a) Giảsửxung vào có dạng Gauss: I(t) = Aexp(-αt2)
Sau khi mô phỏng, chúng ta tìm ra được dạng xung phù hợp nhất là: I(t) = exp(-0,0194.t2) -60 -40 -20 0 20 40 60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 In te nt sit y Delay(ps) Experiment data Fit data
Hình 3.33: Kết quảfit giữa dữliệu thực nghiệm với mô phỏng dạng xung vào I(t) = exp(-0,0194.t2)
Từ dữ liệu thực nghiệm, chúng ta xác định được bước nhảy về độ trễ thời gian nhỏ nhất thực hiện được là 0,25 ps. Với xung vào có dạng I(t) = exp(-0,0194.t2) và với bước nhảy về thời gian là 0,25 ps,
chúng ta xác định được độ rộng của xung laser vào là 12,1 ps, với sai số được xác định theo phương pháp bình phương trung bình tối thiểulà 1,36.10-3.
17, 0 ps
b) Giảsửxung vào có dạng sech2: I(t) = A.sech2(α.t)
Chúng ta tìmđược dạng xung hợp lý nhất sau khi mô phỏng là: I(t) = sech2(0,1639.t) -60 -40 -20 0 20 40 60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 In te nt sit y Delay(ps) Experiment data Fit data
Hình 3.34: Kết quả fit giữa dữ liệu thực nghiệm với mô phỏng dạng xung vào I(t) = sech2(0,1639.t)
Với độ chính xác về thời gian là 0,25 ps và dạng xung vào: I(t) = sech2(0,1639.t), chúng ta xác định được độ rộng của xung laser vào là 10,7 ps và có sai sốso với dữ liệu thực nghiệm theo phương pháp bình
phương trung bình tối thiểulà 1,46.10-3.
Từ kết quả mô phỏng ở trên, chúng ta thấy rằng, việc giả sử xung vào có dạng Gauss cho sai số ít hơn so với việc giả sử dạng xung tại lối có dạng sech2. Điều đó cũng có nghĩa là, kết quả của độ rộng xung tại lối vào là 12,1 ps (khi giả sử dạng xung tại lối vào có dạng sech2) có độ chính xác cao hơn so với kết quả cho độ rộng xung 10,7 ps (khi giả sử độ rộng xung tại lối vào có dạng Gauss)
16, 5 ps
Kết luận chương III
Trong chương này, luận văn thực hiện 3 công việc chính:
- Nghiên cứu và phát triển hệ đo độ rộng xung quang học cực ngắn sử
dụng bộ dịch chuyển tịnh tiến theo nguyên lý tự tương quan. Tiến
hành đo đạc thực nghiệm để thu được cơ sở dữ liệu đối với một số trường hợp xung laser vào khác nhau.
- Tính toán và mô phỏng lý thuyết hệ đo độ rộng xung quang học dựa trên hệ tự tương quan giao thoa và tự tương quan cường độ. Luận
văn đã tính toán và mô phỏng biểu diễn xung laser vào và hàm tự tương quan tương ứng tỏng một số trường hợp xung có độ rộng khác nhau ( khoảng 500 ps, 100 ps và 10 ps).
- Fit giữa dữ liệu thực nghiệm đo độ rộng xung với kết quả mô phỏng
để tìm ra độ rộng xung chính xác. Chúng ta giả sử xung vào có các dạng khác nhau, sau đó tiến hành mô phỏng để thu được dữ liệu tự tương quan. Nếu dạng xung nào cho kết quả mô phỏng fit với dữ
liệu thực nghiệm nhất thì cũng có nghĩa dạng xung vào là phù hợp nhất, do đó, độ rông xung xác định cũng là chính xác nhất. Cụ thể, với dữ liệu thực nghiệm đo độ rộng của 3 xung vào khác nhau, sau
khi fit, chúng ta xác định được độ rộng của các xung tương ứng là 3,0 ps, 14,0 ps và 11,75 ps với dạng xung phù hợp nhất có dạng Gauss.
KẾT LUẬN
Xung laser cực ngắn là cơ sở và là công cụ không thể thiếu trong nghiên cứu khoa học và công nghệ. Các xung laser cực ngắn còn được ứng dụng trong việc truyền thông với tốc độ Gb/s trên một khoảng cách lớn, điều mà các
phương pháp truyền thông khác chưa thể làm được... Có thểnói, laser nói chung và xung laser cực ngắn có vai trò hết sức to lớn trong cuộc sống hiện đại, cũng như trong nghiên cứu khoa học. Tuy nhiên, để có thể sử dụng được hết những
ưu điểm của các xung laser cực ngắn, việc xác định chính xác độ rộng của xung
là điều quan trọng. Từ những vấn đề đặt ra, luận văn đã nghiên cứu và phát triển hệ đo xung quang học cực ngắn.
Với mục đích nghiên cứu và phát triển một hệ đo xung quang học cực ngắn, bản luận văn này đãđạt được một sốkết quả nghiên cứuchính như sau:
+ Nghiên cứuđược về một số phương pháp phát xung laser ngắn + Nghiên cứu được một số ứng dụng của laser nói chung, và đặc biệt là ứng dụng của xung laser cực ngắn trong điện tử viễn thông, trong vật lý học, hóa học, sinh học...
