xung ngắn kĩ thuật mode-locking phương pháp mode-locking chủ động phương pháp mode-locking thụ động 1.1.2 Phương pháp mode-locking chủ động Phương pháp mode-locking chủ động phương pháp sử dụng biến điệu đặt buồng cộng hưởng (điện quang âm quang) điều khiển tín hiệu cao tần bên để đồng xung theo thời gian chu trình buồng cộng hưởng TR Để khoá pha mode, cần tạo biến điệu tuần hồn thơng số buồng cộng hưởng với tần số bội tần số lại photon BCH Phương pháp mode-locking chủ động chia làm hai loại: sử dụng phương pháp biến điệu biên độ (AM) phương pháp biến điệu tần số (FM) [2,11] Trong phương pháp biến điệu biên độ (AM), người ta đặt thiết bị biến điệu buồng cộng hưởng Khi điều khiển thiết bị tín hiệu điện tạo điều biến biên độ hình sin ánh sáng bên buồng cộng hưởng Giả sử biên độ mode trung tâm biến điệu tuần hoàn với tần số Ω Cường độ sóng đơn sắc E=Ao cos (ωot-kx) biến điệu tần số f= Ω/2π (bằng biến điệu tế bào Pockels hay thiết bị âm-quang) Bộ biến điệu đặt buồng cộng hưởng với khoảng cách gương d tần số mode νm = νo ± m.c/2d (m=0,1,2…) Nếu rìa băng (sideband) nằm lệch khỏi mode lân cận dẫn đến biến điệu biên độ trường mode Nếu rìa băng (sideband) trùng khớp với tần số mode cộng hưởng tức số biến điệu f khoảng cách mode ∆ν=c/2d, có trao đổi lượng mode Sự tương tác mode dẫn đến đồng pha hay mode khóa pha Khi chúng truyền qua biến điệu bên buồng cộng hưởng, chúng biến điệu tạo rìa băng ν=νo±2f Nếu tiếp tục dẫn tới tất mode profile khuếch đại bị khóa pha tham gia vào trình hoạt động laser Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương Phương pháp mode locking chủ động biến điệu tần số (FM) sử dụng thiết bị biến điệu dựa hiệu ứng quang điện Thiết bị này, đặt buồng cộng hưởng laser điều khiển với tín hiệu điện tạo dịch tần biến thiên hình sin nhỏ có ánh sáng truyền qua Nếu tần số biến điệu phù hợp với thời gian lại buồng cộng hưởng phần ánh sáng buồng cộng hưởng có tần số lặp lại dịch lên phần ánh sáng có tần số lặp lại dịch xuống Sau lặp lại nhiều lần, thay đổi lên xuống quét hết độ rộng phổ khuếch đại laser Chỉ ánh sáng có tần số không bị thay đổi truyền qua biến điệu tức độ dịch tần tạo xung ánh sáng hẹp Số mode buồng cộng hưởng nhiều độ rộng xung mode-lock thu ngắn (N phải ≥ 3; N = Δν δν d =2δν c ) công suất xung mode-lock lớn Hình 1.2 mơ tả hình ảnh xung laser mode-locking phụ thuộc số lượng mode khoá pha [18] IL N=5 ∆T=1/δν a) T=2d/c IL/10 b) t Hình 1.2 Xung laser hệ laser xung mode-locking a) với mode bị khoá b) với 15 mode bị khoá Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương 1.1.3 Phương pháp mode-locking thụ động Phương pháp mode-locking thụ động đạt việc đặt hấp thụ bão hòa bên buồng cộng hưởng laser, tốt gần gương [10] Bộ hấp thụ bão hòa mơi trường có hệ số hấp thụ giảm cường độ ánh sáng truyền qua tăng; truyền xung cường độ lớn với hấp thụ nhỏ Khi hấp thụ sử dụng để mode-lock laser cịn thực biến điệu độ phẩm chất Q-switching, hai hiệu ứng xảy đồng thời Bộ hấp thụ bão hồ coi van đóng mở nhanh (fast shutter) sử dụng phương pháp mode-locking chủ động, cung cấp xung có xạ đủ lớn phép bão hòa hấp thụ ánh sáng truyền qua Thời gian hồi phục hấp thụ bão hoà phải ngắn thời gian chu trình lại buồng cộng hưởng, khơng hình thành nhiều xung Ban đầu, môi trường laser phát xạ tự phát làm tăng thăng giáng ngẫu nhiên theo thời gian mật độ lượng Một vài thăng giáng khuếch đại tới mức độ mà thăng giáng truyền qua hấp thụ bão