Một số ứng dụng của hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH -** NGUYỄN THỊ MINH TRÚC MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA HIỆU ỨNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGHỆ AN, 2018 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH -** NGUYỄN THỊ MINH TRÚC MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA HIỆU ỨNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Chuyên ngành: QUANG HỌC Mã số: 60.44.01.10 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS ĐINH XUÂN KHOA NGHỆ AN, 2018 iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu Trường Đại học Vinh, Ban chủ nhiệm Phòng đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, thầy cô giáo chuyên ngành Quang học giảng dạy, tạo điều kiện cho học tập hồn thành chương trình cao học Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo GS.TS Đinh Xuân Khoa, người giúp định hướng đề tài tận tình dẫn cho tơi q trình làm luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân, đồng nghiệp, bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn ! Vinh, tháng năm 2018 Tác giả luận văn iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HIỆU ỨNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1.1 Tƣơng tác nguyên tử hai mức với trƣờng laser 1.1.1 Tƣơng tác hệ ngun tử với trƣờng khơng có phân rã 1.1.2 Dao động Rabi 1.1.3 Gần sóng quay 1.2 Hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ (EIT) 1.2.1 Sự bẫy độ cƣ trú 1.2.2 Hiệu ứng EIT hệ nguyên tử mức lƣợng cấu hình bậc thang 10 1.2.3 Điều khiển hấp thụ tán sắc dựa hiệu ứng EIT 17 KẾT LUẬN CHƢƠNG 22 CHƢƠNG MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA HIỆU ỨNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 23 2.1 Sử dụng EIT làm chậm vận tốc ánh sáng 23 2.1.1 Chiết suất nhóm vận tốc nhóm 23 2.1.2 Điều khiển chiết suất nhóm vận tốc nhóm 26 2.2 Điều khiển phi tuyến Kerr 32 2.2.1 Hiệu ứng Kerr 32 2.2.2 Giải p ƣơng tr n a trận ật độ ậc a 34 2.2.3 Hệ số úc x p i tuyến iểu err 35 2.2.4 Điều khiển ệ số úc x p i tuyến iểu err 36 2.3 T o trƣờng có chiết suất âm 42 2.3.1 Dẫn biểu thức độ điện thẩ độ từ thẩm 42 2.3.2 Điều kiện tồn t i chiết suất âm 44 2.4 P át laser i ông đảo lộn độ cƣ trú 47 2.5 Từ kế 47 2.6 Nhận biết đồng vị 48 KẾT LUẬN CHƢƠNG 49 KẾT LUẬN CHUNG 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH DÙNG TRONG LUẬN VĂN Từ viết tắt Nghĩa EIT Sự suốt cảm ứng điện từ vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa c 2,998 108 m / s Vận tốc ánh sáng chân không 1,05 1034 J s Hằng số Plank rút gọn Mômen lƣỡng cực điện dịch chuyển d nm C.m Ec V/m Cƣờng độ điện trƣờng chùm laser điều khiển Ep V/m Cƣờng độ điện trƣờng chùm laser điều khiển H J Hamtilton toàn phần H0 J Hamilton nguyên tử tự HI J I W/m2 kB 1,38 1023 J / K Hằng số Boltzmann N không thứnguyên Chiết suất hiệu dụng n0 khơng thứngun Chiết suất tuyến tính n2 m2 / W Hệ số phi tuyến Kerr ng không thứnguyên vg m/s N nguyên tử/m3 P C/m2 Độ lớn véctơ phân cực điện (vĩ mô) PTOT C/m2 Độ lớn véctơ phân cực điện toàn phần P