Động học của laser màu phát xung ngắn có buồng cộng hưởng quenching

Tr-ờng Đại học vinh Khoa vật lý -*** - đậu thị thúy động học laser màu phát xung ngắn có buồng cộng h-ởng quenching Khoá luận tốt nghiệp đại học Vinh 05/2008 Mục lục Trang Mở đầu Ch-ơng I : Tổng quan laser màu phát xung ngắn Cấu trúc hóa học chất màu Cấu trúc l-ợng dịch chuyển quang học Phổ phân tử màu Điều kiện phát- ng-ỡng phát, nguyên tắc hoạt động Laser màu Ph-ơng pháp buồng cộng h-ởng dập t¾t (Quenching- Cavity) 3 11 Ch-ơng II : Động học Laser màu phát xung ngắn có BCH Quenching 13 I Hệ ph-ơng trình tốc độ 13 II Các đặc tr-ng phát xạ Laser màu xung ngắn có BCH Quenching 18 ảnh h-ởng thể tích hoạt chất dùng chung hai BCH 18 ảnh h-ởng cuả mức bơm 20 ảnh h-ởng thông số BCH Q- cao lên phát xạ Laser màu 21 ảnh h-ởng nồng độ phân tử màu 25 III Phổ phát xạ Laser màu xung ngắn có BCH Quenching 26 ảnh h-ởng thể tích hoạt chất dùng chung giữ hai BCH lên phổ Laser tích phân ảnh h-ởng mức bơm lên phổ Laser tích phân 26 ảnh h-ởng thông số BCH Q- cao lên phổ Laser tích phân 27 ảnh h-ởng nồng độ phân tử 29 IV.Động học phổ Laser màu xung ngắn cã BCH Quenching 30 KÕt ln 31 Tµi liƯu tham khảo 32 Mở đầu Laser (Light Amplification by Stimulaled Emission of Radiation): Khuếch đại ánh sáng bng xạ cưỡng Nó nguồn sáng tự nhiên hay nguồn nhân tạo thông th-ờng mà sản phẩm trình khuếch đại phát xạ c-ỡng l tượng xạ đ-ợc phát trình chuyển dời hạt: nguyên tử, phân tử, điện tử, từ mức l-ợng cao xuống mức l-ợng thấp d-ới tác dụng trường ngoi Ngày Laser đ-ợc sử dụng rộng r·i khoa häc, kÜ thuËt, y tÕ, ®êi sèng khả tạo xung cực ngắn Loại Laser chủ yếu Laser màu.Ph-ơng pháp buồng cộng h-ởng Quenching ph-ơng pháp hữu hiệu nhằm thu đ-ợc xung Laser ngắn.Trong khoá luận muốn nâng cao tầm hiểu biết loại nguồn sáng đặc biệt có nhiều ứng dụng Bản khóa luận ngo i phần mở đầu kết luận có ch-ơng: Ch-ơng I: Khái quát hóa Laser màu phát xung ngắn Phần trình bày số vấn đề chung Laser màu nh- : phân tử chất màu, sơ đồ mức l-ợng, phổ Laser màu ph-ơng pháp phát xung Laser cực ngắn Ch-ơng II: Động học Laser màu phát xung ngắn có buồng cộng h-ởng (BCH) Quenching Đây phần trình bày khóa luận Trong tìm hiểu hệ ph-ơng trình tốc độ mở rộng cho đa b-ớc sóng Laser màu phát xung ngắn có buồng cộng h-ởng Quenching Từ hệ ph-ơng trình tốc độ nghiên cứu đặc tr-ng phát xạ Laser màu xung ngắn có BCH Quenching, phổ động học phổ Laser màu xung ngắn có buồng cộng h-ởng Quenching CHƯƠNG I TNG QUAN V LASER MU PHT XUNG NGN Cấu trúc hoá học chất màu Cấu trúc hóa học phân tử màu tổ hợp vòng Benzene (C6H6), vòng pyridine (C6H5N), vòng azin (C4H4N2) vòng pyron (C4H5N) Những vòng nối trực tiếp với qua nguyên tử trung hoà C, N nhánh thẳng gồm số nguyên tử thuộc nhóm CHCH (polien) Hình vẽ 1.1 trình bày cấu trúc hoá học chất điển hình Rhodamine 6G, chất thuộc nhóm Xanthene có cấu trúc