hịa với suy giảm nhỏ Các cơng suất thấp thăng giáng có suy giảm mạnh bị hấp thụ, xung cơng suất lớn tạo bên buồng cộng hưởng Việc điều chỉnh nồng độ chất màu bên buồng cộng hưởng làm thăng giáng ban đầu trở thành xung hẹp liên tục bên buồng cộng hưởng, tạo thành chuỗi xung mode-lock 1.1.4 So sánh mode-locking thụ động mode-locking chủ động Trong phương pháp mode-locking chủ động, tín hiệu cao tần bên đưa vào để điều khiển biến điệu đặt bên buồng cộng hưởng nhằm đồng xung laser theo thời gian chu trình buồng cộng hưởng [7] Trong phương pháp mode-locking thụ động, biến điệu tạo trực tiếp xung laser, ví dụ nhờ “tẩy trắng (bleached)” hấp thụ bão hòa đặt buồng cộng hưởng tác dụng xung laser cường độ lớn Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương Phương pháp mode-locking thụ động có hai ưu điểm: Khơng cần đồng biến điệu thụ động cho phép tạo xung ngắn tần số xung cao nhiều Hình 1.3 So sánh mode-locking chủ động thụ động Đối với mode-locking chủ động, biến điệu độ suy hao kiểm sốt từ bên ngồi khơng thể tạo biến đổi nhanh cho profile cường độ xung Với mode-locking bị động, biến điệu độ suy hao xác định thân dạng xung, cho phép tạo cửa sổ khuếch đại tổng ngắn nhiều Các laser mode-locking chủ động thơng thường có profile thời gian phổ dạng Gauss Ngược lại, phương pháp mode-locking thụ động cho profile thời gian phổ có dạng hyperbolic khơng phụ thuộc vào thời gian phản ứng hấp thụ Để khoá pha mode, phương pháp mode-locking chủ động biến điệu biên độ, biến điệu tần số hay bơm đồng bộ, va chạm xung Trong thực tế, thiết bị biến điệu điều khiển từ bên đặt bên BCH dùng để chủ động can thiệp vào biến điệu có chu kỳ độ suy hao BCH Bộ biến điệu quang - âm hay quang - điện sử dụng hiệu ứng Kerr (tế bào Pockels, tinh thể KDP) Phương pháp mode-locking chủ động nhạy với thăng giáng tần số mang (do biến điệu bên ngoài) khoảng cách hai mode dọc liên tiếp buồng cộng hưởng (c/2L), kỹ thuật mode-locking chủ động khó đạt tới chế độ xung nhỏ picô giây Luận văn thạc sỹ Chương ĐTVT-ĐHCN Chương 42 Hình 3.2 Nguồn ni LDD-10 Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật nguồn ni LDD [3] Thơng số Dải điều chỉnh dịng bơm laser diode (LDPC: Laser Diode Pumping Current) Nhiễu gợn sóng dịng bơm laser diode Điện áp cực đại Laser bán dẫn Dải thay đổi thời gian xung Dải thay đổi tần số lặp lại xung Thời gian lên xuống dòng bơm Dải điều chế LD PC Dải tỏa nhiệt laser bán dẫn cài đặt với làm mát Peltier Duy trì độ xác nhiệt độ Nguồn điện Cơng suất tiêu thụ Luận văn thạc sỹ Chương ĐTVT-ĐHCN 3.1.1.2 Bộ làm mát cho laser diode (ATC-03H) Sử dụng để làm mát ổn định nhiệt độ cho laser diode Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật đầu làm mát ATC-03H STT Thơng số Dịng cực đại làm Điện áp cực đại Công suất cực đại Trở kháng danh định Điện áp cực đại quạt 3.1.1.3 Laser diode ATC-C2000-808-3 Các thông số danh định laser diode (Russia) trình bày bảng 3.3 Bảng 3.3 Các thông số danh định laser diode ATC-C2000-808-3 Thông số o (Top = 25 C) Công suất (liên tục) Bước sóng phát xạ Độ rộng phổ (FWHM) Hiệu suất lượng tử Tiết diện phát xạ Dòng ngưỡng Dòng hoạt động Thế hoạt động Hiệu ứng nhiệt bước sóng Luận văn thạc sỹ Chương ĐTVT-ĐHCN 3.1.2 Gương bán dẫn hấp thụ bão hoà SESAM Trong hệ laser Nd :YVO4 bơm laser bán dẫn, sử dụng gương bán dẫn hấp thụ bão hồ SESAM SE-1064-2-0 hoạt động bước sóng = 1064nm Các thông số gương bán dẫn hấp thụ bão hồ SESAM Bảng 3.4 