NL C/m2 Độ lớn véctơ p ân cực phi tuyến T K 0 1,26 106 H / m n m Ha ilton tƣơng tác hệ nguyên tử trƣờng ánh sáng Cƣờng độ chùm ánh sáng Chiết suất nhóm Vận tốc nhóm Mật độ nguyên tử Nhiệt độ tuyệt đối Độ từ thẩm chân không vii 0 8,85 1012 F/ m Độ điện thẩm chân không  không thứnguyên Độ từ thẩm  không thứnguyên Hằng số điện môi tỷ đối mn Hz Tần số góc dịch chuyển nguyên tử c Hz Tần số góc chùm laser điều khiển p Hz Tần số góc chùm laser dò  Hz Tốc độ phân rã tự phát độ cƣ trú nguyên tử  Hz Tốc độ suy giảm tự phát độ kết hợp vc  nm Hz Tốc độ suy giả  - Ma trận mật độ   0 - Ma trận mật độ gần cấp không  1 - Ma trận mật độ gần cấp   2 - Ma trận mật độ gần cấp hai   3 - Ma trận mật độ gần cấp ba  Hz Tần số Rabi c Hz Tần số Rabi gây trƣờng laser điều khiển p Hz Tần số Rabi gây trƣờng laser dò  Hz c Hz p Hz e/ , Re  e  không thứ nguyên ôi trƣờng độ kết hợp va ch m Độ lệch tần số laser với tần số dịch chuyển nguyên tử (viết tắt: độ lệch tần số) Độ lệch tần số laser điều khiển với tần số dịch chuyển nguyên tử Độ lệch tần số laser dò với tần số dịch chuyển nguyên tử Phần thực độ điện viii e// , Im  e  không thứ nguyên Phần ảo độ  e1 không thứ nguyên Độ điện tuyến tính  e 2 m/V Độ điện phi tuyến bậc hai  e3 m/V Độ điện phi tuyến bậc ba điện ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Nội dung Mơ hình hệ ngun tử hai mức Sự t ay đổi độ cƣ trú t eo t ời gian nguyên tử hai mức dƣới 1.2 1.2 tác động trƣờng sau chu kì động Rabi Mơ hình ngun tử hai mức tƣơng tác với trƣờng laser có tần số c gần cộng ƣởng với tần số dịch chuyển nguyên tử 12 Sự t ay đổi độ cƣ trú t eo t ời gian nguyên tử hai mức dƣới 1.3 tác động trƣờng sau c u 1.4 Sơ đồ a ức lƣợng iểu la động Rabi da Nguyên tử ba mức đƣợc kích thích trƣờng laser cấu hình 1.5 bậc thang Sự phụ thuộc (a) công tua hấp thụ (b) công tua tán sắc 1.6 1.7 chùm dò theo  p t i c  Đồ thị hệ số hấp thụ (đƣờng liền nét) tán sắc (đƣờng đứt nét) theo  p t i c  (a) c  , (b) c  2MHz (c) c  6MHz Sự phụ thuộc độ sâu suốt vào tần số Rabi trƣờng 1.8 laser điều khiển c  p  c  Đồ thị chiết suất n ó 2.1 t i c  c  Đồ thị chiết suất n ó 2.2 2.3 t eo độ lệch tần số chùm laser dò  p t eo độ lệch tần số chùm laser dò  p t i c  c  2MHz Đồ thị chiết suất n ó t eo độ lệch tần số chùm laser dò  p x t i c  c  6MHz Sự phụ thuộc chiết suất nhóm theo tần số Rabi c điều 2.4 kiện cộng ƣởng hai photon,  p  c  Cơng tua chiết suất n ó 2.5 2.8 điều điều khiển úc x p i tuyến err tần số trƣờng iển trùng với tần số cộng ƣởng ( c  ) Đồ t ị ệ số úc x p i tuyến trị cƣờng độ trƣờng điều 2.9 i độ lệch tần c ù c  2MHz c  2MHz Đồ t ị a c iều ệ số 2.7 điều khiển c  2MHz c  2MHz Cơng tua chiết suất n ó 2.6 i độ lệch tần c ù err t eo  p t i ột số giá iển  c Đồ t ị a c iều ệ số úc x p i tuyến tầnc ù điều iển i c  2MHz err t eo độ lệc Đồ t ị c iều ệ số err t eo độ lệc úc x p i tuyến i c  2MHz 2.10 tần c ù 2.11 Đồ t ị a c iều ệ số úc x p i tuyến err trùng với tần số cộng ƣởng (  p  ) 2.12 Đồ t ị ệ số điều iển úc x p i tuyến err cƣờng độ trƣờng điều iển i p  t i ic ù d ột số giá trị 39 Hình 2.9:Đồ t ị a c iều ệ số c ù úc x p i tuyến err t eo độ lệc tần điều H nh 2.1 Đồ t ị c iều ệ số c ù T eo trƣờng điều n 2.9 điều iển iển i c  2MHz úc x p i tuyến err t eo độ lệc tần i c  2MHz n 2.10, c úng ta n ận t ấy, i t ay đổi tần số iển xung quan giá trị cộng ƣởng nguyên tử (tức t ay đổi độ lệc tần  c p ía â dƣơng) t đƣờng cong tán sắc t ƣờng ệ số 40 úc x p i tuyến n2 ị dịc c uyển trục  p Sự dịc c uyển t ỏa điều iện cộng ƣởng p oton cấu c  2MHz t n ãn ậc t ang  p  c  , cụ t ể i iền tán sắc t ƣờng dịc c uyển p ía  p  2MHz c Trường hợp tần số ch m dò cộng hưởng với dịch chuyển nguyên tử Trong p ần c úng xét trƣờng ợp đặc iệt i tần số c ù trùng với tần số dịc c uyển nguyên tử (  p  ) C úng vẽ đồ t ị ệ số x p i tuyến iểu err t eo độ lệc tần tần số Ra i c ù đồ t ị a c iều đƣợc mô tả n ƣ giá trị  c đƣợc mô tả n ƣ T eo n 2.11 tăng dần tần số c t ƣởng c ù trung tâ điều c ù giá trị t iển ết n 2.11 đồ thị hai chiều t i số i có tác động trƣờng điều iển úc x n2 đƣợc tăng lên t i lân cận tần số cộng iển Xuất iện đỉn cực đ i đối xứng qua tần số điều iển Tuy n iên, đỉn cực đ i nằ đỉn cực đ i công tua ấp t ụ úc n 2.12 n 2.12, ệ số điều d ông nằ i cƣờng độ trƣờng tăng đến iền ấp t ụ tƣơng ứng với tâ ột n , tức cửa sổ suốt 41 H nh 2.11 Đồ t ị a c iều ệ số úc x p i tuyến err trùng với tần số cộng ƣởng (  p  ) Hình 2.12 Đồ t ị ệ số úc x p i tuyến err cƣờng độ trƣờng điều i p  t i iển ic ù d ột số giá trị 42 2.3 Tạo trƣờng có chiết suất âm 2.3.1 Dẫn biểu thức độ điện thẩm độ từ thẩm Chiết suất thông số ản đặc trƣng c o tín c ất quang học với độ trƣờng Theo lí thuyết điện từ, chiết suất n ôi trƣờng liên hệ điện tỉ đối  r độ cảm từ tỉ đối  r qua hệ thức n2   r r Với ôi trƣờng t ông t ƣờng  r  r dƣơng Lúc đó, truyền trƣờng t ột sóng điện từ lan vectơ sóng k , vectơ cƣờng độ điện trƣờng E vectơ cƣờng độ từ trƣờng H theo thứ tự lập thành hệ thuận phải Hệ chiều truyền lƣợng (chiều vectơ Poyinting) trùng với vectơ sóng Lo i trƣờng có chiết suất dƣơng n   r r phổ biến thực tế [6] Cùng với lo i ôi trƣờng có chiết suất dƣơng, nă minh t o lo i hợp độ 1968, Veselago chứng trƣờng có chiết suất âm n   rr ứng với trƣờng điện tỉ đối  r độ cảm từ tỉ đối  r nhận giá trị âm Để dẫn đƣợc biểu thức chiết suất trƣờng dò ta cần xác định biểu thức độ điện thẩ điển, với ôi trƣờng độ từ thẩm Theo lý thuyết điện động lực học cổ í loãng t độ điện  e đƣợc xác định theo công thức (1.39) độ cảm từ  m đƣợc cho bởi: m  Nm3131 , Bp (2.43) Bp cƣờng độ từ trƣờng trƣờng d , N mật độ nguyên tử Hằng số điện môi  r độ từ thẩm r ôi trƣờng đƣợc liên ệ với độ điện độ cảm từ trƣờng laser dò theo hệ thức:  r   e , (2.44) r    m (2.45) Mối liên hệ điện trƣờng từ trƣờng trƣờng laser dò: 43 Bp   r o Ep ,  r o (2.46) đó,  o  o tƣơng ứng số điện số từ chân khơng Do đó, iểu t ức (2.43) có t ể đƣợc viết dƣới d ng sau: m  Nm3131 Nm31  Bp Ep  r 0 Nm31 (1   m ) 0 31  21  r 0Ep (1   e ) m  Nm31 (1   m ) 31 c E p (1   e ) (c   0 ) (2.47) Thay (1.37) vào (2.47) ta đƣợc: m  Nm31 (1   m ) c E p (1   e ) i  c    21   31  i p  (2.48) ết ợp với iểu thức (1.39) ta đƣợc: m  Nm31 (1   m ) i  c  c E p (1  e )   31  i p  0 Ep im (1   m )  c  e  31     e (2.49) 2cd 21 (1   e )   31  i p   Nd 21 n p ƣơng vế p ƣơng tr n (2.49):  m (1   m )  m32 c      e (1   e )  2cd 21  31  i p  Hay 2  2e  m31 c   2e  m31 c   m    m     (2.50) (1   e )  2cd 21  31  i p  (1   e )  2cd 21  31  i p  Đặt G  m31  c     e  2cd 21 ( 31  i p )  e (2.51) i đó, p ƣơng tr n (2.50) đƣợc viết l i là: m2  G m  G  P ƣơng tr n có ng iệ (2.52) là: 44 G  G  4G    m Và độ từ t ẩ r   có ng iệ (2.53) tƣơng ứng: G  G  4G (2.54) 2.3.2 Điều kiện tồn chiết suất âm Trong ôi trƣờng chiết suất âm, chiết suất đƣợc xác định biểu thức: n   r r (2.55)  r  r đồng thời âm Cần ý rằng, độ điện thẩ thẩ độ từ số phức nên điều kiện dẫn đến phần thực  r  r đồng thời â V vậy, để t điều iện để c iết suất â , ta p ải tác p ần t ực p ần ảo iểu t ức độ điện độ từ Trong trƣờng hợp tốc độ dịch chuyển không x  31 n ỏ so với tốc độ p ân rã tự p át  21 , c úng ta có t ể ỏ qua  31 việc tín tốn sau Từ p ƣơng tr n (1.38) (1.39) ta suy ra: e  p Nd 212 0  c2  i p (i p   21 )     (2.56) , Từ p ƣơng tr n (1.39) (1.48), ta có: m  m31 (1   m )  c    e 2cd 21 (1   e )   p  Từ c úng ta t l i đƣợc độ điện t ẩ  r   e   độ từ t ẩ p Nd 212 0 (2.57)  c2  i  ( i    )  p 21  p   G  G  4G   1 ,  r đó, iểu t ức G ây có d ng: , ây là: (2.58) (2.59) 45 G  m31 c      e  cd 21 2 p  e (2.60) i điều kiện suốt cảm ứng điện từ đƣợc Chúng ta nhận thấy rằng, thiết lập hệ số hấp thụ é, ng ĩa p ần ảo G (2.60) nhỏ nên ta bỏ qua Đặc biệt, từ p ƣơng tr n (2.59) c o t độ từ t ẩ  r có phần thực âm phần ảo triệt tiêu nếu: Re  G   4 (2.61) Để tiện cho việc khảo sát, c úng ta tác độ điện t eo p ần thực phần ảo Từ p ƣơng tr n (2.38) (1.39), ta có: e  p Nd 212 0  c2  i  ( i    )  21  p p    p Nd 212 0  c2     2p   i p 21      , Từ đó, suy p ần t ực p ần ảo tƣơng ứng là:  c2  p    2p  Nd    e/  21 , 2      2  c   p    p 21      e/ /   2p Nd122 0     c   p    2p 212      (2.62) (2.63) Trong thí nghiệm t o suốt cảm ứng điện từ tần số Rabi laser điều khiển có giá trị xấp xỉ tốc độ p ân rã  21 Mặt ôi trƣờng EIT n ỏ t ác, để ấp t ụ p ần ảo  ''e p ải n ỏ có t ể ỏ qua Do đó, từ p ƣơng tr n (2.64) ta t để phần ảo độ điện n ỏ t độ lệch tần trƣờng dò p ải n ỏ ơn n iều tần số Rabi laser điều khiển:  p  c Ngoài ra, biểu thức (2.63) cho thấy độ điện thẩm âm khi: (2.64) 46 e/  1 (2.65) Từ p ƣơng tr n (2.62) ta thấy điều kiện (2.65) đƣợc thỏa mãn khi:  c2  c2    p   p      2p    p 2 21  0,       Nd 212 0 (2.66) Khi  p  c bỏ qua số h ng bậc hai  2p bất p ƣơng tr n (2.66) Lúc điều kiện ràng buộc đ i lƣợng (2.66) trở thành: c2 p  4 (2.67) Kết hợp điều kiện (2.64) (2.67) ta t u đƣợc: c2 c   p  4 (2.68) Cần lƣu ý rằng, từ bất đẳng (2.68) thì: c2 c  4 (2.69) T ay iểu t ức  vào điều iện (2.70) dẫn điều iện c o tử ôi trƣờng phải thỏa N  N ƣ để  c 4d 212 ật độ nguyên ãn là: (2.70) ôi trƣờng đ t đƣợc chiết suất â , điều kiện cƣờng độ trƣờng điều khiển theo biểu thức (2.69) mật độ nguyên tử mơi trƣờng p ải cao T eo điều iện (2.61), t điều iện để Re(H2 )  4 thõa m c  mãn  p   31  Kết hợp với điều kiện (2.67),  d 21  suất â ấp t ụ n ỏ t kiện sau: độ lệc tần c ù trƣờng EIT có c iết laser p ải thỏa ãn điều 47 m c  c2   p   31  4  d 21  (2.71) 2.4 Phát laser hi hông đảo lộn độ cƣ trú Chúng ta biết rằng, từ p ƣơng tr n tốc độ Einstein không cho phép laser ho t động ơng có đảo lộn độ cƣ trú Mơi trƣờng trở nên bão hồ nửa độ cƣ trú mức dịch chuyển laser (và nửa mức dƣới) phát x khơng thể p át laser íc t íc n ƣ hấp thụ íc t íc , i trƣờng ơng có đảo lộn độ cƣ trú Tuy n iên, hấp thụ kích thích bị triệt tiêu đƣợc giả đáng ể (t eo c ế suốt cảm ứng điện từ) t o laser khơng cần đảo lộn độ cƣ trú [13-15] Ƣu điểm laser ông đảo lộn độ cƣ trú t o x có ƣớc sóng ngắn Vì hệ số Eisntein A tăng t eo tần số A  B  nên phát x tự phát 2 c3 dịch chuyển với ƣớc sóng ngắn n an , ng ĩa nguyên tử trải qua kích thích dịch chuyển n ƣ phân rã nhanh xuống tr ng thái thấp ơn [14,15] Do đảo lộn độ cƣ trú ó tăng lên để thiết lập ƣớc sóng dịch chuyển đ t đƣợc ngắn ơn, n iên, laser độ cƣ trú có t ể phá vỡ rào cản Nguyên lý laser ông đảo lộn ông đảo lộn độ cƣ trú lần đƣợc xây dựng nhóm Scully thực cho nguyên tử R sau [14,15] 2.5 Từ kế Trong cấu hình EIT mức lƣợng tham gia có nh y bén từ trƣờng, cần t ay đổi nhỏ từ trƣờng lệch tần số cộng ƣởng khỏi vùng trung tâm Sự t ay đổi đáng ể tán sắc ôi trƣờng EIT cho phép thực p ép đo siêu n y từ trƣờng Trong ph m vi hẹp vùng cộng ƣởng tán sắc t ay đổi tuyến tính với tần số, cung cấp độ nh y cao ơn n ƣ t ông tin 48 địn ƣớng t ay đổi gây từ trƣờng [17] P ƣơng p áp đƣợc đề xuất Scully Fleisc auer đo độ nh y tối đa cỡ 1femto Tesla giây [17] Khả đo đƣợc độ nh y vƣợt trội so với từ kế tốt Những tiến lĩn vực ngƣời ta c ế t o đƣợc từ kế có íc t ƣớc cỡ 13mm3 với độ nh y 50 pT Hz 1 [18] 2.6 Nhận biết đồng vị Các đồng vị nguyên tử có cấu trúc lớp electron n ƣng spin t nhân chúng khác nên cấu trúc phổ khác Khi cho tần số trƣờng trƣờng dò quét qua dịch chuyển cộng ƣởng mẫu chứa đồng vị khác nhau, i trƣờng trƣờng dò thoả mãn đƣợc điều kiện cộng ƣởng hai photon phổ EIT xuất Do trƣờng trƣờng dị kích thích ngun tử nên dù đồng vị có nghèo mẫu phát đƣợc có mặt nguyên tử dựa vào phổ EIT [19] Tức dùng hiệu ứng EIT phát đƣợc đồng vị phổ biến ơn nhiều so với đồng vị khác K thuật đƣợc Kasapi cộng vận dụng cách làm cho đồng vị phong phú gấp hàng nghìn lần so với đồng vị phổ biến hiển thị p ép đo p ổ EIT ta nhận chúng [19] 49 KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong c ƣơng 2, c úng ng iên cứu số ứng dụng môi trƣờng EIT nguyển tử ba mức cấu hình bậc thang, cụ thể n ƣ sau: C úng t iết lập đƣợc biểu thức chiết suất nhóm vận tốc nhóm cấu hình bậc thang ba mức, áp dụng cho mơi trƣờng nguyên tử 87 Rb để nghiên cứu làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng Kết chiết suất nhóm hàm tham số phụ thuộc vào cấu trúc nguyên tử, trƣờng laser dò trƣờng laser điều khiển Khảo sát biểu thức chiết suất nhóm đồ thị, chúng tơi thấy c  hiệu ứng EIT c ƣa xuất hiện, chiết suất nhóm có giá trị â , đ t cực trị t i tần số cộng ƣởng miền ánh sáng nhanh Khi có mặt trƣờng laser điều khiển, cơng tua chiết suất nhóm xuất đỉnh dƣơng cao miền cộng ƣởng (miền EIT) tƣơng ứng với miền ánh sáng chậm C úng thiết lập đƣợc biểu thức hệ số độ cảm phi tuyến bậc ba hệ số phi tuyến Kerr cấu hình bậc thang ba mức Áp dụng kết cho ôi trƣờng nguyên tử iểu 87 Rb để nghiên cứu điều iển ệ số úc x p i tuyến err, ằng t ay đổi cƣờng độ trƣờng độ lệc tần c ù iển.Kết nghiên cứu c ỉ ra, độ phi tuyến err điều ôi trƣờng EIT lớn ơn vài ậc so với khơng có EIT lớn ơn cỡ sáu bậc so với phi tuyến Kerr vật liệu truyền thống có giá trị xấp xỉ 105 cm2 / W C úng n ận t ấy, t ay đổi tần số trƣờng điều iển xung quan giá trị cộng ƣởng nguyên tử (tức t ay đổi độ lệc tần  c p ía â dƣơng) tồn cơng tua hệ số phi tuyến Kerr ị dịc c uyển trục  p Sự dịc c uyển t ỏa ãn điều iện cộng ƣởng p oton cấu n ậc t ang Ngồi kết giải tích góp phần làm sáng tỏ chất tăng cƣờng phi tuyến Kerr dựa hiệu ứng EIT Chiết suất ôi trƣờng EIT đ t giá trị âm độ lệc tần c ù 50 laser dò thỏa N   c 4d 212 m c  2 ãn điều kiện c   p   31  4  d 21  mật độ nguyên tử cao 51 KẾT LUẬN CHUNG C úng ảo sát hiệu ứng EIT ôi trƣờng nguyên tử 87Rb ba mức lƣợng cấu hình bậc thang Bằng việc giải p ƣơng tr n a trận ật độ mô tả tƣơng tác trƣờng nguyên tử ánh sáng theo lý thuyết bán cổ điển, tìm đƣợc nghiệm gần cấp p ƣơng p áp sóng quay n iễu lo n C úng t iết lập đƣợc biểu thức vận tốc nhóm, chiết suất nhóm án sáng trƣờng ngun tử ba mức cấu hình bậc thang Áp dụng cho ôi trƣờng nguyên tử 87 Rb để nghiên cứu khả c ậm vận tốc nhóm, kết cho thấy rằng, vận tốc nhóm đƣợc làm chậm tới giá trị nhỏ vg  545m / s ứng với chiết suất có giá trị lớn khoảng ng  5,5.105 t i tần số Rabi  c cỡ 2,8MHz C úng t iết lập đƣợc biểu thức hệ số độ cảm phi tuyến bậc ba hệ số phi tuyến Kerr cấu hình bậc thang ba mức Hệ số úc x p i tuyến Kerr điều khiển đƣợc ằng t ay đổi cƣờng độ trƣờng độ lệc tần c ù điều iển Kết nghiên cứu c ỉ ra, độ phi tuyến Kerr môi trƣờng EIT lớn ơn nhiều lần so với phi tuyến Kerr vật liệu truyền thống Tìm biểu thức chiết suất nhận thấy để chiết suất đ t giá trị âm trƣờng EIT ngồi điều kiện ràng buộc cƣờng độ trƣờng điều khiển, độ lệch tần số c ù d t ôi trƣờng phải có mật độ nguyên tử cao 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Huy Công, “Lý thuyết trường lượng tử ánh sáng”, giáo trình dùng cho học viên chuyên ngành Quang học, Đ i học Vinh (2000) [2] Đin Xuân oa, Nguyễn Huy Bằng, Lê Văn Đoài, “Làm lạnh nguyên tử laser”, giáo trình dùng cho học viên chuyên ngành Quang học, Đ i học Vinh (2017) [3] Hoàng Min Đồng, “Nghiên cứu lan truyền xung laser môi trường nguyên tử ba mức có mặt hiệu ứng EIT”, Luận án tiến s vật lý, Đ i học Vinh, 2017 [4] Lê Văn Đồi, “Điều khiển hệ số phi tuyến Kerr mơi trường khí nguyên tử dựa hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ”, Luận án tiến s vật lý, Đ i học Vinh, 2015 [5] Lê Văn Đoài, Nguyễn Huy Bằng, “Làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng dựa hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ môi trường nguyên tử 87 Rb ba mức”, T p chí Nghiên cứu khoa học cơng nghệ qn sự, số 10 (2012) [6] Lê Cảnh Trung, “Phổ hấp thụ phổ tán sắc mơi trường khí 85 ngun tử Rb có mặt hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ”, Luận án tiến s vật lý, Đ i học Vinh, 2015 [7] P an Văn Đào, “Tạo thành chiết suất âm môi trường nguyên tử Rubi dựa hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ”, Luận văn t c s vật lý, Đ i học Vinh, 2012 [8] Hồ Thị An Nhung, “Tăng cường hệ số khúc xạ phi tuyến Kerr kích thích kết hợp cấu hình bậc thang ba mức nguyên tử 87 Rb" , Luận văn th c s vật lý, Đ i học Vinh, 2011 [9] M.Fleischhauer, A Imamoglu and J.P Marangos, “Electromagnetically induced transparency: Optics in coherent media”, Rev Mod Phys., 77(2005) 53 [10] L Hau, S Harris, Z Dutton, and C e roozi, “Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas”, Nature, 397(1999) 594 [11] K.J Boller, A Imamoglu, S.E Harris, "Observation of electromagnetically induced transparency", Phys.Rev.Lett.66(1991) 2593 [12] A Lezama, S Barreiro, and A M Akulshin, Electromagnetically induced absorption [13] R.W Boyd, "Nonlinear Optics 3rd", Academic Press,2008 [13] Ying Wu, Joseph Saldana, and Yifu Zhu3, Large enhancement of four-wave mixing by suppression of photon absorption from electromagnetically induced transparency [14] P.W Milonni, “Fast Light, Slow Light and Left-Handed Light”, Institute of Physics Publishing, London, UK(2005) [15] Ramon Corbalan, Jordi Mompart, Lasing without inversion, Journal of Optics B Quantum and Semiclassical Optics, London, UK (2000) [16] Imamoglu and S E Harris, "Lasers without inversion: interference of dressed lifetime-broadened states", Opt Lett 14(1989) 1344-1346 [17] M.O Scully, S.Y Z u, and A Gavrieliedes, “Degenerate QuantumBeat Laser: Lasing without Inversion and Inversion without Lasing”, Phys.Rev.Lett.62(1989) 2813 [18] A.S Zibrov, M.D Lukin, D.E Nikonov, L Hollberg, M.O Scully, V.L.Velic ans y, and H.G Ro inson, “Experimental Observation of LaserOscillation without Population Inversion via Quantum Interference in Rb”, Phys.Rev.Lett 75(1995) 1499 [19] M.O Scully and M Fleischhauer, “High-sensitivity magnetometer based on index-enhanced media”, Phys Rev Lett 69, 1360-1363 (1992) [20] P.D.D Schwindt.et.al., “Chip-scale atomic magnetometer” Appl phys lett 85,6409-6411 (2004) ... ứng suốt cảm ứng điện từ? ?? đề tài luận văn t c s Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ản c ất vật lý hiệu ứng EIT số ứng dụng hiệu ứng EIT Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng: Hiệu ứng suốt cảm ứng. .. Chương 2: Một số ứng dụng hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ Dựa kết khảo sát hệ số hấp thụ hệ số tán sắc hiệu ứng EIT ôi trƣờng nguyên tử ba mức cấu hình bậc thang chúng tơi trình bày ứng dụng n ƣ... ứng điện từ môi trƣờng nguyên tử mức lƣợng Phạm vi: Bản chất vật lý số ứng dụng đặc biệt quan trọng hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ 3 Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu c ất vật lý iệu ứng suốt ứng dụng