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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ THỊ KIM HẠ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI BENZEN (C6H6) LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Nghệ An, 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ THỊ KIM HẠ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI BENZEN (C6H6) LUẬN VĂN THẠC SỸ VẬT LÝ Chuyên ngành: Quang học Mã số: 8.44.01.10 Cán hướng dẫn: PGS.TS Chu Văn Lanh Nghệ An, 2019 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 Đại Học Kinh Tế - Công nghiệp Long An, Trường THPT Lê Trọng Tấn – Quận Tân Phú – Thành Phố HCM 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, song luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả kính mong nhận dẫn giúp đỡ nhà khoa học Long An, tháng năm 2019 Tác giả Lê Thị Kim Hạ MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ PCF 10 1.1 Định nghĩa phân loại PCF 10 1.2 Các đặc điểm tinh thể quang tử 11 1.3 Các phương trình mơ tả lan truyền ánh sáng PCF 11 1.4 Chế tạo PCF 12 1.5 Cơ chế dẫn sáng 19 1.6 Các tính chất PCF 21 1.6.1 Tần số chuẩn hóa PCF 21 1.6.2 Chiết suất hiệu dụng 21 1.6.3 Diện tích mode hiệu dụng 23 1.6.4 Tán sắc 23 1.6 Giam giữ mát 23 1.7 Các ứng dụng PCF 24 1.7.1 Bù tán sắc 24 1.7.2 Duy trì phân cực PCF 25 1.7.3 Sợi đơn vô Mode 25 1.8 Sợi lõi rỗng 27 1.9 Sợi lõi đôi 28 1.10 Các laser sợi khuếch đại 30 1.11 Sợi tinh thể quang tử cho ứng dụng cảm biến 31 1.12 Kết luận chương 33 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BENZEN 34 2.1 Cấu trúc PCF thẩm thấu Benzen 35 2.2 Nghiên cứu đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Benzen 37 2.2.1 Đặc trưng chiết suất hiệu dụng 37 2.2.2 Đặc trưng diện tích mode hiệu dụng 40 2.2.3 Đặc trưng tán sắc 44 2.2.4 Tính tốn giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng, mát giam giữ bước sóng có tán sắc không 46 2.3 Kết luận chương 49 KẾT LUẬN CHUNG 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Nội dung 1.1 Mặt cắt PCF lõi đặc (d đường kính lỗ khí, Λ số mạng (nó khoảng cách hai lỗ khí gần nhất) 1.2 Cấu trúc tinh thể quang tử [3] 1.3 Quá trình chế tạo điển hình sợi tinh thể quang tử Các ống gộp lại với lò luyện kim dùng để đốt nóng phơi đến 20000C, Phơi sau hợp với làm giảm kích thước ban đầu với tỷ lệ điển hình khoảng 20 Hình bên phải sợi tinh thể quang tử [2] 1.4 Tháp kéo sợi cho chế tạo PCF Viện Công nghệ vật liệu điện tử, Warsaw, Ba Lan [ ] 1.5 Quá trình chế tạo sợi tinh thể quang tử: (a) tạo ống nhỏ riêng lẻ, (b) tạo dạng sợi, (c) hình thành sợi trung gian, (d) hình thành sợi cuối [4] 1.6 Chế tạo sợi tinh thể quang tử: tạo phôi, bước tạo phôi trung gian bước hình thành sợi cuối (Viện cơng nghệ vật liệu điện tử (IEMT)): a) Tạo phôi PCF với lỗ khí ϕ = 1mm với mạng lục giác; b) Tạo phơi trung gian với lỗ khí ϕ = 250µm với mạng lục giác; c) Sợi PCF, đường kính sợi ϕ = 120µm với mạng lục giác, đường kính lỗ khí d = µm, d/ Λ = 0.5; d) Tạo phôi trung gian PCF lõi đôi với mạng hình vng; e) PCF lõi đơi với mạng hình vng, đường kính sợi 250 µm, đường kính lỗ khí d = 2.5µm, d/ Λ = 0.5; f) sợi PCF đa mode với mạng hình vng, bán kính sợi 160 µm, đường kính lỗ khí µm 1.7 Các khiếm khuyết chế tạo PCF: (a) Cấu trúc vuông 5x5 với đường kính lỗ khí khác nhau, (b) Cấu trúc lục giác với khe ống nhỏ không nhau, (c) Cấu trúc