Nghiên cứu các đặc trưng của pcf lõi rỗng với mạng lục giác đều được thẩm thấu bởi carbon disulfide

THỊ HỒNG YẾN NGUYỄN GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI CARBON DISULFIDE NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC 25 KHÓA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ HỒNG YẾN NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI CARBON DISULFIDE LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Nghệ An, 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH - - NGUYỄN THỊ HỒNG YẾN NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI CARBON DISULFIDE LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Quang học Mã số: 844.01.10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS CHU VĂN LANH Nghệ An, 2019 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ hoàn thành Trường Đại học Vinh Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, lòng trân trọng biết ơn sâu sắc xin gửi lời chân thành cảm ơn 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 Ban chủ nhiệm Khoa Sau Đại học, Khoa Vật lí Cơng nghệ thầy giáo, cô giáo giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cung cấp tài liệu tham khảo đóng góp nhiều ý kiến quý báu trình làm luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu giáo viên tổ Vật lý – Công nghệ Trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm, người thân gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ trình thực luận văn tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng, song luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả kính mong nhận dẫn nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Nghệ An, tháng 07 năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hồng Yến MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………… MỤC LỤC .2 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .3 DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ PCF VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CARBON DISULFIDE 11 1.1 Tổng quan sợi tinh thể quang tử 11 1.2 Cơ chế dẫn sáng sợi tinh thể quang tử 15 1.3 Mơ hình sử dụng cho sợi tinh thể quang tử .17 1.4 Các đặc trƣng sợi tinh thể quang tử 34 1.5 Tính chất vật lý Carbon Disulfide (CS2) 41 1.6 Kết luận chƣơng 55 Chƣơng 2: ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI CARBON DISULFIDE 56 2.1 Vật liệu cấu trúc mạng 56 2.2 Các đặc trƣng sợi tinh thể quang tử lõi rỗng với mạng lục giác đƣợc thẩm thấu Cacbon Disulfide 57 2.2.1 Cấu trúc 57 2.2.2 Diện tích mode hiệu dụng 58 2.2.3 Chiết suất hiệu dụng 60 2.2.4 Đặc trƣng tán sắc 63 2.2.5 Mất mát 65 2.3 Kết luận chƣơng 67 KẾT LUẬN CHUNG 70 CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PCF Photonic Crystal Fiber Sợi tinh thể quang tử CS2 Cacbon disulfide Cacbon disulfide FEM Fine elements method Phƣơng pháp phần tử hữu hạn PML Perfectly Matched Layer Lớp phù hợp hoàn hảo GVD Group velocity dispersion Tán sắc vận tốc nhóm DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các sợi quang thông thƣờng 11 Hình 1.2 Phân loại sợi tinh thể quang tử 13 Hình 1.3 Sự liên kết phân tử pha rắn, tinh thể lỏng pha lỏng 14 Hình 1.4 Mặt cắt ngang loại PCF khác 15 Hình 1.5 Hình dạng chiết suất 16 Hình 1.6 Các loại sợi tinh thể quang tử 17 Hình 1.7 Ranh giới hai môi trƣờng ứng với chiết suất n1 n2, n vectơ đơn vị chuẩn cho giao diện 19 Hình 1.8 Ống dẫn sóng quang hình dạng tùy ý, đƣợc chia thành miền tùy ý, miền có loại vật liệu khác 24 Hình 1.9 Các phần tử hữu hạn theo hai chiều……………………………………… 29 Hình 1.10 Phân tách phần tử hữu hạn ống dẫn sóng thành phần tử hình tam giác ………………………………………………………………………………… 30 Hình 1.11 Mặt cắt ngang cấu trúc PCF đƣợc bao quanh PML ……………32 Hình 1.12.Phổ suy giảm sợi quang 35 Hình 1.13 Mất mát PCF 37 Hình 1.14 Phổ hấp thụ quang học CS2 42 Hình 1.15 Độ truyền dẫn chuẩn hóa ( L1, λ = 795nm, t = 110fs) sơ đồ với độ kín cƣờng độ tia laser I = (1) 109, (2) 3x109, (3)2x1010, (4) 1011, (5)3,2x1011W.cm-2 43 Hình 1.16 Độ truyền dẫn đƣợc chuẩn hóa ( L1, t = 8fs) sơ đồ với độ kín cƣờng độ tia laser I = (1) 2,8x109 (2) 6x109 W.cm-2 46 Hình 1.17 Đồ thị xung truyền qua độ vị trí khác tế bào với CS2 48 Hình 1.18 Độ truyền dẫn chuẩn hóa mức lặp lại xung cao (L1,t = 100fs,  = 80MHz) với độ đóng 50 Hình 1.19 Độ truyền dẫn chuẩn hóa (L1,t = 110fs,  = 10MHz) sơ đồ với độ mở cƣờng độ xạ I=(1)6x109, (2) 1,8x1010, (3)3x1011W.cm-2 51 Hình 1.20 Độ truyền dẫn chuẩn hóa (L2, λ = 1064nm, t = 475fs) sơ đồ với độ kín cƣờng độ xạ I =(1)3x109, (2) 1,4x1010, (3)3x1010W.cm-2 52 Hình 1.21 Độ truyền dẫn chuẩn hóa (L2, t = 475fs) sơ đồ với độ mở cƣờng độ xạ I =(1)8,4x1011, (2) 1,8x1012, (3)7x1012W.cm-2 52 Hình 1.22 Sự phụ thuộc chiết suất phi tuyến CS2 vào thời gian truyền xung 54 Hình 2.1 (a) Mặt cắt cấu trúc sợi sau thẩm thấu CS2 vào lõi, số mạng  = 1,5μm hệ số đổ đầy d/  = 0,3; (b) Mode đo bƣớc sóng 1,0μm 57 Hình 2.2(a) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 1,5𝜇m 58 Hình 2.2(b,c) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,0𝜇m , Λ = 2,5𝜇m 59 Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m 60 Hình 2.4(a,b) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 1,5𝜇m 61 Hình 2.4(c) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,0𝜇m , Λ = 2,5𝜇m 62 Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m……………………62 Hình 2.6(a,b) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đƣờng cong tán sắc vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 1,5𝜇m, Λ = 2,0𝜇m 63 Hình 2.6(c) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đƣờng cong tán sắc vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,5𝜇m 64 Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đƣờng cong tán sắc vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m 64 Hình 2.8(a) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mát vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 1,5𝜇m 65 Hình 2.8(b,c) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mát vào bƣớc sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,0𝜇m, Λ = 2,5𝜇m 66 Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mát vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m 67 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vào năm 1996, bƣớc ngoặt mới, có tính đột phá cơng nghệ quang sợi Russell đồng nghiệp [1-2] đƣa loại sợi quang gọi sợi tinh thể quang tử (Photonic crystal fiber (PCF)) với nhiều ƣu điểm vƣợt trội so với sợi quang truyền thống Trƣớc năm 2006, nghiên cứu PCF tập trung vào sợi đƣợc bơm khí thu đƣợc kết đáng khích lệ [1-8] Tuy nhiên dùng chất khí có số hạn chế nhƣ: đƣờng tán sắc có độ dốc cao (khơng phẳng), dải bƣớc sóng khơng tán sắc hẹp, tính phi tuyến PCF khí nhỏ nên có hạn chế ứng dụng cho phát siêu liên tục Kể từ năm 2006, nghiên cứu PCF đƣợc thẩm thấu chất lỏng đƣợc quan tâm đặc biệt khơng khắc phục đƣợc hạn chế PCF khí mà mở ứng dụng đầy triển vọng khoa học công nghệ Các nhà khoa học cho thẩm thấu chất lỏng vào lỗ rỗng [9] Việc thẩm thấu (bơm) chất lỏng vào lỗ rỗng lớp vỏ hay lõi bƣớc đột phá công nghệ quản lý tán sắc Bằng cách lựa chọn chất lỏng, ngƣời ta điều khiển đƣợc độ cong phẳng đƣờng tán sắc Khi bơm chất lỏng vào lỗ rỗng thu đƣợc đƣờng tán sắc phẳng nhiều so với bơm khí Ngồi ra, cách bơm hỗn hợp chất lỏng thích hợp vào lỗ tạo đƣợc sợi tinh thể quang tử đƣợc ứng dụng cảm biến nhiệt độ có độ nhạy cao [9] Nhờ tính phi tuyến cao tối ƣu hóa đƣợc độ tán sắc, nên so với trƣớc đây, việc thẩm thấu chất lỏng vào lõi ứng dụng đƣợc vào việc phát siêu liên tục Nhờ đặc tính bật nên chất lỏng phi tuyến đƣợc sử dụng để làm tăng độ phi tuyến sợi Sự xuất hiệu ứng phi tuyến đòi hỏi biến đổi chiết suất vật liệu sợi, tức có xuất hiệu ứng Kerr Các chất lỏng nhƣ Cacbon disulfide (CS2), Toluene, Benzen,… có hệ số Kerr cao phù hợp với ứng dụng [2023] Kể từ năm 2015, nhóm nghiên cứu sợi tinh thể đại học Vinh tập trung nghiên cứu sợi tinh thể quang tử cho lõi đặc lõi rỗng với mạng lục giác đƣợc thẩm thấu chất lỏng khác cơng bố đƣợc nhiều báo tạp chí có uy tín nhƣ [11-15] Song song đó, số đề tài luận văn Thạc sĩ học viên bảo vệ thành công trƣờng Đại học Vinh nghiên cứu PCF [16-18] Trên sở phân tích đóng góp vào q trình nghiên cứu sợi tinh thể quang tử, chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Cacbon Disulfide” Mục đích nghiên cứu Nguyên cứu tính chất đặc trƣng PCF lõi rỗng có mạng lục giác đƣợc thẩm thấu Cacbon Disulfide Từ đó, chúng tơi so sánh đại lƣợng đặc trƣng PCF lõi rỗng có mạng lục giác đƣợc thẩm thấu Cacbon disulfide Toluen, nhằm sử dụng chất lỏng cho tối ƣu đại lƣợng đặc trƣng để ứng dụng cho phát siêu liên tục Cụ thể, nghiên cứu sử dụng Cacbon Disulfide hay Toluen thẩm thấu vào lõi PCF với cấu trúc chất lỏng cho: + Diện tích mode hiệu dụng nhỏ + Đƣờng cong tán sắc phẳng gần với đƣờng tán sắc không + Giam giữ mát nhỏ Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Các tính chất đặc trƣng PCF chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng, tán sắc mát 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu PCF lõi rỗng, mạng lục giác - Chiết suất hiệu dụng, tán sắc, diện tích mode hiệu dụng mát PCF - Lõi rỗng đƣợc thẩm thấu Cacbon Disulfide 60 Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m Dựa vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5μm; 2,0μm 2,5μm Hình 2.3, chúng tơi thấy diện tích mode hiệu dụng đạt giá trị cao thừa số đổ đầy d/  = 0,3 có giá trị nhỏ d/  = 0,8 Ngồi ra, diện tích mode hiệu dụng trƣờng hợp Λ = 1,5μm nhỏ Λ = 2,0μm, lớn Λ = 2,5μm 2.2.3 Chiết suất hiệu dụng Từ kết trình mô ứng với cấu trúc sợi PCF thẩm thấu chất lỏng CS2 có hệ số đổ đầy d/  = (0,3÷0,8), chúng tơi thu đƣợc bảng giá trị vẽ đồ thị phần thực chiết suất hiệu dụng mode nhƣ hình 2.4 Kết cho thấy, ứng với số mạng Λ = 1,5μm (Hình (2.4a)); số mạng Λ = 2,0μm (Hình (2.4b)) số mạng Λ = 2,5μm (Hình (2.4c)), chiết suất hiệu dụng biến đổi theo bƣớc sóng, thừa số đổ đầy số mạng Cụ thể, dựa vào đồ thị Hình (2.4), chúng tơi thấy phần thực chiết suất hiệu dụng giảm bƣớc sóng tăng gần nhƣ tuyến tính bƣớc sóng lớn (0,8÷2,0)μm 61 Hình 2.4a Đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 1,5𝜇m Hình 2.4b Đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,0𝜇m 62 Hình 2.4c Đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,5𝜇m Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m Dựa vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc phần thực chiết suất hiệu dụng vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5μm; 2,0μm 2,5μm Hình 2.5, thấy hệ số đổ đầy có giá trị (0,4÷0,8) chiết suất hiệu dung (phần thực) 63 giảm gần nhƣ tuyến tính hệ số đổ đầy tăng, độ dốc đồ thị tăng hệ số d/  lớn ( lớn d/  = 0,8) 2.2.4 Đặc trƣng tán sắc Hình 2.6a Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đường cong tán sắc vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 1,5𝜇m Hình 2.6b Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đường cong tán sắc vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,0𝜇m 64 Hình 2.6c Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đường cong tán sắc vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,5𝜇m Sự phụ thuộc đƣờng cong tán sắc vào bƣớc sóng sợi có số mạng Λ lần lƣợt 1,5μm; 2,0μm 2,5μm đƣợc biểu diễn qua đồ thị Hình (2.6) Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đường cong tán sắc vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m Dựa vào phân tích trên, nhận đƣợc kết ba cấu cấu trúc ứng với số mạng Λ = 1,5μm; 2,0μm 2,5μm với hệ số đổ đầy tăng dần 0,05 từ 0,3 đến 0,8 giao với đƣờng tán sắc khơng riêng với cấu trúc mạng có Λ = 65 2,0μm cho đƣờng cong tán sắc phẳng nhất, đƣờng cong tán sắc tối ƣu ứng với hệ số đổ đầy d/  = 0,3 Hình (2.7) mơ tả phụ thuộc bƣớc sóng tán sắc không (ZDW) vào thừa số đổ đầy ứng với số mạng Λ = 1,5μm; 2,0μm 2,5μm Từ đồ thị cho thấy, đƣờng bƣớc sóng tán sắc khơng giảm dần gần nhƣ tuyến tính thừa số đổ đầy thay đổi từ 0,3 đến 0,8 Dải bƣớc sóng tán sắc khơng thay đổi từ 1,1μm đến 1,6μm Nếu xét đóng góp tán sắc thƣờng tán sắc dị thƣờng dải bƣớc sóng tán sắc phù hợp cho phát siêu liên tục nằm phạm vi từ 1,0μm đến 1,7μm 2.2.5 Mất mát Cùng với giá trị thu đƣợc diện tích mode hiệu dụng, chiết suất hiệu dụng đặc trƣng tán sắc, xác định đƣợc phụ thuộc mát vào bƣớc sóng Hình (2.8a,b,c) Hình 2.8a Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mát vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 1,5𝜇m 66 Trong ba trƣờng hợp ứng với ba cấu trúc, nhận thấy mát giảm bƣớc sóng tăng từ 0,5 đến 1,118μm khoảng bƣớc sóng tăng từ 1,118 đến 2,0μm mát tăng lại tăng Một điểm chung ba cấu trúc mát có giá trị lớn hệ số đổ đầy lớn Hình 2.8b Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mát vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,0𝜇m Hình 2.8c Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mát vào bước sóng với thừa số đổ đầy biến đổi từ 0,3 đến 0,8 số mạng Λ = 2,5𝜇m 67 Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mát vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5𝜇m; 2,0𝜇m 2,5𝜇m Hình (2.9) mô tả phụ thuộc mát vào hệ số đổ đầy d/  ứng với số mạng Λ = 1,5μm; 2,0μm 2,5μm Kết cho thấy rằng, mát thay đổi nhanh gần nhƣ tuyến tính Λ = 2,0μm 2,5μm; cịn Λ = 1,5μm mát thay đổi chậm khơng tuyến tính Nhƣ vậy, mát có giá trị lớn số mạng lớn 2.3 Kết luận chƣơng Trong chƣơng này, nghiên cứu cấu trúc sợi tinh thể quang tử với mạng lục giác có lõi đƣợc thẩm thấu Carbon Disulfide (CS2) thơng qua sử dụng phần mềm mô Lumerical Mode Solutions Chúng tơi tính tốn phân tích đặc trƣng diện tích mode hiệu dụng, chiết suất hiệu dụng, đặc trƣng tán sắc mát Chúng thu đƣợc sợi có cấu trúc tối ƣu với số mạng Λ = 2,0μm hệ số đổ đầy d/  = 0,3 Đồng thời, xác định đƣợc dải bƣớc sóng phù hợp cho phát siêu liên tục ứng với cấu trúc phạm vi từ 1,0μm đến 1,7μm Song song đó, so sánh kết thu đƣợc thẩm thấu CS2 với thẩm thấu Toluen [18], thấy cấu trúc sợi thẩm thấu CS2 có nhiều điểm tối 68 ƣu so với sợi thẩm thấu Toluen Cụ thể, diện tích mode hiệu dụng bƣớc sóng 1,55μm ( Bảng 2.1) nhỏ nhiều so với Toluen [18] Bảng 2.1 Diện tích mode hiệu dụng (μm2) bước sóng 1,55μm ứng với số mạng Λ = 1,5μm, Λ = 2,0μm, Λ = 2,5μm số đổ đầy d/  = 0,3 đến 0,8 Diện tích mode hiệu dụng Aeff (μm ) d/  Λ = 1,5μm Λ = 2,0μm Λ = 2,5μm 0,3 3,8067 5,9480 8,6661 0,35 3,5491 5,5954 8,1529 0,4 3,3312 5,2435 7,6271 0,45 3,1288 4,9193 7,1553 0,5 2,9304 4,6133 6,7238 0,55 2,7475 4,3168 6,2711 0,6 2,5692 4,0290 5,8597 0,65 2,4611 3,7602 5,4420 0,7 2,2377 3,4921 5,0709 0,75 2,0836 3,2459 4,6861 0,8 1,9302 3,0055 4,3362 Về chiết suất hiệu dụng sợi thẩm thấu CS2 bƣớc sóng 1,55μm, chúng tơi lập Bảng 2.2 Dựa vào kết này, thấy chiết suất hiệu dụng sợi có giá trị lớn nhiều so với thẩm thấu Toluen [18] bƣớc sóng Mặt khác, thẩm thẩm thấu CS2 đƣờng cong tán sắc phẳng hơn, tiệm cận đƣờng tán sắc không nhiều mát thấp Nhƣ vậy, so với thẩm thấu Toluen vào sợi tinh thể quang tử, việc thẩm thấu CS2 có nhiều điểm tối ƣu đáng quan tâm, vận dụng vào thực tế chế tạo tạo tiền đề cho nghiên cứu sâu rộng sau 69 Bảng 2.2 Chiết suất hiệu dụng bước sóng 1,55μm ứng với số mạng Λ = 1,5μm, Λ = 2,0μm, Λ = 2,5μm số đổ đầy d/  = 0,3 đến 0,8 Chiết suất hiệu dụng d/  Λ = 1,5μm Λ = 2,0μm Λ = 2,5μm 0,3 1,5415 1,5594 1,5688 0,35 1,5378 1,5575 1,5676 0,4 1,5342 1,5553 1,5661 0,45 1,5305 1,5531 1,5646 0,5 1,5264 1,5505 1,5630 0,55 1,5219 1,5478 1,5611 0,6 1,5170 1,5448 1,5590 0,65 1,5113 1,5414 1,5567 0,7 1,5053 1,5376 1,5543 0,75 1,4986 1,5335 1,5514 0,8 1,4904 1,5288 1,5481 70 KẾT LUẬN CHUNG Trong luận văn này, chúng tơi trình bày số nội dung tổng quan sợi tinh thể quang tử, mô cấu trúc sợi tinh thể quang tử lõi rỗng với mạng lục giác đƣợc thẩm thấu chất lỏng Carbon Disulfide Chúng thu đƣợc kết đáng kể khái quát thành điểm sau: - Đã trình bày tổng quan PCF bao gồm chế dẫn sáng; mơ hình sử dụng; tính chất đặc trƣng sợi tinh thể quang tử: mát, tán sắc, diện tích mode hiệu dụng, …; nghiên cứu tính chất vật lý Carbon Disulfide, đặc biệt đặc tính phi tuyến chất lỏng - Đã thiết kế cấu trúc sợi tinh thể quang tử lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu chất lỏng Carbon Disulfide nhờ vào phần mềm Lumerical Mode Solutions Thơng qua chạy chƣơng trình mơ phỏng, chúng tơi tính tốn phân tích đặc trƣng sợi tinh thể bao gồm diện tích mode hiệu dụng, chiết suất hiệu dụng, đặc trƣng tán sắc mát - Đã xác định đƣợc sợi có cấu trúc tối ƣu cho đƣờng cong tán sắc phẳng tiệm cận đƣờng tán sắc khơng Đó cấu trúc với số mạng Λ = 2,0μm hệ số đổ đầy d/  = 0,3 Đồng thời, xác định đƣợc dải bƣớc sóng phù hợp cho phát siêu liên tục ứng với cấu trúc phạm vi từ 1,0μm đến 1,7μm - Đã so sánh kết thu đƣợc sợi thẩm thấu CS2 với thẩm thấu Toluen thấy sợi nghiên cứu có nhiều điểm tối ƣu hẳn sợi thẩm thấu Toluen 71 CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC “Comparison of characteristics quantities of Photonic Crystal Fiber with hollow core infiltrated Nitrobenzen and Toluene at 1064 nm for supercontinuum generation” - Nguyen Quang Vu, Dang Thuy Linh, Tran Quoc Vu, Dinh Xuan Khoa, Le Thi Kim Ha, Nguyen Dinh Thu, Nguyen Thi Hong Yen, Nguyen Hong Hai, Dau Van Minh, Chu Van Lanh – Tạp chí Nghiên cứu Khoa Học Công nghệ Quân - Số 61, 2019 - trang 183-188 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Knight, J C., Birks, T A., Russell, P St J., and Atkin, D M (1996), "All-silica single-mode optical fibre with photonic crystal cladding", Opt Lett., vol 21, no 19, pp 1547-1549 [2] Knight, J C., Birks, T A., Russell, P St J., and Atkin D M (1996), "Pure silica single-mode fibre with hexagonal photonic crystal cladding", Postdeadline Paper at OFC'96 [3] Ferrando, A., Silvestre, E., Miret, J.J., Andres, P., and Andres, M V (1999), "Fullvector analysis of a realistic photonic crystal fiber", Opt Lett., vol 24, pp 276-278 [4] Monro, T.M., Bennett, P.J., Broderick, N.G.R., and Richardson, D.J (2000), "Holey fibers with random cladding distributions", Opt Lett., 25, pp 206-208 [5] Lizier, J.T., and Town, G.E (2001), "Splice losses in holey optical fibers", IEEE Photon Technol Lett., vol 13, no 8, pp.794-796 [6] Russell, P.St.J (2002), "Photonic crystal fibres", Department of Physics, University of Bath, Bath, pp 1-59 [7] R Buczyński (2004), "Photonic crystal fibers", Acta Physica Polonica Series A 106 141–168 [8] Taylor, D.M., Bennett, C.R., Shepherd, T.J., Michaille L.F., Nielse, M.D., and Simonsen, H.R (2006), "Demonstration of multi-core photonic crystal fibre in an optical interconnect," Electron Lett., vol 42, no 6, pp 331-332 [9] Wolinski, T.R., Szaniawska, K., Ertman, S., Lesiak, P., Domanski, A.W., Dabrowski, R., Nowinowski-Kruszelnicki, W., and Wojcik, J (2006), "Influence of temperature and electrical fields on propagation properties of photonic liquid-crystal fibres," Meas Sci Technol., vol 17, pp 985-991 [10] Soror Ali Mahdi (2016), “Design of a Photonic crystal fibers sensor”, Master of Science in Physics, University of Al-Nahrain [11] Lanh Chu Van Alicja Anuszkiewicz Aliaksandr Ramaniuk Rafal Kasztelanic Khoa Xuan Dinh M Trippenbach Ryszard R Buczynski (2017), “Supercontinuum 73 generation in photonic crystal fibres with core filled with toluene”, Journal of Optics, Volume 19 Issue 12 article id 125604 [12] 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", Optical Fibers and Their, Proc of SPIE Vol 9816 981600-1 [13] Chu Van Lanh, Vu Tran Quoc, Dinh Xuan Khoa, Nguyen Thi Hong Sang, Thai Doan Thanh, Doan Quoc Khoa, Ho Quang Quy (2017), “Influence of the air hole’s diameter on optical properties of BK7-glass photonic crystal fiber”, Tạp chí Nghiên cứu khoa học kỹ thuật công nghệ quân sự, số 44, tr 99 – 104 [14] Trần Quốc Vũ, Nguyễn Thị Minh, Võ Thị Minh Ngọc, Nguyễn Thái Hoàng, Lê Phú Hải, Đoàn Quốc Khoa, Đinh Xuân Khoa, Chu Văn Lanh (2017), "Mơ ảnh hưởng nhiệt độ đường kính tồn phần lên dải tán sắc gần khơng sợi lõi suspended với nước", Tạp chí khoa học, Tập 46, Số 1A , tr 78-84 [15] Khoa Dinh Xuan, Lanh Chu Van, Van Cao Long, Quang Ho Dinh, Luu Van Mai, Marek Trippenbach, Ryszard Buczyński (2017), "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 [16] Võ Ngọc Mùi (2016), Quản lý tán sắc sợi quang tử lõi đặc với lớp vỏ mạng lục giác có đường kính lỗ khí thay đổi, Luận văn thạc sỹ [17] Nguyễn Thái Hoàng (2016), Nghiên cứu số tính chất đặc trưng PCF lõi đặc với mạng lục giác thẩm thấu rượu, Luận văn thạc sỹ [18] Nguyễn Hoài Thanh (2018), Nghiên cứu số tính chất đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Toluen, Luận văn thạc sỹ [19] Lumerical Eigenmode Expansion (EME) Solver https://www.lumerical com/tcad‑products/mode/EME, accessed 29 August 2016 [20] S Couris (2003), “An experimental investigation of the nonlinear refractiveindex (n2) of carbon disulfide and toluene by spectral shearing interferometry and z-scan techniques”, Chemical Physics Letters 369 318 74 [21] M.J Soileau Eric W Van Stryland and Shekhar guha(1987), "Nonlinear optical properties of liquid crystals in the isotropic phase", Mol Cryst liq Cryst 1987 VoL 143 pp 139-143 [22] K Moutzouris M Papamichael S C Betsis I Stavrakas G Hloupis D Triantis (2014), "Refractive dispersive and thermo-optic properties of twelve organic solvents in the visible and near-infrared", Appl Phys B 116 617–622 [23] I H Malitson (1965), "Interspecimen Comparison of the Refractive Index of Fused Silica" J Opt Soc Am 55 1205-1209 [24] S Kabir (2007), Finite element modelling of photonic crystal fibres, unpublished Doctoral thesis, City University London ... đích nghiên cứu Nguyên cứu tính chất đặc trƣng PCF lõi rỗng có mạng lục giác đƣợc thẩm thấu Cacbon Disulfide Từ đó, chúng tơi so sánh đại lƣợng đặc trƣng PCF lõi rỗng có mạng lục giác đƣợc thẩm thấu. .. nghiên cứu PCF [16-18] Trên sở phân tích đóng góp vào q trình nghiên cứu sợi tinh thể quang tử, chọn đề tài nghiên cứu: ? ?Nghiên cứu đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Cacbon Disulfide? ??... 1.4 Các đặc trƣng sợi tinh thể quang tử 1.5 Tính chất vật lý Carbon Disulfide (CS2) 1.6 Kết luận chƣơng Chƣơng 2: ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI CARBON DISULFIDE