Buồng cộng hưởng quang học và ảnh hưởng của các thông số trong buồng cộng hưởng đến phổ phát xạ của laser màu

Lời cảm ơn Trải qua khoảng thời gian dài tìm đọc nghiên cứu Bản luận văn đà hoàn thành, thành quả, tâm huyết tác giả bao ngời Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn Đoàn Hoài Sơn, thầy đà giúp đỡ em nhiều Sự bảo tận tình nguồn động viên quý báu thầy dành cho em niềm tin, động lực soi sáng suốt trình học tập thực khoá luận Để có đợc nh ngày hôm nay, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy cô trực tiếp giảng dạy, cung cấp nguồn tri thức cho em Đặc biệt có thầy: Nguyễn Văn Phú (giáo viên giảng dạy) Những điều thầy giảng dạy, lời thầy bảo bổ ích thật ý nghĩa Em đà học hỏi thầy nhiều điều góp phần không nhỏ thành công khoá luận Với tình cảm chân thành, em xin gửi tới gia đình ngời thân yêu bạn bè đà giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để em học tập hoàn thiện khoá luận Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, tháng năm 2005 Tác giả Mở đầu Vào cuối năm 40 đầu năm 60 kỷ XX, đà có hai đóng góp to lớn cho công nghệ - Đó Tranzito Laser Trarito đà kích thích phát triển vi điện tử, Laser mở đờng vào lĩnh vực (đôi gọi photon học) có liên quan đến tơng tác photon khối chất Laser phát minh quan trọng đợc ứng dụng rộng rÃi hầu hết ngành khoa học, công nghệ y tế, đặc biệt thông tin quang Đó nhờ tính chất bật nh: + Độ đơn sắc cao: Laser có bớc sóng vùng phổ thấy đợc với độ xác cở phần 1015 + Độ kết hợp cao: ánh sáng Laser chiếu dài tới vài trăm km + ánh sáng Laser làm hội tụ với độ tụ cao: Mật độ thông đối víi chïm tia Laser cë 1016w/cm2 Laser cã nhiỊu lo¹i: Laser rắn, Laser lỏng, Laser khí, Laser bán dẫn, Laser màu Trong đợc ứng dụng nhiều phải kể đến Laser màu (ra đời năm 1960 với môi trờng hoạt chất dung dịch màu hữu cơ) Ngoài tính chất nỗi bật Laser, có tính chất u việt trội hẳn là: + Khả điều chỉnh liên tục đợc sóng giới hạn hàng trăm A0 + Hệ số khuyếch đại lớn, nh dễ chế tạo thay đổi thành phần hoạt chất nên thuận lợi cho việc nghiên cứu + Giá thành rẻ Máy phát Laser gồm có phận chính: Môi trờng hoạt chất, nguồn bơm, buồng cộng hởng (BCH) Trong buồng cộng hởng thành phần quan trọng Việc nghiên cứu cấu trúc trờng mode gơng giúp ta hiểu =2= rõ thêm chức năng, nhiệm vụ, tầm quan trọng nh cách thức truyền sóng điện từ BCH Ngoài thông số BCH (nồng độ, nguồn bơm, độ phản xạ gơng, chiều dài BCH) có ảnh hởng lớn đến phổ phát xạ Laser, đặc biệt Laser màu Qua điều chỉnh đợc bớc sóng Laser màu điều kiện vật lý khác Nó giúp tối u hoá hoạt động công nghệ Laser nh tạo điều kiện để thực ứng dụng khác Bản khoá luận: Buồng cộng hởng quang học ảnh hởng thông số buồng cộng hởng đến phổ phát xạ Laser màu Đợc trình bày thành hai chơng: Chơng I: BCH quang học Trong nói khái niệm BCH quang học, loại BCH với cấu trúc trờng mode BCH Chơng II: Nghiên cứu, khảo sát ảnh hởng thông số BCH đến phổ phát xạ Laser màu Trong có trình bày khái quát BCH Laser màu, số ảnh hởng thông số BCH đến phổ phát xạ Laser màu, có mô lý thuyết đồng thời kết thí nghiệm cho ta chứng thực đắn trình khảo sát =3= ChƯƠng I: Buồng cộng hởng quang học I Khái niệm vÒ buång céng hëng * Laser:(Light Amplification by Stimulaled Emission of Radiation) Tức khuyếch đại ánh sáng xạ cỡng Nó nguồn sáng tự nhiên, nguồn nhân tạo thông thờng mà sản phẩm trình khuyếch đại (KĐ) phát xạ cỡng Phát xạ cỡng tợng xạ đợc phát trình chuyển dời hạt (nguyên tử, phân tử, điện tử) từ mức lợng cao xuống mức lơng thấp dới tác dụng trờng Bức xạ đợc KĐ lên nh môi trờng hoạt chất? Và cách nào? Một đại lợng đặc trng cho khả xạ sóng điện từ cờng độ xạ Nó số photon truyền trong đơn vị diện tích đơn vị thời gian có tần số nằm khoảng ữ d Ta xét sóng điện từ đơn sắc có cờng độ I lan truyền theo phơng OZ môi trờng hoạt Sự thay đổi cờng độ xạ sau sóng lan truyền đợc đoạn môi trờng hoạt là: dI = GIdz G: hệ số KĐ môi trờng (nó đặc trng cho tính chất môi trờng ®ã) Khi sãng ®iƯn tõ lan trun m«i trêng phần lợng bị hao phí (hấp thụ, tán xạ truyền qua) Để đặc trng cho tính chất mát ta đa vào hệ số m¸t Gm ⇒ dI = ( G − Gm) Idz ⇒ dI = (G − Gm )dz I I dI z LÊy tÝch ph©n ∫ I =∫ (G − Gm )dz ⇒ I = I exp{( G − Gm)z} I0 Để tăng cờng độ sáng I ta có hai cách: =4= (1) + Tăng G Gm Điều phức tạp cần phải tăng G giảm Gm (tức thay đổi tạp chất) + Vì cách tăng z (tăng quảng đờng truyền) tức ta cho xạ lại nhiều lần môi trờng hoạt Điều làm đợc ta đặt gơng phản xạ hai bên môi trờng hoạt Bộ phận gọi BCH quang học Nh để có nguồn sáng Laser điều tất yếu phải cho xạ lại nhiều lần BCH, BCH đà trở thành phận quan trọng m¸y ph¸t Laser * Buång céng hëng quang häc: Bao gồm hai gơng phản xạ (một gơng có hệ số phản xạ cao R 1; gơng có hệ số phản xạ thấp ánh sáng Laser ra) Giữa hai gơng môi trờng hoạt chất (môi trờng hoạt) Do BCH đợc giới hạn hai mặt phản xạ hai đầu, cá mặt khác hở ngời ta gọi BCH mở Ngời ta phân biệt loại BCH tuỳ theo cấu hình gơng phản xạ tạo nên Chẳng hạn: BCH phẳng hai gơng phản xạ hai gơng phẳng; BCH cầu đồng tiêu hai gơng phản xạ hai gơng cầu lõm chúng trùng tiêu điểm Z=0 R1 Z=L MT hoạt Z R2 Hình: * Nguyên tắc hoạt động Để thu đợc sóng kết hợp có độ đơn sắc cao BCH dao động mode Nghĩa có tần số dao động phát giải KĐ hoạt chất đợc dao động phát Tuy nhiên theo thuyết sóng điện từ, BCH loại =5= tồn kích thớc xấp xỉ Kích thớc nhỏ để tạo nhỏ để có khả xạ sóng điện từ Cụ thể: bớc sóng ~ (10-4 – 10-6)m ⇒ V=(10-12-10-15)cm3 thÓ tÝch Trong thùc tÕ c¸c BCH thêng cã kÝch thíc L>>λ L: chiỊu dài BCH Nh dao động hoạt chất đa mode BCH phát đa mode Tất nhiên để thu đợc xạ đơn mode cần phải sử dụng điều kiện phụ khác * Cơ chế: KĐ Laser đợc tăng lên hoạt chất đặt hai gơng Laser xuất trạng thái nghịch đảo độ tích luỹ dịch chuyển tự nhiên sinh photon lại dọc theo trục BCH Các phonton trình dịch chuyển tự nhiên sinh tơng tác với hệ nguyên tử trạng thái kích thích dẫn đến trình phát xạ cỡng Sóng điện từ đợc KĐ biên độ qua hoạt chất truyền từ gơng Laser hoạt động BCH gọi máy phát KĐ, Laser có BCH gọi máy phát dao động: Đó thiết bị đảm bảo phần tín hiệu sau quay trở lại hệ thành sóng vào (tín hiệu vào) cho sóng vào pha với sóng sơ cấp II Chức Buồng cộng hởng BCH thực hai chức Thực hồi tiếp dơng Nh phần tríc ta ®· biÕt, cêng ®é cđa sãng ®iƯn tõ phát từ BCH đợc xác định theo công thức (1) I = I exp{ (G − Gm )z} =6= G: Hệ số KĐ lợng tử môi trờng đặc trng cho tính chất môi trờng ®ã Gm: HƯ sè mÊt m¸t G = δmn ( γ).( N m − N n ) ; (2) δmn ( γ) : TiÕt diƯn ngang cđa bøc x¹ z: QuÃng đờng lan truyền Môi trờng hoạt chất đặt BCH có khả KĐ tín hiệu qua theo hàm mũ Buerger Nhng độ KĐ không lớn chiều dài hoạt chất có hạn Để có KĐ lớn phải tăng kích thớc hoạt chất lên nhiều lần Chẳng hạn: Laser có hoạt chất khí CO2, có G Gm xác định Để công suất Pr=1w cần ống nghiệm chứa khí dài 104m Vì ngời ta tăng I cách tăng quÃng đờng z Chính nhờ BCH quang học mà việc tăng chiều dài hoạt chất đợc giải cách đơn giản Trong BCH tia sáng đợc phản xạ nhiều lần biện pháp làm tăng quÃng đờng tia Cụ thể trình nh sau: Giả sử: trình dịch chuyển tự phát làm xuất hoạt chất sóng điện từ Sóng đợc KĐ lên dịch chuyển cỡng qua hoạt chất Khi tới mặt phản xạ phần sóng bị mát trình truyền qua hay hấp thụ Một phần lớn đợc phản xạ trở lại đợc KĐ đờng tới mặt phản xạ bên Tại tợng xảy tơng tự Nh sau trình phản xạ cờng độ sóng đợc KĐ lên KĐ lớn lên đến vô bị giới hạn công suất nguồn bơm (tức công suất nguồn bơm phải có giá trị để dịch chuyển xạ Laser xảy ra) Cờng độ xạ tăng lên đến thiết lập đợc điều kiện cân lợng Tức trạng thái cân đợc thiết lập mức lợng =7= Hình 2: Sự hình thành hồi tiếp BCH Tạo xạ định hớng, đơn sắc, kết hợp - Do BCH hở nên sóng điện từ truyền dọc theo trục BCH qua hoạt chất nhiều lần đợc KĐ lên Các sóng điện từ xác định công suất Laser Các sóng điện từ truyền dới góc lệch tơng đối lớn so với trục BCH sau vài lần phản xạ gơng bị phát Nh xạ có độ định hớng cao - Trong trình phản xạ gơng, pha sóng nói chung không đổi tính kết hợp cao - Nhờ có BCH, nên ta thực đợc phơng pháp chọn lọc dao động khác để thu đợc xạ dÃi phổ hẹp, gần nh đơn sắc Do xạ phát có độ đơn sắc cao BCH quang học đóng vai trò định việc hình thành tính chất xạ Laser III Hệ số phẩm chất buồng cộng hởng Để đánh giá chất lợng BCH quang học theo quan điểm lợng ngời ta sư dơng kh¸i niƯm hƯ sè phÈm chÊt Nã chÝnh đại lợng đặc trng cho BCH, đợc định nghĩa (ký hiệu Q) Q= ì (năng lợng dự trữ BCH/năng lợng mát đơn vị thời gian) E d Ta có công thức: Q = P =8= Ed: Năng lợng dự trữ BCH P0: Là lợng trung bình tiêu hao giây (hay gọi công suất trung bình tổn hao dạng dao động) Nh theo công thức hệ số phẩm chất BCH cao độ tổn hao BCH nhỏ ngợc lại Tổn hao BCH có hai dạng chính: + Tổn hao gơng phản xạ toàn phần + Tổn hao nhiễu xạ, không song song, độ nhám gơng, hấp thụ tán xạ BCH mát phụ thuộc vào cấu hình BCH Trớc hết ta nói chất lợng phản xạ gơng Nếu coi gơng hoàn toàn giống có hệ số phản xạ R phần lợng BCH bị giảm khoảng thời gian dt tợng truyền qua hấp thụ đợc xác định nh sau: Giả sử sóng mang lợng E/2 từ gơng G1 đến gơng G2 Tại gơng G2 E sóng phản xạ trở lại phần phần tổn hao (1 R) Khoảng thời gian cần thiết để sóng hết quÃng đờng từ hai gơng là: ∆t = L L n = v c VËy tính trung bình đơn vị thời gian sóng bị phần lợng là: E.(1 R) E.(1 R).c = 2..t 2.L.n Vì dao động BCH đợc tạo hai sóng phẳng lan truyền theo hớng ngợc chiều phần lợng mà mode đơn vị thời gian là: E.(1 R).c L.n Nên tổn hao đợc tính theo khoảng thời gian t là: dE = E(1 R) c dt L.n Mặt khác, coi mode BCH nh dao động điện từ độc lập dao động điện từ đặc trng tần số cộng hởng tốc độ =9= tán xạ lợng (tốc độ tắt dần dao động) biểu diễn qua hệ sè phÈm chÊt:  − ωt  E = E exp   Q   LÊy vi phân suy ra: dE = E E0 : lợng dự trữ BCH dt Q So sánh hai công thức ta rút đợc: Với = 1−R 2.L Q= L.ω n π.L.n = c(1 R) (1 R) (3) (là độ mát) Với tợng nhiễu xạ: Giả sử có kích thớc gơng D, photon khỏi BCH bị nhiễu xạ góc nhiễu xạ = D Xác suất phôton khỏi BCH (không tham gia vào trình hình thành xạ Laser), tức tỉ số độ lệch theo hớng vuông góc với hớng chuyển động kích thớc gơng là: L D D Đây đại lợng xác định tổn hao nhiễu xạ Nh tính tới ảnh hởng nhiễu xạ hệ số phẩm chất BCH đợc xác định: Q= .L.n .L   λ − R +  2D (4) Nếu =1àm, D=1cm, L=10cm L = 10 , tức tiêu hao 2 2D nhiễu xạ làm giảm hệ số phẩm chất BCH quang học Tuy nhiên có tổn hao khác nh: nhiễu xạ, tiêu hao tán xạ ánh sáng tâm không đồng chất hoạt chất, tổn hao qua mặt bên BCH = 10 = độ toàn phần N Khi tỷ số N1 thay đổi không giá trị mà vị trí (theo N bớc sóng) cực đại hệ số khuyếch đại thay đổi, dẫn đến bớc sóng ứng với cực đại phổ phát xạ leser dịch chuyển Hình 15: Các đờng cong hệ số khuyếch đại (K/N) dung dịch Leser màu Rh 6G/ethanol (Với giá trị N1 khác nhau) N = 38 = ảnh hởng thông số buồng BCH đến phổ xạ Laser màu băng rộng Vùng phổ xạ Leser màu bị giới hạn miền phổ huỳnh quang chất màu, phổ phát xạ Laser mà phụ thuộc thông số BCH nh : Nồng độ dung dịch, phẩm chất BCH, công suất bơm 2.1 ảnh hởng nồng độ dung dịch lên phổ phát xạ Laser màu Khi giữ cố định mức bơm thông số BCH việc tăng nồng độ N làm cho tỷ số N1 giảm, dẫn tới hệ số khuyếch đại giảm, cực đại hệ số N khuyếch đại dịch phía sóng dài dẫn đến bớc sóng ứng với cờng độ cực đại phổ phát xạ Laser dịch phía sóng dài (nh hình 16) Hình 16: Sự phụ thuộc phổ phát xạ Laser màu Rh6G/Ethanol vào nồng độ Trên hình.16 cho ta thấy thay đổi phổ phát xạ Laser thay đổi nồng độ dung dịch với thông sè BCH lµ: chiỊu dµi BCH L = 10cm, chiỊu dài = 39 = môi chất l=1cm, hệ số phản xạ gơng R1 = 1, R2=0,1 Tỷ lệ bơm ngỡng r = 15, xung bơm lấy dạng Gauss có độ rộng 10ns nồng độ ban đầu thấp, số phân tử đợc kích thích hệ số khuyếch đại nhỏ, ngỡng phát Laser cao nên độ rộng phổ hẹp Khi tăng nồng độ hệ số khuyếch đại tăng, ngỡng phát Laser giảm khiến cho độ rộng phổ tăng Nhng tăng nồng độ chất màu đến mức cao điều kiện ngỡng đạt đợc lớp mỏng sau lèi vµo cđa tia kÝch thÝch Nã sÏ làm tăng hao phí nhiễu xạ, tăng mát tự hấp thụ tăng góc phân kỳ tia BCH Điều khiến ngỡng phát tăng nghĩa làm độ rộng phổ giảm tiếp tục tăng nồng độ chất màu Giới hạn thay đổi phổ phát xạ Laser theo nồng độ: Khoảng phổ chuyển bớc sóng Laser màu băng rộng ứng với lợng bơm định đợc giơí hạn dải nồng độ mà Laser hoạt động Giới hạn nồng độ thấp tơng ứng với nồng độ đạt đến ngỡng phát Laser, giới hạn cao nồng độ chất màu đợc định mát nhiễu xạ buồng cộng hởng * Hình ảnh thực nghiệm: Hình bảng a trình bày kết khảo sát phổ phát xạ Laser Rh6G dung môi ethanol theo nồng độ điều kiện: Năng lợng bơm: 0,69mJ/xung Tỷ số bơm ngỡng nồng độ x10–4: ChiỊu dµi BCH: 17 cm HƯ sè phản xạ gơng R1 = 10%; R2 = 33% Bảng a: Sù thay ®ỉi phỉ Laser thay ®ỉi nång ®é chÊt mµu Rh6G Nång ®é chÊt mµu C(mol/l) 5.10-3 10-3 5.10-4 Bớc sóng cực đại (nm) 569 567 566 = 40 = §é réng phỉ (nm) 3,43 3,00 1,93 3.10-4 555 Hình 17a: Sự thay đổi phổ phát xạ Laser băng rộng Rh6G/ethanol theo nồng độ Hình 17b: Sự thay đổi bớc sóng độ rộng phổ theo nồng độ Theo hình 17a, 17b bảng a, điều kiện cho phép khảo sát khoảng nồng độ mà bớc sóng ứng với cực đại phổ phát xạ dịch chuyển phía sóng dài (khoảng dịch chuyển 14nm) độ rộng phổ tăng nồng độ tăng = 41 = Sự dịch chuyển hoàn toàn phù hợp với kết nghiên cứu lý thuyết phần = 42 = 2.2 ảnh hởng phẩm chất buồng cộng hởng lên phổ phát xạ Laser màu Khi giữ cho mức bơm nồng độ chất màu không đổi, tăng độ phẩm chất buồng cộng hởng (tức tăng chiều dài BCH tăng hệ số phản xạ gơng) ngỡng phát giảm ngợc lại Do hệ số khuyếch đại phần sóng dài có giá trị lớn ngỡng, ®iỊu nµy sÏ lµm cho bíc sãng øng víi cêng độ cực đại phổ phát xạ Laser màu dịch phía sóng dài Do độ rộng phổ tăng giảm độ mát buồng cộng hởng Hình 18a: Sự phụ thuộc phổ phát xạ Laser màu Rh 6G/ethanol vào hệ số phản xạ gơng = 43 = Hình 18b: Sự phụ thuộc phổ phát xạ Laser màu vào chiều dài buồng cộng hởng Trong tính toán này, nồng độ dung dịch đợc giữ cố định 5.1018cm-3, xung bơm có dạng gauss có độ rộng 10ns tỷ số bơm ngỡng r=15 Từ hình 18a 18b ta thấy giảm chiều dài BCH tăng hệ số phản xạ gơng BCH phổ Laser màu dịch chuyển phía sóng dài Ta thấy độ dịch chuyển thay đổi chiều dài lớn nhiều so với độ dịch chuyển thay đổi hệ số phản xạ Tuy nhiên thay đổi nhỏ so với độ dịch chuyển thay đổi nồng độ dung dịch Chú ý: ta thay đổi chiều dài BCH thay đổi L l chiều dài cuvette đựng dung dịch cố định 1cm * Hình ảnh thực nghiệm: a Ngêi ta thùc hiƯn thÝ nghiƯm chøng thùc ¶nh hởng hệ số phản xạ lên phổ phát xạ - Công suất Laser bơm: 0,78mJ/ xung - Tỷ số bơm ngỡng: 2,76 = 44 = - Chiều dài BCH: 17cm - Nồng độ chất màu 10-3 mol/l Bảng b: Sự thay đổi phổ Laser màu thay đổi hệ số phản xạ BCH Hệ số phản xạ (R%) Bíc sãng (nm) §é réng phỉ (nm) 10 571 3,00 20 572 3,64 30 572,2 4,00 40 573,3 4,42 Giữ cố định gơng thứ (gơng có hệ số phản xạ 33%), tăng hệ số phản xạ gơng thø hai; theo kÕt qu¶ cđa b¶ng b, ta thÊy khoảng từ 10% đến 40% độ rộng bớc sóng tăng theo hệ số phản xạ gơng Kết phù hợp tốt với lý thuyết mặt định tính = 45 = Hình 19a: Sự thay đổi phát xạ Laser màu băng rộng Rh6G/cthanol theo hệ số phản xạ Hình 19b: Sự thay đổi bớc sóng độ rộng phổ theo hệ số phản xạ b ảnh hởng chiều dài buồng cộng hởng lên phổ phát xạ - Năng lợng bơm 0,7mJ/ xung - Tỷ số bơm ngỡng: 2,3 - Hệ số phản xạ R1 = 10%, R2 = 33% - Nång ®é chÊt màu: 10-3 mol/l = 46 = Hình 20a: Sự thay đổi phổ phát xạ Laser màu Rh6G/cthanol theo chiều dài buồng cộng hởng Hình 20b: Sự dịch chuyển bớc sóng độ rộng phổ theo chiều dài BCH Bảng c: Sự thay đổi phổ Laser màu thay đổi chiều dài BCH Chiều dài L Bớc sóng cực đại Độ réng (cm) (nm) (nm) 32 564 1,93 25 568 2,79 19 569 3,00 576 4,07 = 47 = ë đợc tạo hai gơng cuvette đựng dung dịch màu tính 1cm x 1cm x 3cm Khi tăng chiều dài BCH(thể tích môi chất không tăng), mát tăng,hệ số KĐ giảm khiến cho bớc sóng ứng với cực đại phổ độ rộng phổ giảm 2.3 ảnh hởng mức bơm lên phổ phát xạ Laser màu: Khi giữ cho nồng độ chất màu thông số BCH không đổi, mức bơm vừa đủ để đạt đợc ngỡng phát Laser có lớp mỏng phân tử chất màu cửa sổ cuvette nhận đợc lợng bơm,lớp chất màu giả sử gồm N phân tử Còn mức bơm tăng đạt nhiều lần ngỡng số phân tử toàn phần N tăng lên, đồng thời số phân tử đợc kích thích N1 tăng, giá trị N1 thay đổi không đáng kể, dẫn ®Õn hƯ sè khuch ®¹i thay ®ỉi rÊt nhá, bN ớc sóng ứng với cờng độ cực đại phổ phát xạ Laser dịch chuyển Đồng thời độ rộng phổ phát xạ Laser thay đổi nhỏ tăng mức bơm Hình 21: Sự phụ thuộc phổ phát xạ Laser màu Rh6G/ethanol vào mức bơm = 48 = Hình 21 biểu diễn thay đổi phổ phát xạ Laser thay đổi mức bơm ngỡng từ 8-30 lần Nồng độ dung dịch đợc lấy 5.1018cm-3 thông số buồng cộng hởng L=10cm, l=1cm, R1 = 1; R2 = 0,1, xung bơm dạng gauss có độ rộng 10 ns * Hình ảnh thực nghiệm: Do lợng bơm Laser Nitơ thấp nên thực phép đo với ba tỷ số bơm ngỡng thấy kết hợp lý so với lý thuyết nghĩa độ rộng phổ bớc sóng ứng với cực đại tăng không đáng kể tăng tỷ số bơm ngỡng - Chiều dài BCH: 17cm - Hệ số phản xạ gơng R1 = 10%, R2 = 33% - Nồng độ chất màu: 5.10-3 mol/l - Năng lợng bơm ngỡng: 0,22mJ/xung Bảng d: Sự thay đổi phổ Laser thay đổi mức lớn ngỡng Tỷ số bơm Bớc sóng cực đại Độ rộng phổ ngìng (r) nm) (nm) 568,3 3,219 1,36 568 3,219 1,1 567,8 3,004 = 49 = H×nh 22a: Sù thay đổi phổ phát xạ Laser màu băng rộng Rh6G/ethanol theo mức bơm Hình22b: Sự thay đổi bớc sóng độ réng phỉ theo møc b¬m = 50 = * NhËn xét chung: Các kết thu đợc cho ta thấy - Thông thờng độ rộng phổ phát xạ Laser màu 10nm, nhng kết thu đợc n»m kho¶ng 1,9 nm – 4,1nm Së dÜ cã sai lệch nh vì: Một BCH thông thờng đợc dùng gơng có hệ số phản xạ thấp, gơng có hệ số phản xạ cao (99%) trình làm thực nghiệm thay sử dụng gơng hệ số phản xạ cao thực nghiệm sử dụng gơng chọn lọc bớc sóng Laser màu (hệ số phản xạ 33%) nên độ rộng phổ phát xạ Laser màu nhỏ - Khi giảm chiều dài BCH tăng công suất Laser bơm tăng nồng độ chất màu tăng hệ số phản xạ gơng bớc sóng ứng với cực đại phổ phát xạ Laser màu dịch phía sóng dài, đồng thời độ rộng phổ Laser màu tăng Tuy nhiên, dịch chuyển bớc sóng thay đổi độ rộng phổ điều kiện xác định không thật hoàn toàn tuyến tính - Trong kết việc thay đổi nồng độ dung dịch màu, mức bơm, hệ số phản xạ gơng, chiều dài BCH dịch chuyển bớc sóng thay đổi ®é réng phỉ trêng hỵp thay ®ỉi nång ®é dung dịch màu, thay đổi chiều dài BCH đáng kĨ Tõ ®ã ta thÊy hiƯu øng cho phÐp thay ®ỉi hay lùa chän bíc sãng Laser thay ®ỉi nồng độ dung dịch màu, phơng pháp đơn giản dễ thực Còn việc thay đổi chiều dài BCH có khó khăn kết cấu khí điều chỉnh quang học = 51 = Kết luận Trong khoá luận đà đa cách đầy đủ, tổng quan khái niệm BCH quang học: cấu trúc, chức năng, nhiệm vụ BCH, cấu trúc trờng gơng cách thức truyền mode BCH Qua đà khẳng định: Mặc dù cấu tạo BCH quang học tơng đối đơn giản, nhng trình xảy phức tạp.Trong BCH tồn nhiều mode, mode mang tần số Nên máy phát đơn mode ta cần phải sử dụng BCH lọc lựa Đặc biệt khoá luận sâu vào nghiên cứu ảnh hởng thông số BCH lên phổ phát xạ Leser màu Kết nghiên cứu lý thuyết kết thực nghiệm đà cho phép chứng tỏ về: + Sự ảnh hởng nồng độ lên phổ xạ Laser + Sự ảnh hởng thông số bơm + Sự ảnh hởng hệ số phẩm chất Từ dịch chuyển bớc sóng ứng với cực đại phổ thay đổi độ rộng phổ cho thấy đợc khả chọn đợc bớc sóng cần thiết (trong giới hạn) Bằng phơng pháp thay đổi thông số Nh vậy, ta chọn đợc thông tối u để phát Laser màu băng rộng Có sở để tiến hành nghiên cứu tiếp sau số chế độ hoạt động Laser màu băng rộng Khái niệm BCH vấn đề cũ mà BCH ngày tối u hóa kích thớc, hình dạng, chất lợng nh: BCH dùng cách tử BCH tởng tợng dùng chùm giao thoa BCH micrô Tất không nhằm nâng cao tính chất lọc lựu nguồn Laser nh giá trị sử dụng = 52 = ... Nghiên cứu, khảo sát ảnh hởng thông số BCH đến phổ phát xạ Laser màu Trong có trình bày khái quát BCH Laser màu, số ảnh hởng thông số BCH đến phổ phát xạ Laser màu, có mô lý thuyết đồng thời... phổ phát xạ ii ảnh hởng thông số BCH đến phổ phát xạ leser màu Tính chất chung phổ phát xạ Leser Việc phát Laser xảy độ khuyếch đại môi trờng hoạt chất lớn độ mát BCH, lúc phổ Laser đợc phát. .. cờng độ cực đại phổ phát xạ Laser màu dịch phía sóng dài Do độ rộng phổ tăng giảm độ mát buồng cộng hởng Hình 18a: Sự phụ thuộc phổ phát xạ Laser màu Rh 6G/ethanol vào hệ số phản xạ gơng = 43 =