vuông 9x9 với lỗ hổng bị thay 1.8 Các loại PCF khác nhau: (a) Sợi tổ ong lõi rỗng (b) Sợi Bragg lõi rỗng (c) Sợi mạng lục giác lõi đặc, (d) sợi mạng lục giác lõi rỗng lớn [4] 1.9 Mặt cắt ngang sợi PCF lõi kép với mạng hình vng, đường kính sợi 220 (m, số mạng = 1,81, đường kính lỗ d = 0,61 m (d /Ʌ= 0,34) lỗ trung tâm đường kính dc = 0:45 µm Các mẫu chế tạo IEMT 1.10 Độ dài khớp nối hàm số mạng cho mạng lục giác khác đường kính lỗ khí d = 0,6 µm, d = 0,8 µm [4] 2.1 Cấu trúc hình học PCF lõi thẩm thấu Benzene 2.2 Đồ thị chiết suất Benzen [20] Silica nóng chảy [21] thay đổi theo bước sóng 2.3 Chiết suất hiệu dụng PCF phụ thuộc vào bước sóng tính tốn với hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 cho số mạng khác nhau: a) Ʌ = 1.0µm; b) Ʌ = 1.5µm; c) Ʌ = 2.0µm; d) Ʌ = 2.5µm 2.4 Sự phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng theo bước sóng tính tốn với hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 cho số mạng khác nhau: a) Ʌ = 1.0µm; b) Ʌ = 1.5µm; c) Ʌ = 2.0µm; d) Ʌ = 2.5µm 2.5 Tán sắc phụ thuộc vào bước sóng tính tốn với hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 cho số mạng khác nhau: a) Ʌ = 1.0µm; b) Ʌ = 1.5µm; c) Ʌ = 2.0µm; d) Ʌ = 2.5µm DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Nội dung Các giá trị diện tích mode hiệu dụng Aeff(µm2) bước sóng 0.5µm, 2.0µm 1.55µm với hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 cho số mạng khác tương ứng: Ʌ = 1.0µm; Ʌ = 1.5µm; Ʌ = 2.0µm Ʌ = 2.5µm 2.2 Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 1.0µm 2.3 Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 1.5µm 2.4 Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 2.0µm 2.5 Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 2.5µm DANH MỤC 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 Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh quang theo bước WDM sóng SIF Step-Index Fiber Sợi chiết suất bậc MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong năm gần đây, nhà khoa học cho thẩm thấu chất lỏng vào lỗ rỗng [16] Việc thẩm thấu (bơm) chất lỏng vào lỗ rỗng lớp vỏ hay lõi bước đột phá công nghệ quản lý tán sắc Bằng cách lựa chọn chất lỏng, người ta điều khiển độ cong phẳng đường tán sắc Khi bơm chất lỏng vào lỗ rỗng thu đường tán sắc phẳng nhiều bơm khí Đồng thời việc sử dụng chất lỏng thích hợp cho việc phát siêu liên tục [15] Ngồi ra, cách bơm hỗn hợp chất lỏng thích hợp vào lỗ tạo sợi tinh thể quang tử ứng dụng cảm biến nhiệt độ có độ nhạy cao [17] Hình 0.1 Mặt cắt cấu trúc mạng với lõi thẩm thấu Benzen Một bước ngoặt mới, có tính đột phá cơng nghệ quang sợi vào năm 1996, Russell đồng nghiệp [2] đưa loại sợi quang gọi sợi tinh thể quang tử (Photonic crystal fiber (PCF)) Trước năm 2006, nghiên cứu PCF tập trung vào sợi bơm khí thu kết đáng khích lệ [1-2], [14] Tuy nhiên dùng chất khí có số hạn chế như: đường tán sắc có độ dốc cao (khơng phẳng), dải bước 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 thẩm thấu chất lỏng quan tâm đặc biệt khơng khắc phục hạn chế PCF khí mà mở ứng dụng đầy triển vọng khoa học công nghệ ứng dụng phát siêu liên tục Nhờ tính phi tuyến cao tối ưu hóa độ tán sắc, nên so với trước đây, việc thẩm thấu chất lỏng vào lõi ứng dụng vào việc phát siêu liên tục Nhờ đặc tính bật nên chất lỏng phi tuyến sử dụng để làm tăng độ phi tuyến sợi Sự xuất hiệu