sở vòng benzene, đ-ợc sử dụng rộng rÃi Hình 1.1: Cấu trúc hoá học Rhodamine 6G Cấu trúc l-ợng dịch chuyển quang học Các phân tử màu có nhiều trạng thái tổ hợp phức tạp trạng thái điện tử, trạng thái dao động trạng thái quay, dẫn đến tạo vùng l-ợng Vì xác định xác mức l-ợng chất màu Các chuyển dời chủ yếu phân tử màu đ-ợc thể qua hình 1.2 Trong mũi tên liền nét liền biểu thị chuyển dời quang học, mũi tên không liền nét biểu thị chuyển dời không xạ; S 0, S1,là trạng thái điện tử đơn (singlet) đ-ợc đặc tr-ng mômen spin toàn phần S = T1, T2 trạng thái điện tử bội ba (triplet) ứng với S = Hình 1.2: Cấu trúc mức l-ợng chuyển dời quang học phân tử màu Trong phân tử có chuyển dời sau: nhiệt độ phòng ch-a bị kích thích phân tử màu chủ yếu trạng thái S00 theo phân bè Boltzman Sau hÊp thơ ¸nh s¸ng kÝch thÝch, phân tử màu chuyển từ trạng thái S0 lên trạng thái đơn kích thích S1, S2 Do xác suất dịch chuyển S0 -> S1 lớn nên sau kích thích quang học, phân tử chủ yếu dịch chuyển lên trạng thái S1 (trạng thái kích thích S1v) Quá trình t-ơng ứng với tạo thành phổ hấp thụ băng rộng phân tử màu Sự hồi phục dao động không xạ phân tử từ trạng thái S1v trạng thái S10 thời gian ngắn cỡ 10-12s Trạng thái S10 có thời gian sống t-ơng đối dài 10-9 - 10-8s từ phân tử chuyển xuống trạng thái S10 S0v Quá trình t-ơng ứng với tạo thành phổ huỳnh quang băng rộng phân tử màu Từ mức S1 phân tử cã thĨ thùc hiƯn c¸c chun dêi kh¸c nhau: qu¸ trình hấp thụ S1 lên S2, dịch chuyển nội không xạ trạng thái không bội Singlet - Triplet gọi dịch chuyển t-ơng tác chéo nội hệ Trạng thái bội ba T1 trạng thái siêu bền (thời gian sống cỡ 10-6- 10-3s) nằm thấp so với mức điện tử kích thích, t-ơng tác với S1 gây ảnh h-ởng bất lợi cho hoạt động Laser màu : * Sự chuyển dời phân tử từ trạng thái đơn S1 lên trạng thái Triplet T1 làm giảm độ tích lũy trạng thái Laser * Các phân tử mức T10 hấp thụ xạ bơm xạ Laser màu dẫn đến tăng mát l-ợng hấp thô Triplet - Triplet Khi kÝch thÝch b»ng nguån Laser xung có thời gian nhỏ 20 ns dÞch chun Singlet - Triplet cã thĨ bá qua Bøc xạ Laser đ-ợc hình thành nh- sau : nhiệt độ phòng theo phân bố Boltzman mức S10 trống, c-ờng độ bơm đủ lớn độ tích lũy phân tử S10 lớn mức S0V , môi tr-ờng nghịch đảo độ tích lũy Do vậy, cần nghịch đảo mật độ tích lũy không lớn mức S10 đủ để phát Laser nhờ dịch chuyển S10 xuống S0V Qua ta thÊy phỉ cđa Laser mµu chØ cã thĨ n»m vùng phổ huỳnh quang phân tử màu T a xem Laser màu hoạt động theo sơ đồ mức l-ợng: Mức 1: Mức S00  Møc 3: Møc Laser trªn S10  Møc 2: Møc Laser d-íi S0v  Møc 4: Møc kÝch thích S1v Trong đó: mức mức nằm trạng thái điện tử S 0, mức mức nằm trạng thái điện tử kích thích đơn S1 Do xem Laser màu hoạt động mức rộng: mức điện tử đơn S0 mức điện tử kích thích S1 Hình 1.3: Sơ đồ laser phân tử màu với hai mức l-ợng Quang phổ phân tử màu 4.Điều kiện phát-ng-ỡng phát, nguyên tắc hoạt động Laser Ph-ơng pháp buồng cộng h-ởng dập tắt (Quenching - Cavity) Kỹ thuật BCH Quenching tạo xung Laser ngắn picô-giây (ps) từ Laser bơm với độ rộng xung cỡ nanô-giây (ns) đà đ-ợc sử dụng cho Laser màu Môi tr-ờng chất màu đ-ợc dùng cuvette thạch anh dung dịch chất màu có kích th-ớc 1cm1cm3cm Ng-ời ta tạo hai BCH Laser khác sử dụng chung môi tr-ờng hoạt chất BCH thứ có độ phẩm chất thấp đ-ợc tạo nên việc sử dụng trực tiếp hai thành cuvette làm hai g-ơng phản xạ (gọi BCH chất l-ợng thấp) BCH thứ hai có độ phẩm chất cao đ-ợc tạo nên việc sử dụng g-ơng có hệ số phản xạ cao (làm g-ơng thứ nhất) thành cuvette (g-ơng thứ hai) gọi BCH chất l-ợng cao BCH chất l-ợng cao (BCH Q cao) có chiều dài lớn BCH chất l-ợng thấp (BCH Q- thấp) quang trục lệch so với BCH chất l-ợng thấp (Hình 1.6) H×nh 1.4: CÊu h×nh cđa BCH Quenching NÕu hai buồng cộng h-ởng hoạt động độc lập xạ Laser phát BCH Q- thấp Q- cao xung Laser dài cỡ ns (Hình 1.7) Tuy nhiên hai BCH hoạt động đồng thời sử dụng chung môi tr-ờng hoạt chất chúng có cạnh tranh l-ợng tích lũy môi tr-ờng hoạt chất, hoạt động Laser BCH chất l-ợng cao chiếm hầu hết khả khuếch đại môi tr-ờng hoạt chất Do phát Laser buồng cộng h-ởng chất l-ợng thấp nhanh chóng bị dập tắt cho phép tạo xung ngắn cỡ ps lối (Hình 1.8) Ph-ơng pháp buồng cộng h-ởng Quenching ph-ơng pháp có cấu hình đơn giản nhiên lại có hiệu cao việc phát xung Laser ngắn Vì ph-ơng pháp đ-ợc sử dụng phổ biến để tạo xung Laser ngắn Hình 1.5: Xung laser BCH- Q thấp Hình 1.6: Xung laser ngắn (1) BCH- Q thấp ch-a đ-ợc quenching BCH- Q cao (2) có quenching CHƯƠNG II động học phổ Laser màu xung ngắn có buồng cộng h-ởng Quenching Phổ phát xạ Laser màu phổ băng rộng nên để nghiên cứu động học phổ Laser màu có BCH- Quenching cách đầy đủ xác ta không nghiên cứu hoạt động Laser tần số mà xét ảnh h-ởng qua lại cạnh tranh tần số phổ băng rộng đây, nghiên cứu động học phổ Laser màu trạng thái rắn (PM567/Polymer) có BCH- Quenching, với nguồn bơm Laser Nd: YAG có b-ớc sóng 532 nm, độ rộng xung ns dựa hệ ph-ơng trình tốc độ mở rộng cho tất b-ớc sóng I Hệ ph-ơng trình tốc độ cho Laser màu cú BCH - Quenching Qua trình tìm hiểu biến đổi tính toán ta thu đ-ợc hệ ph-ơng trình tốc độ: n n   P   I i  N    ªi ( li   hi )   N t    1  l ,i  l i  2( e,i N   a ,i N ) Ll   l ,i   Ai N t l  h ,i t  2( e,i N   a ,i N ) Lh   h ,i   h ,i h (2.17)  Ai N i N  N1  N Trong đó: Il,i c-ờng độ Laser b-ớc sóng i từ BCH Q-thấp, Ih,i c-ờng độ Laser b-íc sãng i tõ BCH Q- cao ;  R1, R2, R3 hệ số phản xạ g-ơng; P(t) tốc độ bơm có dạng Gauss độ rộng ns;  Ll, Lh lµ chiỊu dµi cđa BCH Q- thÊp vµ BCH Q- cao; 10  l lµ chiỊu dài môi tr-ờng khuếch đại; thời gian sèng cđa hnh quang chÊt mµu ;  l vµ h lµ thêi gian sèng cđa photon BCH Q- thÊp, BCH Q- cao;  li, hi lµ mÊt mát chu trình BCH Q- thấp, BCH Qcao b-ớc sóng i; Ai: số phát xạ b-ớc sóng i; ei hệ số hấp thụ hệ số phát xạ b-ớc sóng i; No N1 độ tích lũy trạng thái diện tử S0 trạng thái kích thích S1 giải hệ ph-ơng trình tốc độ có ý nghÜa rÊt quan träng Khi ta cho mét thông số thay đổi ta khảo sát đ-ợc ảnh h-ởng thông số lên phát Laser màu từ BCH Q- thấp Từ điều chỉnh đ-ợc b-ớc sóng Laser màu điều kiện vật lý khác để thu đ-ợc xung ngắn có chất l-ợng cao ổn định Đây -u điểm bật Laser màu phát xung ngắn có BCH Quenching so với loại Laser khác Tất kết lý thuyết thu đ-ợc từ việc giải hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) mở rộng cho nhiều b-ớc sóng cho chất màu PM567/ Polymer máy tính ch-ơng trình Matlab 6.0 sử dụng thuật toán Runge-Kutta bậc II Các đặc tr-ng phát xạ Laser màu xung ngn có BCH Quenching ảnh h-ởng phần thể tích hoạt chất dùng chung hai buồng cộng h-ởng Vai trò cạnh tranh l-ợng tích lũy môi tr-ờng hoạt chất xảy phần thể tích hoạt chất dùng chung BCH định đến việc phát xung ngắn từ BCH Q- thấp Sự thay đổi phần thể tích hoạt chất dùng chung V BCH thông qua góc  gi÷a trơc cđa 11 bng céng h-ëng KÕt thu đ-ợc sử dụng chất màu PM567/Polymer có nồng độ N=1018cm-3, l = 1cm; tốc độ bơm r = 10; độ rộng xung bơm ns; R3 =1; R1= R2 = 0.04 víi sù thay ®ỉi cđa gãc từ 00 đến 30 đ-ợc thể hình 2.1 Kết thu đ-ợc ảnh h-ởng thể tích hoạt chất dùng chung lên việc phát xung đơn từ BCH Q- thấp lớn Việc phát xung đơn thu đ-ợc 2.60 lúc phần thể tích hoạt chất dùng chung chúng lớn hay ảnh h-ởng lên hai buồng cộng h-ởng lớn, hoạt động BCH Q- cao chiếm đáng kể khả khuếch đại môi tr-ờng hoạt chất nên việc phát Laser từ BCH Q- thấp nhanh chóng bị dập tắt ta thu đ-ợc xung ngắn lối Đây mục đich cuối kỹ thuật phát xung ngắn ph-ơng pháp BCH Quenching Khi > 2.60 Laser khỏi BCH Q- thấp không chế độ đơn xung Hình 2.1: ảnh h-ởng góc hai trục BCH lên phát xạ laser từ BCH- Q thấp Lk = 0.3cm; r =10; R3 = 1; R1= R2= 0.04; N = 1018cm-3 ảnh h-ởng mức bơm Xét ảnh h-ởng mức bơm lên phát xạ Laser màu từ BCH Q- thấp đ-ợc nghiên cứu dựa hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) cho chất màu PM 12 567/Polymer với thông số =20, Lk= 0.5 cm; l = 1cm; R3= 1; R1= R2= 0.04; N= 1018cm-3, độ rộng xung bơm ns với mức bơm khác Kết bơm gÇn ng-ìng víi th  a   e (Pth ng-ỡng bơm lý thuyết) phát xạ Laser từ BCH Q- thấp chế độ đơn xung ngắn, bơm cao ng-ỡng hoạt ®éng cđa Laser tõ BCH QthÊp lµ ®a xung KÕt tính toán đ-ợc thể hình 2.2 Hình 2.2: ảnh h-ởng mức bơm lên phát xạ laser cña BCH Q- thÊp  = 20; Lk = 0.5cm; R3 =1; R1=R2= 0.04; N=1018cm-3 ảnh h-ởng thông số BCH Q - cao lên phát xạ Laser tõ BCH Quenching a ¶nh h-ëng cđa hƯ sè phản xạ g-ơng Xuất phát từ hệ ph-ơng trình tốc độ khảo sát ảnh h-ởng hệ số phản xạ g-ơng BCH Q- cao lên hoạt động Laser có BCH Quenching cho chất màu PM567/Polymer với th«ng sè  = 20; l =1 cm; Lh= 0.5 cm; r = 10; R1= R2= 0.04; N=1018cm-3, hÖ sè phản xạ g-ơng BCH Q- cao đ-ợc giảm từ đến 0.6 Kết thu đ-ợc trình bày hình 2.3 13 Hình 2.3: ảnh h-ởng hệ số phản xạ g-ơng BCH Q- cao lên phát xạ laser cña BCH Q – thÊp  = 20; Lh = 0.5 cm; r = 10; R1=R2= 0.04; N=1018cm-3 KÕt qu¶ hoạt động Laser chế độ xung ngắn từ BCH Qthấp thu đ-ợc với g-ơng BCH Q- cao có hệ số phản xạ lớn 70% Ng-ợc lại hệ số phản xạ g-ơng BCH Q- cao nhỏ 70% hoạt động Laser từ BCH Q- thấp không chế độ đơn xung b ảnh h-ởng chiều dài BCH Để nghiên cứu ảnh h-ởng chiều dài BCH Q- cao lên hoạt động Laser xung ngắn từ BCH Q- thấp tiến hành giải hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) cho chất màu PM567/Polymer với thông số (nồng độ chất màu N =1018cm-3; =20; l =1cm; r =1; độ rộng xung bơm ns; R3 =1; R1=R2= 0.04), chiều dài BCH Q- cao Lh đ-ợc tăng từ 1.5 cm cm cách tăng khoảng cách g-ơng sau BCH Q- thấp g-ơng sau BCH Q- cao, kết thu đ-ợc thể qua hình vẽ 2.4 Trên hình vẽ 2.4 kết điều kiện hoạt động đà cho hoạt động Laser từ BCH Q- thấp chế độ đơn xung độ dài BCH Q- cao nhỏ 2.5cm, chiều dài BCH Q- cao lớn 2.5cm Laser từ BCH Q-thấp đa xung 14 Hình 2.4: ảnh h-ởng chiều dài BCH Qcao lên phát xạ laser BCH Q thấp = 20; r = 10; R1= R2= 0.04; R3 = 1; N=1018cm-3 ảnh h-ởng nồng độ phân tử màu Để nghiên cứu ảnh h-ởng nồng độ phân tử màu lên hoạt động Laser xung ngắn từ BCH Q-thấp, tiến hành giải hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) cho chất màu PM 567/Polymer với thông sè sau: =20; Lh= 0.5 cm; l =1cm; r =10; R3=1; R1= R2= 0.04 Kết đạt đ-ợc trình bày hình 2.5 Kết thu đ-ợc cho thấy điều kiện Laser định ta tăng nồng độ phân tử màu PM567 từ 5.1017 cm-3 đến 1019cm-3 hoạt động Laser BCH Q- thấp thu đ-ợc xung ngắn với ng-ỡng nồng độ phân tử màu nhỏ 1018cm-3, với nồng độ cao thu đ-ợc xung Laser ngắn từ BCHQ-thấp 15 Hình 2.5: ảnh h-ởng nồng độ lên phát xạ laser xung ngắn từ BCH Q-thấp với thông số = 20; Lh = 0.5cm; r = 10; R1= R2= 0.04; R3 = III Phổ phát xạ Laser màu xung ngắn có BCH Quenchin ảnh h-ởng phần thể tích hoạt chất dùng chung hai BCH lên phổ Laser tích phân Để nghiên cứu ảnh h-ởng phần thể tích hoạt chất dùng chung hai buồng cộng h-ởng lên phổ Laser màu tích phân băng rộng từ BCH Q- thấp, giải hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) cho chất màu PM567/Polymer, với thông số Lh= 0.5 cm; r = 10; l =1 cm; N=1018cm-3; R1=R2= 0.04; R3 =1 KÕt qu¶ thu đ-ợc trình bày hình vẽ 2.6 Ta thấy tăng góc hai quang trục buồng cộng h-ởng từ 0.50 đến 2.50 phổ Laser tích phân có xu h-ớng bị hẹp lại đỉnh phổ dịch chuyển phía sóng ngắn nhiên ảnh h-ởng không đáng kể ảnh h-ởng mức bơm lên phổ Laser tích phân Để nghiên cứu ảnh h-ởng mức bơm lên phổ tích phân Laser màu xung ngắn băng rộng từ BCH Quenching ta xét cho chất màu PM567/Polymer với thông số =20; l =1cm; Lh=1.5cm; R1=R2= 0.04; R3=1; N=1018cm-3; víi viƯc thay ®ỉi mức bơm từ 10 đến 90 lần ng-ỡng 16 lý thuyết Kết thu đ-ợc thể hình vẽ 2.7 Ta thấy tăng mức bơm phổ Laser tích phân từ BCH Q- thấp dịch chuyển ít, mà chủ yếu thay đổi c-ờng độ, đồng thời độ rộng phổ phát xạ Laser thay đổi nhỏ tăng mức bơm Hình 2.6: Phổ laser tích phân Hình 2.7: Phổ laser tích phân PM567 tõ BCH Q-thÊp víi c¸c  kh¸c PM567 tõ BCH Q-thấp với r khác nhau ảnh h-ởng thông số BCH Q-cao lên phổ Laser tích phân a ảnh h-ởng hệ số phản xạ g-ơng Để nghiên cứu ảnh h-ởng hệ số phản xạ g-ơng BCH Q- cao lên phổ Laser màu tích phân băng rộng từ BCH Q-thấp tiến hành giải hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) cho chất màu PM567/Polymer, với thông số =20; l =1cm; Lh=1.5cm; R1=R2=0.04; r =10; N=1018cm-3 víi viƯc gi¶m hƯ sè ph¶n xạ g-ơng R3 BCH Q- cao từ 100% đến 60% Kết thu đ-ợc thể hình vẽ 2.8 Kết thu đ-ợc cho thấy giảm hệ số phản xạ g-ơng BCH Qcao đồng nghĩa với việc tăng mát BCH Q- cao phổ Laser tích phân từ BCH Q-thấp hầu nh- không thay đổi Điều chứng tỏ ảnh h-ởng hệ số phản xạ g-ơng BCH Q-cao lên động học Laser BCH Q-thấp không đáng kể 17 b ảnh h-ởng chiều dài BCH Để nghiên cứu ảnh h-ởng chiều dài BCH Q- cao lên phổ Laser tích phân băng rộng từ BCH Q- thấp, giải hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) cho chất màu PM567/Polymer với thông số =20; l =1 cm; r =10; R1=R2= 0.04; R3 =1; N=1018cm-3 Với việc tăng chiều dài BCH Q- cao cách tăng khoảng cách g-ơng sau BCH Q- thấp g-ơng sau cđa BCH Q– cao Lh tõ 0.5 cm ®Õn cm, kết đ-ợc thể hình 2.9 Kết thu đ-ợc cho thấy tăng chiều dài BCH Q- cao phổ Laser tích phân có xu h-ớng hẹp lại, đỉnh phổ dịch chuyển phía sóng ngắn.Tuy nhiên ảnh h-ởng không đáng kĨ R3= R3= 0.6 H×nh 2.8: Phỉ laser tÝch phân Hình 2.9: Phổ laser tích phân PM567 tõ BCH Q – thÊp víi c¸c R3 PM567 tõ BCH Q – thÊp víi c¸c Lk kh¸c kh¸c ảnh h-ởng nồng độ chất màu lên phổ Laser tích phân Để nghiên cứu ảnh h-ởng nồng độ phân tử chất màu PM 567/Polymer đến phổ Laser tích phân Laser màu có BCH Quenching phát xung ngắn đà giải hệ ph-ơng trình tốc độ (2.17) với thông số =20; l =1cm; Lh=1.5cm; R1=R2= 0.04; R3=1; r =10 với việc tăng 18 nồng độ từ 5.1017 cm-3 đến 1019cm-3 Kết thu đ-ợc thể hình vẽ 2.11 Từ hình vẽ ta thấy tăng nồng độ cực đại phổ Laser tích phân xung ngắn từ BCH Q- thấp dịch chuyển phía sóng dài hẹp lại Giải thích: Trong hoạt động Laser băng rộng, việc phát Laser xảy độ khuếch đại môi tr-ờng hoạt chất lớn độ mát BCH Vì phổ Laser băng rộng đ-ợc phát nằm xung quanh vùng cực đại đ-ờng cong hệ số khuếch đại () Nh- tăng nồng độ N1 giảm nên vị trí cực đại hệ số khuếch N đại ( ) dịch chuyển phía sóng dài Do b-ớc sóng có c-ờng độ cực đại phổ Laser tích phân dịch chuyển phía sóng dài Hình 2.10 biểu diễn đ-ờng cong hệ số khuếch đại () với giá trị N1/N khác dung dịch chất màu PM567/Polymer đ-ợc tính theo biểu thức Hình 2.10: Hệ số khuếch đại /N Hình 2.11: Phổ laser tÝch ph©n cđa PM567/polymer (C=1.75x10-4 mol/l) PM567 tõ BCH Q thấp với nồng độ màu khác IV Động học phổ Laser màu xung ngắn có BCH Quenching Sau nghiên cứu kết việc giải hệ ph-ơng trình tốc độ mô tả toàn b-ớc sóng cho PM567/Polymer (nồng độ chất màu N=15.10 17 cm-3;  =20; Lh=2cm; r =10; l =1cm; R1=R2=0.04; R3 =1) ta đ-ợc kết thể hình vẽ 2.12 Kết với lựa chọn thông số thích hợp hoạt động 19 Laser từ BCH Q-thấp đơn xung dải phổ rộng khoảng 100 Đây kết lý thú đ-ợc phát ph-ơng pháp phát xung ngắn từ BCH Quenching nhờ nghiên cứu động học phổ Laser có BCH Quenching với hệ ph-ơng trình tốc độ mở rộng cho tất b-ớc sóng Hình 2.12: Tiến trình phổthời gian phát xạ laser màu rắn PM567/Polymer từ BCH Q- thấp (Dải phổ tham gia phát laser khoảng 100Å)  = 20; Lk = 2cm; r = 10; R3 = 1; R1 = R2= 0.04; N=5x1017cm-3 20 KÕt luận Trong khóa luận đà cách đầy đủ tổng quát Laser màu phát xung ngắn : cấu trúc hóa học, cấu trúc l-ợng dịch chuyển quang học , quang phổ Laser màu, điều kiện phát- ng-ỡng phát, nguyên tắc hoạt động Laser màu Đặc biệt lý thuyết khóa luận đà rõ: - Sự ảnh h-ởng phần thể tích hoạt chất dùng chung BCH, mức bơm, thông số BCH Q cao (hệ số phản xạ g-ơng, chiều dài BCH), nồng độ phân tử chất màu đến việc phát xung ngắn Laser màu BCH Quenching Kết cho thấy ảnh h-ởng thông số lên đặc tr-ng phổ Laser tích phân nhỏ - Tiến trình phổ phát xạ Laser màu BCH Quenching.Đặc biệt lý thuyết đà thu đ-ợc xung Laser màu ngắn điều chỉnh liên tục b-ớc sóng phát dải phổ rộng (100A0) Nh- kết nghiên cứu lý thuyết khảo sát đặc tr-ng phổ phát xạ Laser màu BCH Quenching chọn đ-ợc thông số tối -u để tạo đ-ợc xung Laser màu ngắn từ BCH Quenching góp phần tối -u hóa công nghệ tạo xung Laser xung ngắn 21 Tài liệu tham khảo Nguyễn Đại H-ng, (2004), Vật lý kỹ thuật Laser, Nh xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội Lê Hoàng Hải, (1999), Một số nghiên cứu động học Laser màu xung băng rộng, Luận văn thạc sĩ Vật lý Đinh Văn Hong, Trịnh Đình Chiến, (1999), Vật lý Laser ứng dụng, Nxb ĐHQGHN, Hà Nội Nguyễn Đại H-ng, (1998), Laser với chất màu hữu cơ, (Tập giảng Lớp Học Mùa Hè Quang Điện tử v Quang học Vật rắn, Đại học Huế ) Phạm Hồng Minh, (2005), Nghiên cứu đặc tr-ng phổ laser màu có BCH Quenching, Luận văn thạc sĩ vật lý 22 ... sóng Laser màu phát xung ngắn có buồng cộng h-ởng Quenching Từ hệ ph-ơng trình tốc độ nghiên cứu đặc tr-ng phát xạ Laser màu xung ngắn có BCH Quenching, phổ động học phổ Laser màu xung ngắn có buồng. .. tạo xung Laser ngắn Hình 1.5: Xung laser BCH- Q thấp Hình 1.6: Xung laser ngắn (1) BCH- Q thấp ch-a đ-ợc quenching BCH- Q cao (2) có quenching CHƯƠNG II động học phổ Laser màu xung ngắn có buồng. .. h-ởng dËp t¾t (Quenching- Cavity) 3 11 Ch-ơng II : Động học Laser màu phát xung ngắn có BCH Quenching 13 I Hệ ph-ơng trình tốc độ 13 II Các đặc tr-ng phát xạ Laser màu xung ngắn có BCH Quenching 18