+ Nghiên cứu phương pháp đo xung quang học cực ngắn bằng
phương pháp quang học.
+ Xây dựng và tiến hành đo độ rộng của xung quang học cực ngắn
theo phương pháp tự tương quan giao thoa và tự tương quan cường
độ.
+ Nghiên cứu lý thuyết đồng thời lập trình mô phỏng quá trình đo độ rộng xung quang học cực ngắn dựa trên phương pháp tự tương
+ Từ dữ liệu thực nghiệm thu được, kết hợp với kết quả mô phỏng, tác giả đã fit giữa dữliệu thực nghiệm với kết quảmô phỏng đểtìm
ra độrộng xung chính xác.
Tuy nhiên, việc đo độ rộng xung dựa trên sự tương quan bậc hai của cường độ cho chúng ta hình ảnh tương quan hoàn toàn đối xứng và không phụ thuộc vào hình dạng của xung vào. Điều đó có nghĩa là, phép
đo tự tương quan giao thoa hoặc tự tương quan cường độ chỉcho chúng ta thông tin về độ rộng của xung mà không cho ta dạng của xung. Muốn thu
được nhiều thông tin hơn nữa về xung laser, chúng ta cần thiết kế và nghiên cứu các hệ đo có bậc tương quan cao hơn. Đây cũng chính là
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] L.V. Tarasov, “Laser Physics”, MIR piblicshers Moscow, 1983.
[2] Orazio Svelto, “principle of Laser”, Plenum Press, 1988. (311 - 359)
[3] Nguyễn Đại Hưng, “Vật lý và kỹthuật laser”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004.
[4] Pham H. Minh, Doan H. Son, Do Q. Hoa, P. Brechignac, N. Dai
Hung, “Spectral and temporal charateristics of picosecond
quenching-cavity solid-state dye lasers”,Advances in Photonics and Applications, IWPA (5-8 April 2004. Hanoi, Vietnam), (318 - 322) [5] P. Simon, J.Klebniczki and G. Szabo, “A study of picosecond pulse
generation by double-resonator dye laser”, Opt. Comm. Vol, 56, 5,
1986 (359 - 364).
[6] Truong. T. A. Dao, Tran H. Nhung, P. Hong Minh, P. Brechignac,
N. Sanner, M. Canvar, Nguyen Dai Hung, “Picosecond solid-state dye laser based on a Spectro-temporal selection”, 4th National Conference on Optics and Spectroscopy, 12-14 Aug, 2002, Nha Trang, Vietnam.
[7] Đoàn Hoài Sơn, “Nghiên cứu vật lý và công nghệ laser màu phản hồi phân bố”, Luận án tiến sĩ vật lý, 2006. Viện Vật Lý, Viện Khoa học Công nghệViệt Nam.
[8] Đinh Văn Hoàng, Trịnh Đình Chiến, “Vật lý laser và ứng dụng”,
Nhà xuất bảo Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004.
[9] Kaiser W, “Ultrashort laser pulses: generation and applications”,
Springer-Varlag, Berlin, 1993.
[10] Ursula Keller (2003), “Recent developments in compact ultrafast
lasers”, Nature Vol 424, 831-838.
[11] http://www.rp.photonics.com
[12] Craig A. Williamson (2003), “Mode locking of novel semiconductor lasers”
[13] Vũ Văn San (2003), "Hệ thống thông tin quang", T2, Nhà xuất bản
Bưu Điện
[14] B.E.A. Saled & M.C. Teich (1991), “Fundamentals of Photonics”, Part 2, J.W. Goodman Press
[15] Phạm Long (2005), “Vật liệu màu hữu cơ trong công nghệ laser màu xung ngắn”, Luận án tiến sỹ. Viện Vật Lý, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam.
[16] Rulliere C., ”Femtosecond laser pulses”, Springer, Berlin, 1998.
[17] Nguyễn Đại Hưng, Phan Văn Thích, “Thiết bị và linh kiện quang học, quang phổ laser”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2005.
[18] J. C. M. Diels, et al., “Control and measurement of ultrashort pulse shapes (in amplitude and phase) with femtosecond accuracy”, Appl.
Opt., Vol. 24, No. 9, 1985 (1270 - 1282).
[19] B. Wirnitzer, “Measurement of ultrashort laser pulses”, Opt.
Comm. Vol. 48, No, 3, 1983 (225 - 228)
[20] Chử Thị Thu Hà (2005), "Các kết quả nghiên cứu ban đầu laser vi cầu trên nền thủy tinh Silica Aluminium pha tạp đất hiếm Erbium",
Luận văn thạc sỹ
[21] Do Quoc Khanh, Nguyen T. Nghia, Le TT. Nga, Pham Long and
Nguyen Dai Hung, “Semiconductor Saturable Absorber Miror
(SESAM) used for generation of passively mode-locking ultrashort Nd:YVO4 laser pulse”, Asean Journal Sciences and Technology for
Development, Vol. 24, pp. 59-65 (2007).
[22] Do Quoc Khanh, Nguyen Trong Nghia, Galieno Denardo, Vu Thi
Bich, Pham Long and Nguyen Dai Hung, “Generation of pico- second Laser Pulses at 1064 nm From All Solid-state Passively Mode-locked Laser”, Communications in Physics, Vol. 19, Special
PHỤ LỤC