Nghiên cứu lưỡng ổn định trong buồng cộng hưởng vòng chứa khí nguyên tử ba mức năng lượng cấu hình lambda

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ MINH THÙY NGHIÊN CỨU LƯỠNG ỔN ĐỊNH TRONG BUỒNG CỘNG HƯỞNG VỊNG CHỨA KHÍ NGUN TỬ BA MỨC NĂNG LƯỢNG CẤU HÌNH LAMBDA LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGHỆ AN - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ MINH THÙY NGHIÊN CỨU LƯỠNG ỔN ĐỊNH TRONG BUỒNG CỘNG HƯỞNG VÒNG CHỨA KHÍ NGUN TỬ BA MỨC NĂNG LƯỢNG CẤU HÌNH LAMBDA Chuyên ngành: Quang học Mã số: 60.44.01.09 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: PGS TS VŨ NGỌC SÁU NGHỆ AN – 2017 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN NH MỤC C C T VI T T T TI NG NH NG TRONG LUẬN VĂN NH MỤC C C HIỆU NG TR NG LUẬN VĂN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1.GIỚI THIỆU VỀ LƯỠNG ỔN ĐỊNH QU NG HỌC VÀ BUỒNG CỘNG HƯỞNG 10 1.1 Lưỡng ổn định quang học 10 1.1.1 Hiệu ứng lưỡng ổn định quang học 11 1.1.2 Nguyên lý ổn định quang học 13 1.1.3 Môi trường phi tuyến 16 1.2 Môi trường nguyên tử ba mức lượng 19 1.2.1 Môi trường nguyên tử hai mức lượng 19 1.2.2 Môi trường nguyên tử ba mức lượng 21 1.2.3 1.3 hư ng tr nh ma tr n m t đ ch hệ nguyên tử ba mức 23 Hấp thụ tán sắc môi truờng nguyên tử mức 27 1.3.1 Đ cảm phức môi trường 27 1.3.2 Hệ 1.4 h p th hệ t n c 29 Một số loại buồng cộng hưởng 30 1.4.1 Gia th a kế Fabry - er t phi tuyến 30 1.4.2 Gia th a kế Mach- Zehnder phi tuyến 31 1.4.3 Buồng c ng hưởng òng 33 1.5 ết luận chương 35 CHƯƠNG HẢ S T C C TÍNH CHẤT LƯỠNG ỔN ĐỊNH TR NG BUỒNG CỘNG HƯỞNG VỊNG CHỨ HÍ NGUN TỬ VỚI B MỨC NĂNG LƯỢNG CẤU HÌNH LAMBDA 36 2.1 Phương trình động học hệ tương tác buồng cộng hưởng…… 37 2.2 hảo sát tính chất lưỡng ổn định buồng cộng hưởng vịng chứa khí ngun tử ba mức 41 2.3 ết luận chương 48 T LUẬN CHUNG 49 TÀI LIỆU TH M HẢ 50 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin cảm ơn trường Đại Học Vinh, khoa Vật Lý, phòng đào tạo Sau Đại Học tạo điều kiện cho tơi có mơi trường học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Vũ Ngọc Sáu, người định hướng, dẫn tận tình cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Huy Bằng, PGS.TS Chu Văn Lanh, TS.Đoàn Quốc Khoa đóng góp ý kiến khoa học bổ ích cho nội dung luận văn để luận văn hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo mơn tận tình giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Cuối xin cảm ơn tập thể lớp Cao Học 23 chuyên nghành Quang Học, cảm ơn gia đình, anh em, người thân,bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Nghệ An, tháng năm 2017 Tác giả lu n ăn Nguyễn Thị Minh Thùy NH MỤC C C T VI T T T TI NG NH NG TR NG LUẬN VĂN Từ viết tắt Ngh a AOB All - optical Bistable Device - linh kiện lưỡng ổn định toàn quang NMZI Nonlinear Mach-Zehnder Interferometer - Giao thoa kế MachZehnder phi tuyến NFPI Nonlinear Fabry-Perot Interferometer - Giao thoa kế Fabryperot phi tuyến OB The Optical Bistability - lưỡng ổn định quang NH MỤC C C hiệu anm HIỆU NG TR NG LUẬN VĂN Đơn vị không thứ nguyên Ngh a Cường đ liên kết t đ i gi a c c dịch chuy n nguyên tử c 2,998  108 m/s Ec V/m Cường đ điện trường ch m la er u n Ep V/m Cường đ điện trường ch m la er dò H J Hamtilt n t n ph n H0 J Hamilton nguyên tử t d HI J Hamilt n tư ng t c gi a hệ nguyên tử V n t c nh ng tr ng ch n không trường nh ng I W/m2 Cường đ ch m nh n không thứ nguyên Chiết u t hiệu d ng n0 không thứ nguyên Chiết u t tuyến t nh ng n2 m2/W N nguyên tử m3 P C/m2 Đ lớn ct ph n c c điện P(1) C/m2 Đ lớn ct ph n c c tuyến t nh P(2) C/m2 Đ lớn ct ph n c c phi tuyến b c hai P(3) C/m2 Đ lớn ct ph n c c phi tuyến b c ba Hệ phi tuyến err M t đ nguyên tử T K Nhiệt đ tuyệt đ i  m-1 Hệ h p th tuyến t nh mô 0 1,26  10-6 H/m Đ t th m chân không 0 8,85  10-12 F/m Đ điện th m chân không  không thứ nguyên H ng điện môi t đ i nm Hz T n g c dịch chuy n nguyên tử c Hz T n g c ch m la er u n p Hz T n g c ch m la er dò  Hz T c đ ph n r t ph t đ cư tr nguyên tử  Hz T cđ  uy giảm t ph t đ kết hợp không thứ nguyên Đ cảm điện môi trường nguyên tử , Re() không thứ nguyên h n th c đ cảm điện ,Im() không thứ nguyên h n ả đ cảm điện (1) không thứ nguyên Đ cảm điện tuyến t nh (2) m/V Đ cảm điện phi tuyến b c hai (3) m2/V2 Đ cảm điện phi tuyến b c ba  -  Hz T n  Hz Đ lệch gi a t n c Hz Ma tr n m t đ Hz la er ới t n dịch chuy n nguyên tử iết t t: độ lệch tần số) Đ lệch gi a t n la er u n ới t n p abi dịch chuy n nguyên tử Đ lệch gi a t n la er dò ới t n dịch chuy n nguyên tử  Hz h ảng c ch the lượng t n gi a c c mức 10 MỞ ĐẦU Vào năm 1969, hiệu ứng lưỡng ổn định (The Optical Bistability, viết t t OB Szoke c ng s mô tả lý thuyết l n đ u tiên quan sát th c nghiệm d a tượng phi tuyến h p th : Đặt buồng c ng hưởng Fabry-Perot chứa đ y v t liệu h p th bão hòa SF6 đường laser CO2 Với u kiện x c định, m t khoảng giá trị n cường đ in, cường đ có hai trạng thái ổn định Ngh a l c th tồn m t s ph thu c ki u trễ đặc trưng quang học vào - hệ Các kết nghiên cứu đ u cho th y r ng s kết hợp gi a tính phi tuyến quang s hồi tiếp l u kiện gây ứng lưỡng ổn định Tìm hi u trình truy n nh ng tr ng môi trường phi tuyến, hiệu ứng lưỡng ổn định đ d nh m t s quan t m ch ý đặc biệt v học thu t th c tiễn nh ng cơng d ng to lớn tr ng k thu t công nghệ tr ng l nh c u n, xử lý thông tin quang phát tri n hệ máy tính quang học, chuy n mạch quang định dạng chế tạo linh kiện OB Cho đến lưỡng ổn định đ trở thành m t nh ng tượng quan trọng quang học quan tâm nghiên cứu v mặt lý thuyết th c nghiệm Người ta đ t m nhi u cách tạo OB với laser r n, bán dẫn, kh , m u… C c c chế tạo OB, tính ch t ứng d ng ch ng đ nhi u nhà khoa học quan t m, đặc biệt ứng d ng hiệu ứng lưỡng ổn định việc tạo nh ng yếu t đ xử lý tín hiệu quang học kỹ thu t máy tính hệ th ng thông tin c p quang m ng y đ trở nên r t thông d ng Đặc biệt quan trọng m t loạt thiết bị xử lý tín hiệu thu n quang c c đảo mạch logic quang yếu t nhớ quang học … m h ạt đ ng ch ng đ u d a m t c chung hiệu ứng lưỡng ổn định 40  i i  33   31( 11  33 )   23 22  *C  23  C 32  i i   21   32   31   iC  23  C 22  33    P 13 2    i i   21   32   31   i P   21   P  22  11   C 31 2    23    21     31   31  i P  C 31  *C 21   P 32 i i (2.1) Tr ng đ : γ21 t c đ phân rã phát xạ t mức |2> tới mức |1> γ23 t c đ phân rã phát xạ t mức |2> tới mức |3> γ31 t lệ phân rã không phát xạ gi a mức |3> |1> Ωp t n s abi tư ng ứng q trình dị Ωc t n s abi tư ng ứng qu tr nh u n  , c th 12 , 21 , 22 : ph n tử ma tr n ma tr n m t đ Δp = ωp – ω21 l đ lệch t n s chùm laser dò Δc = ωc – ω23 đ lệch t n s ch m la er u n Hệ th ng nguyên tử đ p ứng u kiện ρ11 + ρ22 + ρ33= Đ đ n giản, ma tr n mômen lưỡng trình chuy n đổi coi th c EIT tạo t s kết hợp mức lượng có 11  1,  22  33  C u hình Doppler t hai photon có tác d ng g n kết hệ th ng c u hình Lambda y chùm dò 41 ch m u n lan truy n c ng tuyến [8] Trong hệ th ng EIT c u hình Lambda s mở r ng Doppler có th thu dễ d ng giả thiết  p  c D đ , đ cảm phức trạng thái ổn định tính cơng thức:[9] ic21 N 0  u p e z (1  erf ( z )) (2.2) với hàm z   c2 c   z   ip   u p  31  i  p  c     (2.3) t điện trường có dạng: E  ( E p exp(i pt )  Ec exp(ict )  c.c.) (2.4) S phân c c nguyên tử AOB tính bởi: P( P ) = N 2112 Trường dò EP buồng c ng hưởng t gư ng tr ng u t M1 u n qu tr nh chuy n đổi nguyên tử tr ng hệ th ng EIT Trường u n g y ph n c c ( P ) tr ng ch m dò t hiệu ứng liên kết nguyên tử cảm ứng Tr ng buồng c ng hưởng chứa kh nguyên tử h p th , t n c phi tuyến t nh c th dễ d ng u chỉnh Tr ng buồng c ng hưởng òng, trường tới E PI trường truy n E PT chi u d i buồng EP(0,t) EP L,t the u kiện biên tu n h n au: EPT  T EP (L, t), EP (0, t)  T EPI (t)  Rei0 EP (L, t   t) Với : L l chi u d i môi trường h ạt đ d i mẫu nguyên tử chi u d i đường truy n tia sáng buồng c ng hưởng t  (2  L) / c thời gian ánh sáng truy n buồng c ng hưởng (2.5) 42   (cav   p ) LT / c đ lệch t n LT  2(  L) tổng chi u dài buồng c ng hưởng I L I R=1 R=1 Hình 2.2: Buồng c ng hưởng ịng gư ng chứa kh nguyên tử chi u d i L [8] Đ ng học cường đ điện trường tr ng buồng c ng hưởng c th b ng mô tả c ch d ng phư ng tr nh Maxwell tr ng g n đ ng h m ba ch m [8] EP E  c P  2iP 21P(P ) t z Đ t m ph n c c (2.6) ωp đ u tiên ta c n phải thiết l p phư ng tr nh m t đ t phư ng tr nh 2.1 ch c c hệ th ng nguyên tử ba c p tr ng c u h nh Lambda tr ng trạng th i ổn định, au đ d ng phư ng tr nh 2.5 t ch hợp c c phư ng tr nh 2.6 tr ng giới hạn trạng th i ổn định d i buồng c ng hưởng Ta thu m i quan hệ gi a c c đ u ới chi u đ u buồng c ng hưởng th qua phư ng tr nh au:[1] d    d I  I vao  R1 R2  1  R1 1  R2  e  1  R1 1  R2  R1 R2 e    2 n2 d   cos  I  I vao  R2 1  R1  e  d  R1 (2 R2  1)   0         (2.7) 43 au đưa cường đ chu n hoá: X  n2dI  quan hệ vào - viết au: d    d X  X vao  R1R2  1  R1 1  R2  e  1  R1 1  R2  R1R2 e    (2.8)    cos  2 X  X vao  R2 1  R1  e  d  R1( R2  )  0     hư ng tr nh n y c th xem l phư ng tr nh lưỡng ổn định c với tham s u n thường Xvào tham s tách d, n2, R1, R2,0 d T phư ng tr nh ta c th nh n phư ng tr nh c thiết bị lưỡng ổn định X in  X out  X out  với hàm truy n ph thu c nh ng cường đ au: ( X )  R1R2  1  R1 1  R2  e  d  1  R1 1  R2  R1R2 e   d (2.9)   cos  2 X  X vao  R2 1  R1  e d  R1( R2  )  0    Đ mô đường c ng AOB ta c n giải phư ng tr nh 2.1) 2.6 tr ng trạng th i ổn định ới u kiện biên 2.5 ch c c thông u n kh c h nh 2.3 Như y, kết ch th y nguyên nh n uy giảm ngưỡng AOB l d liên kết nguyên tử tr ng môi trường nguyên tử ba mức lượng t đ c th u n đường c ng AOB trường u n EIT tăng h p th trung t m giảm hi trường u n qu lớn khả lưỡng ổn định m t d h p th giảm môi trường EIT cường đ phi tuyến giảm đ ng k tr ng 44 Hình 2.3 S suy giảm ngưỡng AOB d trường u n [8] Đồ thị ứng với C =200, Δp = 1.5Hz, Δc = 0.5Hz, γ21= γ23=1Hz 2.2 Đồ thị A :Ωc = 3Hz; Đồ thị B : Ωc = 6Hz Đồ thị C : Ωc = 9Hz; Đồ thị D : Ωc = 12Hz hảo sát tính chất lưỡng ổn định buồng cộng hưởng vòng chứa khí nguyên tử ba mức Xét thí nghiệm AOB tr ng buồng c ng hưởng nguyên tử ba mức lượng c u h nh Lamda Đ kh c ph c hiệu ứng D ppler thứ nh t th ch m la er dò ch m la er u n truy n c ng tuyến tr ng mơi trường ngun tử, c c la er dị la er u n ph n c c tr c gia Hai tia n y kết hợp kh i ph n c c t ch ch m Cube buồng kh nguyên tử rubidium B bên tr ng kh ang trước 45 PZT M1 PB1 BS EOM Rbcell M3 PB5 λ /2 D1 to SAS M2 PB2 APD λ /2 FR to SAS and lock-inloop PB4 FR PB3 λ /2 LS λ LS /2 LD2 LD1 Hình 2.4 đồ thí nghiệm AOB buồng c ng hưởng khí 87 nguyên tử Rb [8] Tr ng đ : M1- M3: gư ng buồng c ng hưởng vòng ZT: đ u dò điện áp LD1, LD2: ch m la er u n chùm laser dò PB1-PB5: b tách chùm phân c c BS: b tách chùm EOM : u biến quang điện D1: máy dị APD: máy dị photodiode tuyết lở Thí nghiệm AOB với khí ngun tử 87Rb c u hình Lamda trạng thái D152S1/252P1/2 mơ tả hình 2.1[8] Chùm dị (có t n s ωp) có q trình chuy n đổi nguyên tử |1> (F=1,52S1/2) đến |2> F’=2,52S1/2) với t n s ω21, ch m b m t n s ωc) có q trình chuy n đổi |3>(F=2,52P1/2) đến |2> với t n s ω23 Khí nguyên tử rubidium chứa m t tế bào chi u dài cm có cửa sổ Brew ter bọc m t t m kim loại μ đun n ng đến 46 khoảng 67,5oC đến 75,0oC Các tế b đặt buồng c ng hưởng vòng gồm ba gư ng H nh 2.4 Gư ng phẳng M1 có hệ s phản xạ 99%, gư ng lõm M2 M3 (có R =10 cm) có hệ s phản xạ 97% 99,5% Gư ng M3 g n m t ZT đ ki m soát chi u dài buồng c ng hưởng Chỉ s finesse (F)= 55 buồng c ng hưởng với khí nguyên tử Rb (xa vạch h p th c ng hưởng) FSR buồng c ng hưởng l 822 MHz đ i với tổng chi u dài buồng 37 cm) Các chùm tia laser dò tới gư ng M2 luân chuy n khoang theo m t hướng nh t Ch m u n đ đưa c c tr c gia đ i với ch m tia dị thơng qua m t PBS phân khơng da đ ng khoang M t tia laser thứ ba đ sử d ng m t chùm tham chiếu đ khóa t n s buồng c ng hưởng quang học đến buồng Fabry-Pe'rot Cả ba la er di de sử d ng thí nghiệm c dòng điện nhiệt đ ổn định, việc đ đ lệch t n s Δp Δc có th dễ d ng th c b ng cách sử d ng buồng Fabry-Pe'rot kết hợp với thiết l p m t đ bão hòa quang phổ h p th (SAS) Cường đ đ u vào buồng c ng hưởng ki m soát b u n quang - điện (EOM) tạo m t s u chế cường đ kh ang đ u vào Trong q trình làm thí nghiệm nhiệt đ tế b kh rubidium ổn định khoảng 67-68 oC Ch m la er dò u chỉnh g n đường D1 nguyên tử 87Rb T n s la er u n u chỉnh đ quan sát hiệu ứng EIT Đi u chỉnh t n s la er ωp ωc đ c đ lệch m ng mu n ng ứng, buồng c ng huởng Fabry-Pe'rot buồng c ng hưởng òng quét xung quanh c ng hưởng b ng cách áp d ng m t điện áp n i PZT M3 Thông tin truy n đ i xứng t buồng c ng hưởng vịng ch m u n khơng b t tư ng ứng với m t hệ th ng hai c p) Tuy nhiên, ch m u n b t, s xu t phi tuyến Kerr thông tin truy n trở nên b t đ i xứng, s b t đ i xứng m t hàm Δc 47 Với u kiện ban đ u y, t n s của chùm laser buồng c ng hưởng òng đạt c c đại au đ c c EOM b u n quang – điện b t lên với tia laser dò (LD2), b biến điệu tam gi c tr ng 5m áp d ng cường đ kh ang đ u vào Tr ng trường hợp không c ch m u n AOB khơng th tìm th y, d ng điệu bán dẫn quang học có th quan t Đi u thú vị là, ch m u n khơng th tìm th y AOB, hai ∆c =0 ∆p=0, đ Pc cao V y nên đ lệch t n s (∆c ∆p) u chỉnh khác không (cỡ m t i MHz đ AOB đ trở nên rõ ràng h n Hình 2.5: Đường cong AOB [8] Hình 2.5 Hi n thị quan sát th c nghiệm đường c ng AOB u n ch m u n (∆c, ∆p) gi thông s c định m t đ s lượng nguyên tử, đ lệch buồng c ng hưởng ∆p) Hình 2.5(a): hi n thị đường c ng AOB n hình cho c u hình Lambda mức lượng (với ∆p=50, ∆c = 51,5 MHz, Pc = 1, mW, lệch khoảng 40 MHz) đ 48 Hình 2.5(b) th s u n đường cong AOB b ng cách thay đổi thông s ∆c = 25,7 MHz Ngưỡng chuy n mạch Y1 Y2 chi u r ng Y2 - Y1 AOB c th u n b ng c ch thay đổi ∆c, Pc gi c định Cường đ ngưỡng chuy n mạch Y1 ngưỡng Y2 ngưỡng l nh ng n i m dY d =0 tr ng đường c ng AOB trễ Hình 2.5(c) (d), Pc=8,4 mW c định, ∆c đ u chỉnh tới 85,6 256,8 MHz, tư ng ứng Đi u gây nh ng thay đổi đ ng k hình dạng đường cong trễ AOB Vì v y, khoảng cách AOB cường đ ngưỡng chuy n mạch (Y1 Y2) có th ki m sốt r t hiệu Pc ∆c Cường đ ngưỡng chuy n mạch AOB ph thu c vào ∆p, m t đ s nguyên tử (hoặc tham s ), Pc, ∆c Khi EIT C T đ l p đ y (∆p= 0, ∆c= (∆p+∆c = th lưỡng ổn định u chỉnh s h p th Vì s h p th giảm đ ng k EIT CPT nên AOB h p th không th phát Khi m t b ∆c  (∆p= (hình 2.5 (a) (b) ngưỡng chuy n mạch giảm mạnh so với trường hợp khơng có AOB ∆c= ∆p= Quan sát AOB cường đ buồng c ng hưởng th p cường đ u n th p kết s tăng cường phi tuyến Kerr tuyến tính g n c ng hưởng Trường hợp AOB m t hỗn hợp loại h p th tán xạ, tr ng đ tán xạ tăng cường mạnh mẽ s phi tuyến err, đ ∆c tới giá trị lớn h n (hình 2.5(c)) tuyến tính Kerr hệ th ng làm giảm xu ng, cường đ chuy n mạch Y2, chi u r ng chu kỳ trễ tăng lên hi đ lệch ch m u n r t lớn (∆c = 256.8 MHz, h nh 2.5 d , th đ phi tuyến giảm mạnh m t hệ th ng nguyên tử ba mức lượng s khúc xạ phi tuyến d đ lệch t n s chiếm ưu 49 Đi m nh n mạnh đ y l t nh linh h ạt đ u n AOB hệ th ng nguyên tử ba mức lượng với tham s thử nghiệm, mà khơng có hệ th ng hai mức lượng Các thông s ki m t đặc biệt l đ lệch t n s ∆c công su t Pc ch m ch m u n 3.2 A 2.8 Y /Y B 2.4 2.0 1.6 1.2 50 100 150 200 250 Δ (M H z) C Hình 2.6: Tỉ s cường đ ngưỡng chuy n mạch Y2/ Y1 [8] Tr ng H nh 2.6, tỉ cường đ ngưỡng chuy n mạch Y 2/Y1bi u diễn l m t h m ∆c hai cường đ u n kh c nhau, đồ thị đường A ứng ới Pc= 8.4 mW ∆c nhỏ th tỉ đồ thị đường B ứng ới c=1.5 Y2 Y1 nhỏ, d ngưỡng OB th p tăng cường hi ∆c tăng, tỉ mW hi gi trị phi tuyến err Y2/ Y1 tăng Nếu ∆c tăng thêm n a th tỉ Y2/Y1 lại giảm nguyên nh n l d t n xạ ∆c 50 2.0 A 1.8 Y2 / Y1 1.6 (a.u.) B B 1.4 1.2 1.0 Hình 2.7: S ph thu c tỉ s cường đ ngưỡng chuy n in s biến đổi Pc [8] ph thu c tỉ cường đ ngưỡng chuy n mạch ới ∆c không đổi biến đổi Pc mô tả h nh 2.7 Đồ thị đường A ứng ∆c=42.8MHz ới đồ thị đường B ứng ới ∆c = 17.1 MHz Đồ thị đường A tăng Pc tăng, l d giảm phi tuyến err Tuy nhiên, tr ng đồ thị đường c ng B, giảm xu ng c tăng Ta có th quan d phi tuyến ng y c ng tăng c tăng lên t d ng điệu AOB với m t hệ th ng EIT ba mức lượng bên buồng c ng hưởng quang học khác với nguyên tử hai mức lượng đ nghiên cứu trước đ y khác biệt đ l d liên kết nguyên tử, s h p th tán xạ tuyến t nh phi tuyến tính Việc sử d ng m t hệ th ng nguyên tử ba mức lượng buồng c ng hưởng đ l m đ n giản hoạt đ ng ki m soát B ng cách truy n ch m dò ch m u n thơng qua khí ngun tử rubidium ba mức lượng c u hình Lamda, khơng c n phải sử d ng chùm nguyên tử mẫu nguyên tử lạnh hạn chế hiệu ứng Doppler thứ nh t Câu hỏi đặt đ y l u kiện n đ c AOB m ng mu n cho lý thuyết th c tiễn Các thí nghiệm đ ch th y đ u n AOB hệ th ng nguyên tử ba mức lượng với cường đ ch m u n đ lệch t n s nh ng cơng c c n thiết đ có th giải th ch câu hỏi 51 B ng cách ki m với cường đ t cường đ ngưỡng b r ng đường cong AOB đ lệch t n s ch m u n, người ta có th xây d ng m t cách hiệu thiết bị chuy n mạch quang học, thiết bị cổng logic cho máy tính quang học xử lý thông tin lượng tử Do giảm s h p th tăng t nh phi tuyến Kerr nhờ s liên kết nguyên tử hệ th ng EIT, giá trị ngưỡng chuy n mạch (Y2) giảm đ ng k làm cho b chuy n mạch quang học đạt hiệu ca h n h ạt đ ng cường đ ánh sáng th p 2.3 Kết Luận chương - Trên c sử d ng phư ng ph p ma tr n m t đ theo lý thuyết bán cổ n, lu n ăn đ khả t lưỡng ổn định buồng c ng hưởng vòng nguyên tử ba mức lượng c u hình Lambda, t đ thiết l p phư ng tr nh - lưỡng ổn định quang học - Tính linh hoạt việc u n AOB hệ th ng nguyên tử ba mức lượng mà khơng có hệ th ng hai mức lượng với thông s ki m n t l đ lệch t n s ∆c và công su t Pc ch m ch m u 52 K T LUẬN CHUNG Trên c lý thuyết truy n lan nh ng tr ng môi trường hệ quang học, lý thuyết quang phi tuyến lu n ăn đ khả t t nh lưỡng ổn định buồng c ng hưởng vòng nguyên tử ba mức lượng c u hình Lambda T đ phư ng tr nh mô tả quan hệ vào-ra đ xây d ng Việc tìm hi u nghiên cứu hiệu ứng lưỡng ổn định quang nguyên tử nói chung khảo t t nh lưỡng ổn định nguyên tử ba mức lượng c u hình Lambda buồng c ng hưởng vòng c n thiết, thiết bị lưỡng ổn định ứng d ng tr ng l nh c truy n thông tin quang, khả lưu tr ,… Nguyên nh n hạ th p ngưỡng AOB l d liên kết nguyên tử tr ng môi trường nguyên tử ba mức lượng t đ u n đường c ng AOB S h p th trung t m giảm cường đ trường u n EIT tăng hi trường u n qu lớn khả lưỡng ổn định m t d h p th giảm phi tuyến giảm đ ng k tr ng môi trường EIT Việc u n AOB hệ th ng nguyên tử ba mức lượng với cường đ ch m u n đ lệch t n s ta có th c AOB mong mu n B ng cách ki m cong AOB với cường đ t cường đ ngưỡng b r ng đường đ lệch t n s ch m u n, người ta có th xây d ng m t cách hiệu thiết bị chuy n mạch quang học, thiết bị cổng logic cho máy tính quang học xử lý thơng tin lượng tử Hiệu ứng lưỡng ổn định đ nhà khoa học giới nghiên cứu v mặt th c nghiệm ki m chứng b ng c c ph p đ th c nghiệm ch ng đ dẫn bi u thức vào cho nguyên tử khí ba mức lượng c u hình Lambda b ng phư ng ph p giải t ch Đ y l c đ chúng tơi có th mở r ng nghiên cứu cho hệ nguyên tử nhi u mức lượng b ng phư ng ph p giải t ch, ki m chứng với kết th c nghiệm đ nhà khoa học đ đạc 53 TÀI LIỆU TH M HẢ Tiếng Việt [1] T ng Văn Hòa (2012), Ảnh hưởng hệ số phản xạ lên đặc trưng lưỡng ổn định giao thoa kế Mach-Zehnder phi tuyến, lu n ăn thạc sỹ v t lý ĐH Vinh [2] Phạm Văn Thảo (2016), Hiệu ứng lưỡng ổn định buồng cộng hưởng vịng chứa mơi trường khí ngun tử hai mức, lu n ăn thạc sỹ v t lý ĐH Vinh [3] Lê Thị Mai Anh (2013), Điều khiển vận tốc nhóm ánh sáng mơi trường kh ngun tử b ựa hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ, lu n ăn thạc sỹ v t lý ĐH Vinh [4] Nguyễn Đức Hà (2011), Đặc trưng lưỡng ổn định tín hiệu phản xạ giao thoa kế Michelson phi tuyến đối xứng, lu n ăn thạc sỹ v t lý ĐH Vinh [5] Lê Thị H ng (2011), Đặc trưng lưỡng ổn định quang học giao thoa kế Fabry-Perot phi tuyến, lu n ăn thạc sỹ v t lý ĐH Vinh [6] Nguyễn Văn H (2007), Đặc trưng lưỡng ổn định số giao thoa kế phi tuyến, lu n án Tiến t lý, ĐH Vinh [7] Hoàng Hồng Khuê (2010), Điều khiển hấp thụ tán sắc hệ nguyên tử 87Rb cấu hình Lambda, lu n ăn thạc sỹ v t lý ĐH Vinh Tiếng Anh [8] Amitabh Joshi, Min Xiao (2012), Controlling Steady-State and Dynamical Properties of Atomic Optical Bistability,World Scientific Publishing Company [9] Amitabh Joshia; Min Xiao (2010), Atomic optical bistability in two- and three-level systems: perspectives and prospects, a Department of Physics, 54 Eastern Illinois University, Charleston, IL 61920, USA b Department of Physics, University of Arkansas, Fayetteville, AR 72701, USA [10] Allen, J and Eberly, J.H (1975), Optical resonance two - level atoms,Viley- Interscience, New York [11] akata H 2001 , “ h t nic anal g-to digital conversion by use of nonlinear Fabry- er t re nat r ”, Appl.Phys., (40), p240-248 ... c lưỡng ổn định buồng c ng hưởng vịng chứa khí ngun tử ba mức c u hình Lambda 39 CHƯƠNG KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT LƯỠNG ỔN ĐỊNH TRONG BUỒNG CỘNG HƯỞNG VỊNG CHỨA KHÍ NGUYÊN TỬ VỚI BA MỨC NĂNG LƯỢNG... nguyên tử, t đ u n c c đặc t nh lưỡng ổn định buồng c ng hưởng vòng D đ tr ng lu n ăn n y ch ng đ chọn hướng nghiên cứu ? ?Nghiên cứu lưỡng ổn định buồng cộng hưởng vịng chứa khí nguyên tử ba mức. .. khả t lưỡng ổn định buồng c ng hưởng vòng nguyên tử ba mức lượng c u hình Lambda, t đ thiết l p phư ng tr nh - lưỡng ổn định quang học - Tính linh hoạt việc u n AOB hệ th ng ngun tử ba mức lượng