Thơng số SESAM SE-1064-2-0, λ = 1064 nm Bước sóng laser Dải phổ phản xạ cao (R > 99%) Hấp thụ bão hòa Thơng lượng bão hịa Thời gian hồi phục Mất mát khơng bão hịa Diện tích SESAM Hệ số phản xạ (%) Chiều dày SESAM Bước sóng (nm) Hình 3.3 Hệ số phản xạ SESAM SE-1064-2-0, λ = 1064 Luận văn thạc sỹ Chương ĐTVT-ĐHCN 3.2 Sơ đồ thí nghiệm Dao động ký Máy tính Đầu đo lượng M M7 SESAM M5 M3 M M M2 Laser bán dẫn Nd:YVO4 Thấu kính GRIN Hình 3.4 Sơ đồ thí nghiệm hệ laser Nd:YVO4 Các tính kỹ thuật: • Bơm: CW diode Laser • Bước sóng: 1064 nm • Ðộ rộng xung: 13 ps • Cơng suất trung bình: 540 mW • Tốc độ xung lặp lại: 30 - 100 MHz (theo yêu cầu) Hình 3.5: Sơ đồ hệ laser Nd:YVO4 sử dụng gương bán dẫn hấp thụ bão hoà SESAM bơm liên tục laser diode xây dựng phịng thí nghiệm Quang tử-Phân tử-Viện Vật lý Điện tử Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương 46 Để tiến hành khảo sát đặc trưng laser Nd:YVO 4, bố trí thí nghiệm hình 3.4 Xung laser đưa tới gương tách chùm với hệ số phản xạ R=50% để tách thành hai chùm, chùm đưa tới đầu thu lượng để đo lượng cơng suất xung laser Chùm laser cịn lại đưa tiếp tới gương tách chùm đưa tới hệ đo autocorrelation để đo độ rộng xung, chùm lại đưa vào photodiode để hiển thị dạng xung dao động ký 3.3 Các kết thực nghiệm 3.3.1 Độ rộng xung laser mode-locking thụ động Việc xác định độ rộng xung laser mode-locking thực hệ đo autocorrelator [4,5] sử dụng hiệu ứng phát hoạ ba bậc hai không đồng trục tinh thể phi tuyến KDP Theo kết đo được, độ rộng vết autocorelator 20 ps Với giả thiết dạng xung đo có dạng sech , độ rộng xung laser mode-locking Intensity (mW) Cường độ (mW) thực tế cỡ 13 ps Time (ps) Thời gian (ps) Hình 3.6 Vết tự tương quan xung laser mode-locking thụ động Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương 47 3.3.2 Tần số lặp lại xung Với SESAM sử dụng buồng cộng hưởng laser Nd:YVO4 hình 3.4, ta tạo xung laser có tần số lặp lại từ 30 MHz tới 100 MHz Hình 3.7 chuỗi xung laser thu dao động ký với tần số lặp lại xung f = 65 MHz f = 77 MHz f = 100 MHz Hình 3.7 Xung laser đo dao động ký Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Chương 48 3.3.3 Công suất laser mode-locking Việc khảo sát công suất laser thực đầu đo lượng (Melles Griot 13PME001), độ phân giải 10 µW Để khảo sát cơng suất laser modelocking theo hệ số phản xạ gương ra, chúng tơi sử dụng hai gương có hệ số phản xạ R=80% R=94% làm gương buồng cộng hưởng laser Với gương buồng cộng hưởng, thay đổi công suất bơm đo công suất laser, ta thu kết bảng 3.5 Bảng 3.5: Kết đo đặc trưng công suất với R ≈ 80% R ≈ 94% Công suất bơm Pp(mW) Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN 49 Y Axis Title Cơng suất phát (mW) Chương Hình 3.8 Đặc trưng công suất laser Nd:YVO mode-locking thụ động Với kết thu ta thấy gương có hệ số phản xạ R=80%, công suất xung laser lớn cơng suất phát gương có hệ số phản xạ R=94% Do giảm hệ số phản xạ gương ra, mát buồng cộng hưởng tăng lên, làm cho ngưỡng phát laser tăng lên, cơng suất phát tăng lên Cơng suất phát laser phụ thuộc tuyến tính vào cơng suất bơm Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Kết luận 50 KẾT LUẬN Với mục đích nghiên cứu gương bán dẫn hấp thụ bão hịa (SESAM) sử dụng kỹ thuật phát xung laser ngắn kỹ thuật mode-locking thụ động, luận văn “Nghiên cứu ứng dụng gương hấp thụ bão hòa SESAM để phát xung laser ngắn” thu kết sau: Nghiên cứu phân tích kỹ thuật mode-locking chủ động kỹ thuật mode-locking thụ động để phát triển laser xung cực ngắn dùng thông tin quang Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, thông số vật lý cấu trúc gương bán dẫn hấp thụ bão hòa (SESAM) kỹ thuật mode-locking thụ động phát laser xung cực ngắn Nghiên cứu sử dụng thành công gương SESAM buồng cộng hưởng laser Nd:YVO4 bơm laser diode, để phát xung laser cực ngắn 13 ps tần số lặp lại cao (100 MHz) bước sóng 1064 nm Nghiên cứu đặc trưng thông số hệ laser Nd:YVO bơm băng laser bán dẫn, hoạt động chế độ mode-locking thụ động SESAM Lần đầu tiên, hệ laser Nd: YVO4 phát xung cực ngắn sử dụng kỹ thuật phát xung laser ngắn đại, kỹ thuật mode-locking sử dụng gương hấp thụ bão hoà bán dẫn (SESAM) bơm liên tục laser diode, chế tạo thành công Việt Nam Hệ laser phát ổn định xung laser ngắn cỡ 13 picogiây, tần số xung lặp lại thay đổi từ 30 MHz đến 100 MHz bước sóng 1064 nm Tại tần số xung 44,5 MHz công suất laser trung bình đạt 940 mW tương ứng với hiệu suất laser 43% Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Kết luận 51 Đây kết việc sử dụng SESAM để phát triển chế tạo laser rắn mode-locking phát xung ngắn tần số lặp lại cao Để định hướng cho việc nghiên cứu phát triển các laser rắn phát xung ngắn, tần số lặp lại cao dùng thông tin quang - chúng tơi thiết kế cấu hình buồng cộng hưởng quang học có kích thước nhỏ (mm) sử dụng SESAM, bơm liên tục laser diode, phát xung laser mode-locking cực ngắn với tần số xung cao tới GHz, sử dụng vật liệu laser phát xạ vùng bước sóng từ 1530 nm đến 1565 nm Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Tài liệu tham khảo 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Chử Thị Thu Hà (2005), "Các kết nghiên cứu ban đầu laser vi cầu thủy tinh Silica Aluminium pha tạp đất Erbium", Luận văn thạc sỹ [2] Đinh Văn Hồng, Trịnh Đình Chiến (1999), “Vật lý laser ứng dụng”, Đại học khoa học tự nhiên [3] Đỗ Quốc Khánh (2004), “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ laser Nd:YVO4 bơm laser diode”, Luận văn thạc sỹ vật lý [4] Lê Hoàng Hải (2004), "Nghiên cứu lan truyền xung laser qua môi trường khuếch đại hấp thụ bão hòa Ứng dụng để phát xung laser cực ngắn", Luận án tiến sỹ vật lý [5] Nguyễn Đại Hưng, Phan Văn Thích (2005), “Thiết bị linh kiện quang học, quang phổ laser”, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội [6] Nguyễn Trọng Nghĩa, Đỗ Quốc Khánh, Trần Việt Phương, Lê Thị Thanh Nga, Phạm Long, Nguyễn Đại Hưng (2005), "Các đặc trưng laser Nd:YVO4 phát liên tục, hiệu suất cao bơm laser bán dẫn", Hội nghị vật lý toàn quốc [7] Phạm Long (2005), “Vật liệu màu hữu công nghệ laser màu xung ngắn”, Luận án tiến sỹ [8] Vũ Văn San (2003), "Hệ thống thông tin quang", T2, Nhà xuất Bưu Điện Tiếng Anh [9] B.E.A Saled & M.C Teich (1991), “Fundamentals of Photonics”, Part 2, J.W Goodman Press [10] Craig A Williamson (2003), “Mode locking of novel semiconductor lasers”, [11] Encyclopedia of laser physics and technology, http://www.rp-photonics.com Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN Tài liệu tham khảo 53 [12] http://www.batop.de/informations [13] L.D Jung, F.X Kärtner, N Matuschek, D.H Sutter, F.Morier-Genoud, Z Shi, V Scheuer, M Tilsch, T Tschudi, U.Keller (1997), “Semiconductor saturable absorber mirrors supporting sub-10-fs pulses”, Appl Phys B 65, 137-150 [14] M Haiml, R Grange, U Keller (2004), “Optical characterization of semiconductor saturable absorbers”, Appl Phys B79, 337-339 [15] Steve Lecomte, Markus Kalisch, Lukas Krainer, Gabriel J.Spühler, Rüdiger Paschotta, Matthias Golling, Dirk Ebling, Ursula Keller (2005), "DiodePumped Passively Mode-locked Nd:YVO4 lasers with 40 GHz repetition rate", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol 41, No 1, 45-52 [16] Ursula Keller (1996), “Semiconductor Saturable Absorber Mirrors (SESAM’s) for Femtosecond to Nanosecond pulse generation in solid-state lasers”, IEEE J Quantum Electron Vol 2, No 3, 435-453 [17] Ursula Keller (2003), “Recent developments in compact ultrafast lasers”, Nature Vol 424, 831-838 [18] Wolfgang Demtröder (1998), “Laser Spectroscopy - Basic Concepts and Instrumentation”, Second Edition, Springer Press [19] B.G Kim, E.Garmire, S.G Hummel, and P.D Dapkus (1989) “Nonlinear Bragg reflector based on saturable absorption”, Appl.Phys Lett., vol.54, 1095-1097 [20] I.D Jung, F.X Kartner, N Matuschek, D.H Sutter, F Morier-Genoud, G.Zhang, U Keller, V.Scheuer, M Tilsch, T.Tschudi (1997), “Self-starting 6.5-fs pulses from a Ti:sapphire laser”, vol.22, No 13, 1009-1011 [21] I.D Jung, L.R Brovelli, M.Kamp, U.Keller and M Moser (1995) “Scaling of the antiresonant Fabry-Perot saturable absorber design toward and thin saturable absorber” Opt.Lett, vol.20, 1559-1561 Luận văn thạc sỹ ĐTVT-ĐHCN MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Các phương pháp phát xung laser quang học cực ngắn ứng dụng 1.1 Phương pháp khóa mode dọc buồng cộng hưởng (mode-locking) 1.1.1 Nguyên lý hoạt động phương pháp mode-locking 1.1.2 Phương pháp mode-locking chủ động 1.1.3 Phương pháp mode-locking thụ động 1.1.4 So sánh mode-locking thụ động mode-locking chủ động 1.2 Các ứng dụng xung laser cực ngắn 10 1.2.1 Ứng dụng xung laser cực ngắn vật lý, sinh học hóa học 11 1.2.2 Ứng dụng laser xung ngắn thông tin quang 12 Chương 2: Gương bán dẫn hấp thụ bão hòa 2.1 Gương bán dẫn hấp thụ bão hòa SESAM 19 2.2 Các cấu trúc gương bán dẫn hấp thụ bão hòa (SESAM) 21 2.2.1 Cấu trúc điển hình gương bán dẫn hấp thụ bão hòa (SESAM) .21 2.2.2 Các loại gương sử dụng SESAM .21 2.2.3 Các cấu trúc khác SESAM 26 2.3 Các thông số SESAM 36 2.3.1 Thơng lượng bão hịa 37 2.3.2.Cường độ bão hòa Isat 37 2.3.3 Độ sâu biến điệu 37 2.2.4 Các mát chưa bão hòa 38 2.2.5 Thời gian hồi phục hấp thụ 38 Chương 3: Sử dụng gương bán dẫn hấp thụ bão hoà SESAM để phát xung laser cực ngắn bước sóng 1,064 µm 3.1 Xây dựng cấu hình buồng cộng hưởng hệ laser Nd:YVO4 sử dụng SESAM bơm laser bán dẫn 40 3.1.1 Nguồn bơm laser diode 41 3.1.2 Gương bán dẫn hấp thụ bão hoà SESAM 44 3.2 Sơ đồ thí nghiệm 45 3.3 Các kết thực nghiệm 46 3.3.1 Độ rộng xung laser mode-locking thụ động 46 3.3.2 Tần số lặp lại xung 47 3.3.3 Công suất laser mode-locking 48 Kết luận 50 Tài liệu tham khảo 52 ... NGHỆ LÊ THỊ THANH NGA Nghiên cứu ứng dụng gương bán dẫn hấp thụ bão hoà Sesam để phát xung laser cc ngn Mó s luận văn thạc sĩ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: GS TS Nguyễn... trúc gương bán dẫn hấp thụ bão hòa (SESAM) , ứng dụng SESAM để phát xung laser cực ngắn Bản luận văn gồm ba chương: Chương 1: Giới thiệu phương pháp mode-locking để phát xung laser ngắn ứng dụng. .. vực viễn thông thông tin quang Chương 2: Nghiên cứu gương bán dẫn hấp thụ bão hồ (SESAM) : tính chất thơng số vật lý SESAM cấu trúc Chương 3: Nghiên cứu sử dụng gương SESAM để phát xung laser ngắn
Ngày đăng: 11/11/2020, 22:07
Xem thêm:
