Thiết kế bảng mô phỏng pcf với mạng tròn có lõi rỗng được thấm thấu bởi toluen

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN HỒNG HẢI THIẾT KẾ BẰNG MÔ PHỎNG PCF VỚI MẠNG TRỊN CĨ LÕI RỖNG ĐƯỢC THẨM THẤU BỞI TOLUEN LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGHỆ AN, 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN HỒNG HẢI THIẾT KẾ BẰNG MÔ PHỎNG PCF VỚI MẠNG TRỊN CĨ LÕI RỖNG ĐƯỢC THẨM THẤU BỞI TOLUEN LUẬN VĂN THẠC SỸ VẬT LÝ Chuyên ngành: Quang học Mã số: 844.01.10 Cán hướng dẫn: PGS.TS Chu Văn Lanh NGHỆ AN, 2019 i LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ hoàn thành chuyên ngành Quang học, Trường Đại học Vinh Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, lòng trân trọng biết ơn sâu sắc xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy giáo, PGS.TS Chu Văn Lanh giao đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ đầy tâm huyết suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ngành Vật lý - Trường ĐHV Trường THPT Đô Lương – Nghệ an tạo điều kiện thuận lợi vật chất tinh thần cho tơi q trình học tập làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tơi q trình thực luận văn tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng, xong luận văn tránh khỏi thiếu sót, tác giả kính mong nhận dẫn giúp đỡ nhà khoa học Vinh, tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Hồng Hải ii MỤC LỤC trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ , ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Dự kiến đóng góp đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chương TỔNG QUAN VỀ SỢI TINH THỂ QUANG TỬ VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TOLUEN 1.1 Tổng quan sợi tinh thể quang tử 1.1.1 Định nghĩa sợi tinh thể quang tử 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Các đại lượng đặc trưng sợi tinh thể quang tử 11 1.1.4 Mất mát 18 1.2 Một số tính chất vật lý Toluen 24 1.3 Kết luận chương 26 CHƯƠNG THIẾT KẾ BẰNG MÔ PHỎNG PCF VỚI MẠNG TRỊN CĨ LÕI RỖNG ĐƯỢC THẨM THẤU BỞI TOLUEN 27 2.1 Cấu trúc PCF lõi rỗng với mạng tròn 28 2.2 Nghiên cứu đặc trưng PCF mạng tròn 29 iii 2.2.1 Chiết suất hiệu dụng neff 29 2.2.2 Diện tích mode hiệu dụng Aeff 32 2.2.3 Đặc trưng tán sắc D 34 2.2.4 Mất mát LC 37 2.3 Kết luận chương 40 KẾT LUẬN CHUNG 41 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT PC Photonic crytals Tinh thể quang quang tử PCF Photonic crytal fiber Sợi tinh thể quang tử LPFG Long period fiber grating Cách tử Bragg chu kì lớn PBG Photonic bandgap guidance Dải cấm quang tử TIR Total internal reflection Phản xạ toàn phần WDM Wavelength Division Multiplexing SIF Step-Index Fiber Ghép kênh quang theo bước sóng Sợi chiết suất bậc v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nội dung Sự phân loại sợi theo chế dẫn ánh sáng khác [8-9] Giá trị neff λ = 1.55µm Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Ʌ biến 2.1 đổi từ 0.3 đến 0.8 Giá trị Aeff PCF bước sóng 1.55µm Ʌ = 2.0µm; Ʌ 2.2 = 2.5µm d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 Giá trị ZDW PCF Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Ʌ biến đổi từ 2.3 0.3 đến 0.8 Giá trị giam giữ mát PCF có Ʌ Ʌ = 2.0µm; 2.4 Ʌ = 2.5µm thừa số đổ đầy d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 iv DANH MỤC HÌNH VẼ , ĐỒ THỊ Nội dung Hình 0.1 Cấu trúc sợi quang tử Cấu trúc sợi tinh thể quang tử mạng lục giác với lõi Toluen, số 0.2 mạng Ʌ = 2.0µm thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.3: a) Thiết kế bản; b) Cấu trúc cuối với mode bản; c) Mode bậc cao tính tốn bước sóng 1.55µm Cấu trúc sợi tinh thể quang tử mạng tròn với lõi Toluen, số mạng Ʌ 0.3 = 2.0µm thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.3: a) Thiết kế bản; b) Cấu trúc cuối với mode 1.1 Mặt cắt ngang đồng gồm lỗ khí vật liệu [Sợi tinh thể] [3] 1.2 a) Sợi tinh thể quang tử lõi đặc; b) Sợi tinh thể quang tử lõi rỗng 1.3 Sợi dẫn ánh sáng có chiết suất cao [Sợi tinh thế][4-5] 1.4 Sợi dẫn ánh sáng có chiết suất thấp [Sợi tinh thể] 1.5 Tán sắc làm độ rộng xung tăng [14] 1.6 Chiết suất n số nhóm thay đổi sợi thuỷ tinh [14] 1.7 Tán sắc ống dẫn sóng [14] 1.8 Tán sắc tổng tán sắc thành phần [14] 1.9 Tán sắc phân cực sợi quang [14] 1.10 Suy hao hấp thụ tạp chất kim loại [2], [5] 1.11 Suy hao hấp thụ vùng cực tím vùng hồng ngoại [14-15] 1.12 Suy hao bên sợi quang [14-15] 1.13 Suy hao uốn cong PCFs có tinh thể quang xếp theo hình lục giác lõi chiết suất cao cố định Λ = 2,3µm [9] v 1.14 Phần thực chiết suất Toluen [15] Silica [18] Cấu trúc PCF mạng lục giác với lõi Toluen, Ʌ = 2.0µm thừa số đổ 2.1 đầy d/Ʌ = 0.3: a) Thiết kế bản; b) Cấu trúc cuối với mode bản; c) Mode bậc cao tính tốn bước sóng 1.55µm [10] 2.2 Cấu trúc PCF mạng tròn với lõi rỗng thẩm thấu Toluen 2.3 Hình ảnh giam giữ ánh sáng lõi PCF mode 2.4 Phần thực neff phụ thuộc vào λ với d/Λ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 a) Ʌ = 2.0µm; b) Ʌ = 2.5µm Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng vào bước 2.5 sóng với thừa số đổ đầy d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 Ʌ: c) Ʌ = 2.0µm; d) Ʌ = 2.5µm 2.6 Tán sắc phụ thuộc vào λ d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 a) Ʌ = 2.0µm; b) Ʌ = 2.5µm Mất mát phụ thuộc vào λ d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 a) Ʌ = 2.0µm; 2.7 b) Ʌ = 2.5µm MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Sợi tinh thể quang tử phát Russell đồng nghiệp [1] vào năm 1996 Kể tử thu hút quan tâm đặc biệt nhà khoa học giới thuận lợi thiết kế ứng dụng cơng nghệ sợi quang Sợi tinh thể quang tử sợi quang có chất làm thủy tinh mềm thường SiO2 lớp vỏ tạo mạng gồm lỗ khí xếp tuần hồn (Hình 0.1) Hình 0.1a Lỗ khí Lỗ khí Lõi đặc Lõi rỗng Hình 0.1b Hình 0.1 Cấu trúc sợi quang tử Sợi tinh thể quang tử chia thành hai loại sợi lõi đặc (hình 0.1a) sợi lõi rỗng (hình 0.1b) Các sợi lõi đặc có chế dẫn ánh sáng theo nguyên lý phản xạ toàn phần bên sợi tương tự sợi quang thơng thường, sợi lõi đặc có chế dẫn ánh sáng theo nguyên lý dải vùng cấm tương tự truyền dẫn electron vật lý chất rắn với cấu trúc dải mức lượng [2] Sợi tinh thể quang tử thuận lợi việc thiết kế so với sợi quang thơng thường, thay đổi linh hoạt kiểu mạng, kích thước lỗ khí d, khoảng cách lỗ khí Ʌ (hằng số mạng), thay đổi chất khí 30 • Tuy nhiên, với giá trị Λ d/Λ giá trị λ neff (mạng trịn) > neff (mạng lục giác) Điều cho thấy sử dụng mạng trịn việc điều khiển tán sắc dịch chuyển bước sóng tán sắc khơng dễ dàng [10], [14] Mạng lục giác Mạng tròn Mạng lục giác Mạng tròn Hình 2.4 Phần thực neff phụ thuộc vào λ với d/Λ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 a) Ʌ = 2.0µm; b) Ʌ = 2.5µm Để thấy rõ khác neff mạng tròn mạng lục giác, bảng 2.1, chúng tơi tính giá trị neff bước sóng 1.55µm Kết cho thấy: • Giá trị neff giảm d/Λ tăng Ʌ giảm • max neff (mạng lục giác) = 1.46001 < max neff (mạng tròn) = 1.47886, Ʌ = 2.5µm thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.3 31 • neff (mạng lục giác) = 1.42165 < neff (mạng tròn) = 1.42170, Ʌ = 2.0µm thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.8 Bảng 2.1 Giá trị neff λ = 1.55µm Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Ʌ biến đ ổ i từ 0.3 đến 0.8 neff Ʌ = 2.0(µm) λ(µm) d/Ʌ Mạng lục giác Mạng lục Mạng tròn [10], [14] 1.55 0.3 1.45235 0.35 1.45023 0.4 1.44785 0.45 1.44545 0.5 1.44294 0.55 1.44022 0.6 1.43717 0.65 1.43392 0.7 1.43014 0.75 1.42622 0.8 1.42165 Ʌ = 2.5(µm) giác Mạng tròn [10], [14] 1.45240 1.45028 1.44790 1.44550 1.44299 1.44027 1.43722 1.43397 1.43019 1.42627 1.42170 1.46001 1.45868 1.45705 1.45581 1.45393 1.45210 1.45028 1.44803 1.44553 1.44288 1.43971 1.47886 1.47753 1.47590 1.47466 1.47278 1.47095 1.46913 1.46688 1.46438 1.46173 1.45856 32 2.2.2 Diện tích mode hiệu dụng Aeff: Hình 2.5 đồ thị biểu diễn phụ thuộc A eff vào λ với d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 a) Ʌ = 2.0µm; b) Ʌ = 2.5µm Mạng lục giác Mạng tròn a) Mạng lục giác Mạng tròn b) Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng vào bước sóng với thừa số đổ đầy d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 Ʌ: a) Ʌ = 2.0µm; b) Ʌ = 2.5àm Kt qu cho thy: ã Cỏc ng Aeff có dạng giống cho mạng lục giác mạng trịn, chúng gần tăng tuyến tính theo λ • Aeff giảm d/Ʌ tăng ngược lại Đồng thời, với giá trị 33 d/Ʌ Aeff tăng Ʌ tăng • Với Λ, d/Λ λ Aeff (mạng lục giác) > Aeff (mạng trịn) Khi Aeff nhỏ cường độ ánh sáng lõi sợi lớn [9-10], Điều cho thấy với tham số cấu trúc mạng tròn ứng dụng tốt cho phát siêu liên tục mạng lục giác Để thấy rõ khác dùng mạng tròn thay mạng lục giác, bảng 2.2 chúng tơi tính giá trị Aeff λ = 1.55µm Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Λ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 Kết thu được: • Khi Λ = 2μm: max Aeff (mạng lục giác) = 7.89287 µm2 > max Aeff (mạng trịn) = 7.69184 µm2 d/Ʌ = 0.3; Aeff (mạng lục giác) = 3.47707 µm2 > Aeff (mạng trịn) = 3.27604 µm2 d/Ʌ = 0.8 • Khi Λ = 2.5μm: max Aeff (mạng lục giác) = 10.74857µm2 > max Aeff (mạng trịn) = 10.54754µm2 d/Ʌ = 0.3; Aeff (mạng lục giác) = 4.98518µm2 > Aeff (mạng trịn) = 4.78415µm2 d/Ʌ = 0.8 • Aeff tối ưu PCF mạng trịn ứng dụng cho phát siêu liên tục có giá trị 3.27604 µm2 Λ = 2μm 4.78415µm2 Λ = 2.5μm đạt với d/Ʌ = 0.8 Bảng 2.2 Giá trị Aeff PCF bước sóng 1.55µm Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 Aeff [µm2] Ʌ = 2.0(µm) λ(µm) d/Ʌ Mạng lục giác đều[10], [14] 0.3 7.89287 Mạng trịn 7.69184 Ʌ = 2.5(µm) Mạng lục giác đều[10], [14] 10.74857 Mạng tròn 10.54754 34 1.55 0.35 7.21528 0.4 6.57445 0.45 6.06568 0.5 5.59597 0.55 5.17219 0.6 4.77597 0.65 4.42799 0.7 4.08001 0.75 3.77912 0.8 3.47707 7.01425 6.37342 5.86465 5.39494 4.97116 4.57494 4.22696 3.87898 3.57809 3.27604 9.96751 9.16335 8.61906 7.92030 7.35291 6.85482 6.34663 5.86153 5.42408 4.98518 9.76648 8.96232 8.41803 7.71927 7.15188 6.65379 6.1456 5.6605 5.22305 4.78415 2.2.3 Đặc trưng tán sắc D: Hình vẽ 2.6 đồ thị biểu phụ thuộc D vào λ d/Λ thay đổi từ 0.3 đến 0.8với Ʌ = 2.0µm = 2.5àm Kt qu th cho thy: ã Các đường cong tán sắc D có dạng giống cho mạng lục giác mạng tròn λ thay đổi Trong khoảng bước sóng từ 0.5μm đến 1.0μm đường tán sắc khơng phẳng (có độ dốc lớn) khoảng bước sóng từ 1.0μm đến 2.0μm đường tán sắc phẳng (có độ dốc nhỏ) • Với giá trị Λ giá trị tuyệt đối D tăng d/Ʌ tăng ngược lại Đồng thời, với giá trị d/Ʌ D giảm Ʌ tăng • Với Λ, d/Λ λ D (mạng lục giác) > D (mạng tròn) Điều cho thấy với cấu trúc mạng tròn thu đường cong tán sắc phẳng gần đường cong tán sắc không so với mạng lục giác Kết cho 35 thấy sử dụng mạng tròn thu cấu trúc tối ưu độ tán sắc so với mạng lục giác • Từ đồ thị hình vẽ 2.6 cho thấy, đường cong tán sắc phẳng tiệm cận với đường tán sắc không dải bước sóng rộng ứng với cấu trúc mạng trịn có Ʌ = 2µm Ʌ = 2.5µm d/Ʌ = 0.35 Đây hai cấu trúc tối ưu tán sắc với mạng tròn ứng dụng cho phát siêu liên tục [9-10] Mạng lục giác Mạng trịn a) Mạng lục giác Mạng trịn b) Hình 2.6 Tán sắc phụ thuộc vào λ d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 a) Ʌ = 2.0µm; b) Ʌ = 2.5µm 36 Bảng 2.3 Giá trị ZDW PCF Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 ZDWS(µm) Ʌ = 2.0 (µm) d/Ʌ 0.3 Mạng lục giác Mạng trịn Ʌ = 2.5 (µm) Mạng lục giác đều [10], [14] [10], [14] Khơng tồn Mạng trịn Khơng tồn 1.58410387 1.60679323 0.35 1.52362011 Không tồn 1.5025661 1.54154438 0.4 1.38821628 1.42282801 1.44046587 1.4517804 0.45 1.31546402 1.33639184 1.39880211 1.40135454 0.5 1.26882795 1.28885195 1.35888648 1.36400205 0.55 1.22778822 1.24441489 1.32475633 1.32664956 0.6 1.1957117 1.21416223 1.2957457 1.29489995 0.65 1.1632712 1.18579344 1.26677669 1.26688558 0.7 1.13715501 1.15986259 1.23639253 1.23513597 0.75 1.10953736 1.13681294 1.21046194 1.21085685 0.8 1.1123227 1.18315782 1.18471011 1.08342116 37 Trong bảng 2.3, xác định giá trị bước sóng tán sắc khơng ZDW PCF Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 mạng tròn mạng lục giác Kết cho thấy: • Với giá trị Λ ZDW giảm d/Ʌ tăng ngược lại Đồn g thời, với giá trị d/Ʌ ZDW tăng Ʌ tăng Điều cho mạng lục giác mạng trịn • Các ZDW tồn nằm vùng hồng ngoại gần cho PCF mạng trịn mạng lục giác • Với giá trị Ʌ d/Ʌ ZDW (mạng trịn) > ZDW (mạng lục giác) • Với hai cấu trúc tối ưu tán sắc phân tích Ʌ = 2µm Ʌ = µm d/Ʌ = 0.35 cấu trúc ứng với Ʌ = 2µm d/Ʌ = 0.35 khơng tồn bước sóng tán sắc khơng Trong cấu trúc Ʌ = 2.5µm d/Ʌ = 0.35 tồn bước sóng tán sắc khơng ZDW ≈ 1.54 µm gần với bước sóng bơm thường dùng cho phát siêu liên tục Từ bảng giá trị ZDW giúp định hướng cho việc sử dụng bước sóng bơm thích hợp nhằm nâng cao hiệu phát siêu liên tục Thông thường chọn bước sóng bơm có giá trị gần giá trị bước sóng tán sắc khơng [9] 2.2.4 Mất mát LC Hình vẽ 2.7 đồ thị biểu phụ thuộc LC vào λ d/Λ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 với Ʌ = 2.0µm Ʌ = 2.5µm Kết đồ thị cho thấy: • Các đường cong mát LC có dạng giống cho mạng lục giác mạng trịn λ thay đổi • Với giá trị Λ LC giảm d/Ʌ tăng ngược lại Đồng thời, với giá trị d/Ʌ LC giảm Ʌ tăng 38 Để so sánh LC PCF với mạng tròn mạng lục giác, bảng 2.4 chúng tơi tính giá trị LC Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm thừa số đổ đầy d/Ʌ biến đổi từ 0.3 đến 0.8 Kết cho thấy: • Với Λ, d/Λ λ LC (mạng lục giác) > LC (mạng tròn) Điều cho thấy với cấu trúc mạng tròn thu mát nhỏ so với mạng lục giác Kết tiếp tục khẳng định sử dụng mạng trịn thu cấu trúc có mát nhỏ so với mạng lục giác • Với cấu trúc Ʌ = 2.0(µm) thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 LC (mạng lục giác) = 0.3781645 dB/cm, LC (mạng trịn) = 0.222075055 dB/cm • Với cấu trúc Ʌ = 2.5(µm) thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 LC (mạng lục giác) = 0.2975773 dB/cm, LC (mạng trịn) = 0.132288469 dB/cm b) a) Hình 2.7 Mất mát phụ thuộc vào λ d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 a) Ʌ = 2.0µm; b) Ʌ = 2.5µm 39 Bảng 2.4 Giá trị giam giữ mát PCF có Ʌ Ʌ = 2.0µm; Ʌ = 2.5µm d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 L(dB/cm) Ʌ = 2.0(µm) λ(µm) d/Ʌ Mạng lục giác [10], [14] 1.55 Ʌ = 2.5(µm) 0.3 0.4000211 0.35 0.3781645 0.4 0.3576502 0.45 0.3463501 0.5 0.3381698 0.55 0.3321282 0.6 0.3282181 0.65 0.3282288 0.7 0.327899 0.75 0.3317274 0.8 0.3375423 Mạng tròn 0.243598234 0.222075055 0.203421634 0.191464312 0.178550405 0.168098887 0.168211921 0.161994113 0.164385578 0.165323185 0.171559971 Mạng lục giác [10], [14] 0.3042101 0.2975773 0.2874381 0.2899125 0.2820969 0.280757 0.2827849 0.2835272 0.2850602 0.2904557 0.2950063 Mạng tròn 0.138079435 0.132288469 0.127165691 0.122933831 0.117365594 0.114247382 0.112911005 0.114159011 0.119815618 0.122880396 0.127165691 40 2.3 Kết luận chương 2: Trong chương sử dụng phần mềm Lumericar Mode Solutions để thiết kế cấu trúc PCF với mạng tròn, lõi rỗng thẩm thấu chất lỏng Toluen Chúng so sánh phân tích đặc trưng PCF bao gồm chiết suất hiệu dụng neff, diện tích mode hiệu dụng Aeff, tán sắc D giam giữ mát LC cho mạng tròn mạng lục giác Các đại lượng đặc trưng so sánh tường minh bước sóng 1.55µm Kết nghiên cứu khẳng định, sử dụng mạng tròn thu đại lượng đặc trưng tối ưu sử dụng mạng lục giác Đồng thời xác định hai cấu trúc tối ưu nhằm định hướng cho phát siêu liên tục Đó cấu trúc có số mạng Ʌ = 2µm; Ʌ = 2.5µm có thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 • Cấu trúc PCF có số mạng Ʌ = 2µm; có thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 cho đường cong tán sắc phẳng, không tồn bước sóng tán sắc khơng, có diện tích mode hiệu dụng Aeff = 7.01425 µm2 giam giữ mát LC = 0.222075055 dB/cm Cũng với cấu trúc này, cơng bố [10], [14] Aeff = 7.21528 µm2 LC = 0.3781645 dB/cm • Cấu trúc PCF có số mạng Ʌ = 2.5µm; có thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 cho đường cong tán sắc phẳng, có bước sóng tán sắc khơng ZDW = 1.54154438μm, có diện tích mode hiệu dụng Aeff = 9.76648µm2 giam giữ mát LC = 0.132288469dB/cm Cũng với cấu trúc này, cơng bố [10], [14] ZDW = 1.5025661μm, Aeff = 9.96751µm2 LC = 0.2975773 dB/cm 41 KẾT LUẬN CHUNG Luận văn trình bày tổng quan vấn đề trọng tâm PCF Trên cở sở nghiên cứu mơ PCF với mạng trịn có lõi rỗng thẩm thấu Toluen Kết luận văn tổng kết thành nội dung sau: • Đã đưa định nghĩa phân loại sợi tinh thể quang tử • Đã trình bày đặc trưng sợi tinh thể quang tử bao gồm chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng, tán sắc mát • Đã trình bày tính chất vật lí Toluen so sánh phần thực chiết suất hiệu dụng Toluen với Silica theo bước sóng • Đã so sánh phân tích đặc trưng PCF bao gồm chiết suất hiệu dụng neff, diện tích mode hiệu dụng Aeff, tán sắc D giam giữ mát LC cho mạng tròn mạng lục giác Các đại lượng đặc trưng so sánh tường minh bước sóng 1.55µm Kết nghiên cứu khẳng định, sử dụng mạng tròn thu đại lượng đặc trưng tối ưu sử dụng mạng lục giác Đồng thời xác định hai cấu trúc tối ưu nhằm định hướng cho phát siêu liên tục Đó cấu trúc có số mạng Ʌ =2µm; Ʌ = 2.5µm có thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 • Cấu trúc PCF có số mạng Ʌ = 2µm; có thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 cho đường cong tán sắc phẳng, không tồn bước sóng tán sắc khơng, có diện tích mode hiệu dụng Aeff = 7.01425 µm2 giam giữ mát LC = 0.222075055 dB/cm Cũng với cấu trúc này, cơng bố [10], [14] A eff = 7.21528 µm2 LC = 0.3781645 dB/cm • Cấu trúc PCF có số mạng Ʌ = 2.5µm; có thừa số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 cho đường cong tán sắc phẳng, có bước sóng tán sắc khơng ZDW = 1.54154438μm, có diện tích mode hiệu dụng Aeff = 9.76648µm2 giam giữ mát LC = 0.132288469dB/cm Cũng với cấu trúc này, cơng bố [10], [14] ZDW = 1.5025661μm, Aeff = 9.96751µm2 LC = 0.2975773 dB/cm 42 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Tên cơng trình Địa cơng bố Comparison of characteristics quantities Tạp chí: TT of photonic crystal fiber with hollow Viện nghiên cứu khoa core infiltrated nitrobenzene and toluene học công nghệ quân at 1064 nm for supercontinum generation 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Knight, J C., Birks, T A., Russell, P St J., and Atkin, D M., "All-silica single- mode optical fibre with photonic crystal cladding," Opt Lett., vol 21, no 19, pp 1547-1549, 1996a [2] Knight, J C., Birks, T A., Russell, P St J., and Atkin D M "Pure silica single- mode fibre with hexagonal photonic crystal cladding" Postdeadline Paper at OFC'96, 1996b [3] Lizier, J.T., and Town, G.E., "Splice losses in holey optical fibers," IEEE Photon Technol Lett., vol 13, no 8, pp.794-796, 2001 [4] Monro, T.M., Bennett, P.J., Broderick, N.G.R., and Richardson, D.J., "Holey fibers with random cladding distributions," Opt Lett., 25, pp 206208,2000a [5] Taylor, D.M., Bennett, C.R., Shepherd, T.J., Michaille L.F., Nielse, M.D., and Simonsen, H.R., "Demonstration of multi-core photonic crystal fibre in an optical interconnect," Electron Lett., vol 42, no 6, pp 331-332,2006 [6] Wolinski, T.R., Szaniawska, K., Ertman, S., Lesiak, P., Domanski, A.W., Dabrowski, R., Nowinowski-Kruszelnicki, W., and Wojcik, J., "Influence of temperature and electrical fields on propagation properties of photonic liquidcrystal fibres," Meas Sci Technol., vol 17, pp 985-991, 2006 [7] Russell, P.St.J., "Photonic crystal fibres", Department of Physics, University of Bath, Bath, pp 1-59, 2002 [8] Ferrando, A., Silvestre, E., Miret, J.J., Andres, P., and Andres, M V., "Fullvector analysis of a realistic photonic crystal fiber," Opt Lett., vol 24, pp 276278, 1999 [9] R Buczyński "Photonic crystal fibers." Acta Physica Polonica Series A 106 141–168 (2004) [10] Lanh Chu Van Alicja Anuszkiewicz Aliaksandr Ramaniuk Rafal Kasztelanic Khoa Xuan Dinh M Trippenbach Ryszard R Buczynski 44 “Supercontinuum generation in photonic crystal fibres with core filled with toluene” Journal of Optics Volume 19 Issue 12 article id 125604 (2017) [11] Lanh Chu Van Tomasz Stefaniuk Rafał Kasztelani Van Cao Long Mariusz Klimczakd Hieu Le Van.Marek.Trippenbach Ryszard Buczyńskic (2015) "Temperature sensitivity of photonic crystal fibers infiltrated with ethanol solutions" Proc of SPIE Vol 9816 98160O-1 Optical Fibers and Their Applications 2015 [12] Lumerical Eigenmode Expansion(EME)Solver.https://www.lumerical com/tcad.products/mode/EME accessed 29 August 2016 [13] Khoa Dinh Xuan, Lanh Chu Van, Van Cao Long, Quang Ho Dinh, Luu Van Mai, Marek Trippenbach, Ryszard Buczyński, "Influence of temperature on dispersion properties of photonic crystal fibers infiltrated with water", Optical and Quantum Electronics, Vol.49, Issue 2, DOI 10.1007/s11082-017-0929-3 (2017) [14] Nguyễn Hoài Thanh, “Nghiên cứu số tính chất đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Toluen”, Luận văn thạc sỹ, Đại học Vinh, 2018 [15] S Couris, “An experimental investigation of the nonlinear refractiveindex (n2) of carbon disulfide and toluene by spectral shearing interferometry and zscan techniques.” Chemical Physics Letters 369 318 (2003) [16] M.J Soileau Eric W Van Stryland and Shekhar guha."Nonlinear optical properties of liquid crystals in the isotropic phase" Mol Cryst liq Cryst 1987 VoL 143 pp 139-143 (1987) [17] K Moutzouris M Papamichael S C Betsis I Stavrakas G Hloupis D Triantis "Refractive dispersive and thermo-optic properties of twelve organic solvents in the visible and near-infrared." Appl Phys B 116 617–622 (2014) [18] I H Malitson "Interspecimen Comparison of the Refractive Index of Fused Silica" J Opt Soc Am 55 1205-1209 (1965) ... vật lý Toluen 24 1.3 Kết luận chương 26 CHƯƠNG THIẾT KẾ BẰNG MÔ PHỎNG PCF VỚI MẠNG TRỊN CĨ LÕI RỖNG ĐƯỢC THẨM THẤU BỞI TOLUEN 27 2.1 Cấu trúc PCF lõi rỗng với mạng tròn ... số tính chất vật lý Toluen 1.3 Kết luận chương Chương 2: THIẾT KẾ BẰNG MÔ PHỎNG PCF VỚI MẠNG TRỊN CĨ LÕI RỖNG ĐƯỢC THẨM THẤU BỞI TOLUEN 2.1 Cấu trúc PCF lõi rỗng với mạng tròn 2.2 Nghiên cứu... Kết cho thấy: • Với Λ, d/Λ λ LC (mạng lục giác) > LC (mạng tròn) Điều cho thấy với cấu trúc mạng tròn thu mát nhỏ so với mạng lục giác Kết tiếp tục khẳng định sử dụng mạng tròn thu cấu trúc có