ứng phi tuyến đòi hỏi biến đổi chiết suất khúc xạ vật liệu sợi, tức có xuất hiệu ứng Kerr Các chất lỏng CS2, Toluene, Benzen có hệ số Kerr cao phù hợp với ứng dụng Trên cớ sở phân tích trên, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Benzen” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu số tính chất đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Benzen Từ xác định tham số nhằm thiết kết tối ưu hóa PCF Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 40 Tuy nhiên, giá trị chiết suất hiệu dụng đạt cao 1.503 λ = 0.5µm, Ʌ = 2.5µm d/Ʌ = 0.3 cao giá trị 1.462 hợp chất silica nóng chảy Chiết suất hiệu dụng Benzen lớn Toluen bước sóng chiết suất phần thực Benzen nhỏ Toluene bước sóng 2.2.2 Đặc trƣng diện tích mode hiệu dụng Trong hình 4, phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng Aeff theo bước sóng tính tốn với hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 cho số mạng khác nhau: a) Ʌ = 1.0µm; b) Ʌ = 1.5µm; c) Ʌ = 2.0µm; d) Ʌ = 2.5µm Hình cho thấy bốn trường hợp, diện tích mode hiệu dụng thay đổi theo bước sóng, hệ số đổ đầy số mạng Đối với trường hợp số mạng không thay đổi, diện tích mode hiệu dụng giảm hệ số đổ đầy tăng Ngoài ra, trường hợp hệ số đổ đầy khơng thay đổi diện tích mode hiệu dụng thay đổi số mạng tăng lên Điều giam giữ chặt chẽ lõi nên bước sóng giảm số mạng tăng lên Kết giống với tinh thể quang tử [22] Cụ thể, trường hợp Ʌ = 1.0µm Ʌ = 1.5µm, diện tích mode hiệu dụng tăng nhanh theo bước sóng Đối với trường hợp Ʌ = 2.0µm Ʌ = 2.5µm, diện tích mode hiệu dụng gần tăng tuyến tính theo bước sóng Kết tương tự kết lõi PCF thẩm thấu Toluene [15], [22] Ngoài ra, giá trị diện tích mode hiệu dụng cao hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.3 nhỏ d/Ʌ = 0.8 Trong bảng 2.1, xác định diện tích mode hiệu dụng Aeff (µm2) bước sóng 0.5µm, 2.0µm 1.55µm cho hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 số mạng khác 41 tương ứng Ʌ=1.0µm; Ʌ=1.5µm; Ʌ=2.0µm Ʌ=2.5µm Các kết bảng cho thấy Aeffmin 0.73µm2 bước sóng 0.5µm hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.8 số mạng Ʌ=1.0µm; Aeffmax 20.80µm2 bước sóng 2.0µm hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.3 số mạng Ʌ = 1.0µm Khi bước sóng 1.55µm, Aeffmin 2.29µm2 với hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.8 số mạng Ʌ=1.0µm Aeffmax 10.80µm2 với hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.3 số mạng Ʌ=2.5µm a) b) 42 c) d) Hình Sự phụ thuộc diện tích mode hiệu dụng theo bước sóng tính tốn với hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 cho số 43 Bảng 2.1: Các giá trị diện tích mode hiệu dụng Aeff(µm2) bước sóng 0.5µm, 2.0µm 1.55µm với hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 cho số mạng khác tương ứng: Ʌ = 1.0µm; Ʌ = 1.5µm; Ʌ = 2.0µm Ʌ = 2.5µm Aeff(µm2) λ(µm) 0.5 Ʌ(µm) 1.0 1.55 1.5 2.0 2.5 1.0 1.5 2.0 2.0 2.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.3 1.51 3.06 5.14 7.74 7.81 6.12 7.94 10.80 20.80 9.33 9.85 12.34 0.35 1.42 2.86 4.83 7.27 6.01 5.31 7.24 9.99 15.90 7.89 8.79 11.28 0.4 1.33 2.68 4.51 6.80 4.77 4.70 6.60 9.21 12.52 6.69 7.86 10.31 0.45 1.24 2.51 4.23 6.36 3.81 4.23 6.09 8.55 9.48 5.77 7.13 9.50 0.5 1.15 2.35 3.95 5.96 3.15 3.81 5.62 7.98 7.43 5.04 6.50 8.82 0.55 1.07 2.19 3.69 5.54 2.65 3.48 5.19 7.39 5.69 4.47 5.95 8.14 0.6 1.00 2.04 3.42 5.16 2.30 3.17 4.78 6.87 4.60 4.00 5.46 7.54 0.65 0.93 1.89 3.18 4.77 2.02 2.92 4.44 6.34 3.79 3.63 5.04 6.96 0.7 0.86 1.75 2.94 4.43 1.89 2.69 4.09 5.88 3.21 3.30 4.64 6.46 0.75 0.80 1.62 2.72 4.06 1.63 2.48 3.79 5.42 2.79 3.03 4.29 5.95 0.8 0.73 1.48 2.49 3.74 1.49 2.29 3.48 5.01 2.49 2.79 3.96 5.50 44 2.2.3 Đặc trƣng tán sắc Trong hình 2.5, thảo luận phụ thuộc tán sắc đơn sắc theo bước sóng cho trường hợp hệ số đổ đầy d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.8 với số mạng khác a) Ʌ = 1.0µm; b) Ʌ = 1.5µm; c) Ʌ = 2.0µm; d) Ʌ = 2.5µm Trong hình 5a, độ dốc đường tán sắc lớn Các đường tán sắc không tồn bước sóng có tán sắc khơng (ZDW) hệ số đổ đầy thay đổi từ 0.3 đến 0.65 Tuy nhiên, chúng tơi có hai ZDW d/Ʌ thay đổi từ 0.7 đến 0.8 Trong hình 5b, độ dốc đường tán sắc nhỏ độ dốc đường tán sắc hình 5a Ngồi ra, khơng tồn ZDW đường tán sắc cho trường hợp d/Ʌ thay đổi từ 0.3 đến 0.45 tồn ZDW hệ số đổ đầy 0.8 a) 45 c) 46 Trong hình 5c hình 5d, thu đường tán sắc siêu phẳng khoảng bước sóng từ 1µm đến 2µm Cụ thể, hình 5c, đường tán sắc với d/Ʌ = 0.3 không tồn ZDW đường tán sắc khác tồn ZDW Đối với hình 5d, tất đường tán sắc có ZDW Tất giá trị ZDW trường hợp xác định bảng 2, 3, Đặc biệt, đường tán sắc với thẩm thấu Benzene phẳng so với thẩm thấu Toluene [15], [22] Kết mật độ phân tử Toluene cao Benzen chiết suất hiệu PCF thâm nhập vào Benzene lớn so với PCF xâm nhập vào Toluene Từ tất phân tích trên, hai đường tán sắc phẳng gần đường tán sắc không tương ứng với hai trường hợp Ʌ = 2µm, d/Ʌ = 0.35 Ʌ = 2.5µm, d/Ʌ = 0.3 đường tán sắc tối ưu 2.2.4 Tính tốn giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng, mát giam giữ bƣớc sóng có tán sắc không Trong bảng 2.2, 2.3, 2.4 2.5, xác định giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng, mát giam giữ ZDWs với Ʌ = 1.0µm, 1.5µm, 2.0µm 2.5µm Các kết phạm vi ZDW thay 47 đổi từ 0.8794µm đến 2.0µm vùng hồng ngoại gần chiết suất thay đổi từ 1.3546 đến 1.4596, diện tích mode hiệu dụng thay đổi từ 0.9228(µm2) đến 10.8258(µm2) mát giam giữ thay đổi từ 0.3725(dB/m) đến 83.7493(dB/m) Đối với cấu trúc Ʌ = 2μm, d/Ʌ = 0.35 có ZDWs thẩm thấu Benzene Toluene [15], [22] tương ứng 1.4992μm 1.5572μm Do đó, thẩm thấu Benzene vào lõi PCF, bước sóng có tán sắc khơng chuyển sang bước sóng ánh sáng nhìn thấy lượng Δλ = 58nm Kết ứng dụng tốt cho việc phát siêu liên tục Bảng 2 Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 1.0µm d/Ʌ 0.7 0.75 0.8 ZDWs(µm) neff A(µm2) Lc(dB/m) 0.9808 1.4111 1.1527 2.7552 1.1199 1.3924 1.2631 8.8901 0.9177 1.4140 1.0220 1.0382 1.2084 1.3720 1.2342 13.9371 0.8794 1.4140 0.9228 0.3725 1.2587 1.3546 1.1791 17.3746 Bảng 2.3 Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 1.5µm d/Ʌ 0.5 0.55 ZDWs(µm) neff A(µm2) Lc(dB/m) 1.2136 1.4415 3.2429 8.5554 1.5630 1.4207 3.8384 30.8503 1.1383 1.4433 2.9019 5.5579 1.7099 1.4063 3.7666 43.8959 48 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 1.0903 1.4437 2.6302 4.0634 1.8189 1.3922 3.6179 55.4626 1.0565 1.3706 3.6263 83.7493 1.8893 1.3794 3.4199 63.0179 1.0258 1.3610 3.3001 79.7208 1.9493 1.3655 3.2158 70.2481 0.9992 1.4416 2.0061 1.9567 2.0000 1.3509 3.0326 78.3505 0.9743 1.4402 1.8272 1.5275 Bảng 2.4 Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 2.0µm d/Ʌ ZDWs(µm) neff A(µm2) Lc(dB/m) 0.35 1.4992 1.4511 7.1032 18.0249 0.4 1.3705 1.4534 6.2085 10.5493 0.45 1.3025 1.4542 5.6284 7.8108 0.5 1.2557 1.4542 5.1463 6.2834 0.55 1.2177 1.4540 4.7218 5.2399 0.6 1.1858 1.4535 4.3314 4.4775 0.65 1.1551 1.4531 3.9845 3.9052 0.7 1.1294 1.4522 3.6491 3.4216 0.75 1.1022 1.4515 3.3505 3.0290 0.8 1.0782 1.4504 3.0610 2.7153 Bảng Các giá trị chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng mát giam giữ ZDW với Ʌ = 2.5µm d/Ʌ ZDWs(µm) neff A(µm2) Lc(dB/m) 0.3 1.5572 1.4590 10.8258 14.3358 0.35 1.4824 1.4595 9.8126 10.5065 49 0.4 1.4204 1.4596 8.9345 8.2041 0.45 1.3816 1.4595 8.2294 6.9607 0.5 1.3454 1.4594 7.6284 6.1654 0.55 1.3117 1.4590 7.0136 5.3710 0.6 1.2831 1.4586 6.4831 4.9020 0.65 1.2541 1.4580 5.9532 4.4611 0.7 1.2262 1.4575 5.4921 4.0916 0.75 1.2006 1.4567 5.0229 3.7572 0.8 1.1736 1.4560 4.6088 3.5301 2.3 Kết luận chƣơng Trong chương này, nghiên cứu phân tích đặc trưng PCF lõi rỗng thẩm thấu Benzen cho bốn cấu trúc sợi với số mạng Ʌ 1.0μm; 1.5μm; 2.0μm; 2.5μm, tương ứng với hệ số đổ đầy thay đổi từ 0.3 đến 0.8 Kết tìm thấy hai cấu trúc tối ưu với số mạng 2.0µm, hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 số mạng 2.5µm, hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.3 tương ứng với đường kính lõi benzen 3.23µm 4.75µm Những kết thực quan trọng cho ứng dụng chúng thông tin quang phát siêu liên tục 50 KẾT LUẬN CHUNG Luận văn trình bày lý thuyết sợi tinh thể quang tử nghiên cứu mô sợi tinh thể quang tử với mạng lục giác có lõi rỗng thẩm thấu chất lỏng Benzen Kết thu luận văn gồm số kết sau: - Luận văn trình bày lý thuyết sợi tinh thể quang tử Trong đưa định nghĩa phân loại PCF, đặc điểm tinh thể quang tử, phương trình mơ tả lan truyền ánh sáng PCF, cách chế tạo PCF, chế dẫn sáng, tính chất PCF, ứng dụng PCF Ngồi chúng tơi đề cấp đến sợi lõi rỗng, sợi lõi đôi, laser sợi khuếch đại, ứng dụng PCF cảm biến - Luận văn sử dụng phần mềm mô Lumericar Mode Solutions để tạo cấu trúc sợi tinh thể quang tử với mạng lục giác đều, có lõi rỗng thẩm thấu chất lỏng Benzen - Luận văn nghiên cứu phân tích đặc trưng PCF (chiết suất hiệu dụng, diện tích mode hiệu dụng, tán sắc ) lõi rỗng thẩm thấu Benzen cho bốn cấu trúc sợi với số mạng Ʌ 1.0μm; 1.5μm; 2.0μm; 2.5μm, tương ứng với hệ số đổ đầy thay đổi từ 0.3 đến 0.8 Kết tìm thấy hai cấu trúc tối ưu với số mạng 2.0µm, hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.35 số mạng 2.5µm, hệ số đổ đầy d/Ʌ = 0.3 tương ứng với đường kính lõi benzen 3.23µm 4.75µm Những kết đóng vai trị quan trọng cho ứng dụng chúng thông tin quang phát siêu liên tục 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K Saitoh and M Koshiba, “Numerical Analysis of Photonic Crystal Fibers,” Journal of Lightwave Technology., vol 23, no 11, November 2005 [2] J C Knight, T A Birks, P St J Russell, and D M Atkin, “All-silica single- mode optical fiber with photonic crystal cladding”, Optics Letters, Vol 21, Issue 19, pp 1547-1549 (1996) [3] Stan De Haven, “Photonic Crystals & Fibers” Opt Lett , vol 25, no.2 ,Jan 2000 [4] R Buczynski, “Photonic Crystal Fibers,” Proceedings of the XXXIII International School of Semiconducting Compounds, vol 106, no 2, January 2004 [5] AnaM R Pinto and Manuel Lopez-Amo, “Photonic Crystal Fibers for Sensing Applications,” Journal of Sensors, Volume 2012, Article ID 598178, 21 pages, February 2012 J Knight, T Birks, P S J Russell, J De Sandro, "Properties of photonic crystal fiber and the effective index model," J Opt Soc Am A 15, 748–752 (1998) N A Mortensen, "Effective area of photonic crystal fibers," Optics Express, 10, 341-348 (2002) B Dabas, R K Sinha, "Dispersion characteristic of hexagonal and square lattice chalcogenide As2Se3 glass photonic crystal fiber," Opt Commu 283, 1331–1337 (2010) G P Agrawal, "Nonlinear Fiber Optics," Academic Press, San Diego (2001) 10 T P White, R C McPhedran, C M de Sterke, L C Botton, and M J Steel, “Confinement losses in microstructured optical fibers,” Opt Lett 26, 1660 –1662 (2001) 52 11 K Petermann, “Fundamental mode microbending loss in graded index and w fibers,” Opt Quant Electron 9, 167–175 (1977) 12 T Sorensen, N A Mortensen, J Broeng, A Bjarklev, T P Hansen, E Knudsen, S E B Libori, H R Simonsen, and J R Jensen, “Spectral macrobending loss considerations on photonic crystal fibres,” IEE Proc.-Optoelectron 149, 206-210 (2002) 13 D Marcuse, “Loss analysis of sigle-mode fiber splices,” The Bell System Technical Journal, 56, 703 - 718 (1977) 14 N A Mortensen, J R Jensen, P M W Skovgaard, and J Broeng, “Numerical aperture of single-mode photonic crystal fibers,” IEEE Photonics Technology Letters 14, 1094 - 1096 (2002) 15 L Chu Van, A Anuszkiewicz, A Ramaniuk, R Kasztelanic, K Xuan Dinh, M Trippenbach, R Buczyński, “Supercontinuum generation in photonic crystal fibres with core filled with toluene,” Journal of Optics 19, p 125604 (2017) 16 N Karasawa, "Dispersion properties of liquid-core photonic crystal fibers," Applied Optics 51, 5259-5265 (2012) 17 J Pniewski, T Stefaniuk, H Le Van, V Cao Long, L Chu Van, R Kasztelanic, G Stępniewski, A Ramaniuk, M Trippenbach, and R Buczyński, “Dispersion engineering in nonlinear soft glass photonic crystal fibers infiltrated with liquids,” Applied Optics, 55, 5033-5040 (2016) 18 K Dinh Xuan, L Chu Van, V Cao Long, Q Ho Dinh, L Van Mai, M Trippenbach, R Buczyński, "Influence of temperature on dispersion properties of photonic crystal fibers infiltrated with water," Opt Quant Electron 49:87 (2017) 19.Lumerical Eigenmode Expansion (EME) Solver, https://www.lumerical.com/tcad‑ products/mode/EME, accessed 29 August 2016 53 20 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) 21 I H Malitson, "Interspecimen Comparison of the Refractive Index of Fused Silica", J Opt Soc Am 55, 1205-1209 (1965) 22 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 23 Farhana Islam and Md Ahmedul Haque, “Analysis of hexagonal and spiral lattice photonic crystal fibers using finite element method”, thesis, Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET) (2013) ... 2: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA PCF LÕI RỖNG VỚI MẠNG LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BỞI BENZEN 2.1.Vật liệu cấu trúc mạng 2.2 Các đặc trưng sợi tinh thể quang tử lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu. .. LỤC GIÁC ĐỀU ĐƢỢC THẨM THẤU BENZEN 34 2.1 Cấu trúc PCF thẩm thấu Benzen 35 2.2 Nghiên cứu đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Benzen 37 2.2.1 Đặc trưng chiết... thấu Benzen? ?? Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu số tính chất đặc trưng PCF lõi rỗng với mạng lục giác thẩm thấu Benzen Từ xác định tham số nhằm thiết kết tối ưu hóa PCF Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu