Hỉnh 2.14: lYÊ tả tauig thái phổ lần lnợt đưăi sự ká1 Kỉf) cua các liệu úlíg a) /Ỡ2- b)#2 -hSS'-\-HOD.
c)/?2+BS+SS. d)p2 +HDD+BS+SS [29].
ZDW. Khi tăng công suất bơm ta sẽ thấy sc kéo dài từ vùng 400nm đến 1400nm. Để đánh giá ảnh hưởng của tán xạ Raman (SR) và các hiệu ứng khác trcọg việc tạo sc khi giải phLt&Ịg trình 1.7 và inô phỏng xung trưyồa khi chịu ảnh hưởng của SR được biểu diễn trên Hình 2.14c,d và khi không có ảnh hưởng của SR được thể hiện trong Hình 2.14a,b. Với việc sử dụng các tham số của sợi MF và giả định xung bơm có dạng Gauss. Ngoài ra ảnh hnbng của SRvà tán sắc bậc cao (HDD) tức hệ số Ị3n có n >3 cũng được
thể hiện. Khi không có tán sắc bậc cao lẫn tán xạ Raman thì phổ được có được như Hình 2.14a phỗ tiến hóa trên sợi như một Soliton bậc cao và khi có sự tham gia của HDD tho. XI mg bị phan rã XI mg C{I lanh XI mg tn mg tâm ban đầu dẫn đến xung được mở rộng. Điểm chú ý là sự xuất hiện của các thành phần anti-Stokes màu xanh trong quang phổ. Các thành phần được phát sinh từ sự nhiễu loạn của HDD với các xung khác truyền trong sợi. Thành phần anti-Stokes chiếm một phần đáng kể trong tỗng năng lượng,
trong khi thành phần phía đỏ của quang phổ thì chủ yếu để mở rộng quang phổ. Ngoài ra khi quan sát phổ ta còn thấy các đỉnh Stoks xuất hiện ở vùng hồng ngoài gần của phổ. ơ kbía cạnh nạy ta có thề giải thích sự hình thành phỗ liên tục với xung ban đầu bị nén do sự kết hợp của hiệu ứng phi tiỊyồn \ù tán sắc dị thiìtng tn t'X : khi nó tỊ vỡ thành nbiồn solitoiL Trong trừtug hơp kỉ rông có sự ảnh huởqg của HƠD và RS trạng thái lan truyền soliton thứ N bị chi phối với thay đỗi định kỳ trong quang phổ (Hình 2.14a). Khi oó sự xuất hiện của HQD và RS nó có XL1 hưTrg phá vỡ cấu trúc định kỳ này do các thành phần sẽ di chuyển với vận tốc nhóm khác’ nhau vì vay trang thái của solitcn. thứ N bị phá vỡ và, phân rã xung ban đầu thành nhiều xung khác, nó truyền độc lập như những soliton cơ bản. Mặc dù HOD cũng có thể dẫn đến sự phân rã soliton nhưng ngưỡng của IK X) thì thấp hơn so với ngưỡng của RS. Noi cách khác quá trình phan rã solitn.1 cdniyốu do tán xạ Rarran trong trưrìug hợp xung £s và sợi là MF. Các soliton tạo ra này trải qua quá trình tự biến đổi tần số (SSFS) do đó trong phổ xuất hiện cấc thành phần dịch chuyển đỏ riêng.
Che sditcn 14 nhiễu loạn bởi HOD khi trụyèn trong scầ sẽ bứo xạ năng lượng để suy trì hình dạng của chúng. Năng lượng bức xạ này xuất hiện trong quang phỗ bằng các đỉnh anti-Stoks. Các đỉnh anti-Stoks này có cường độ thấp hơn các đỉnh Stoks của cùng một soliton tương ứng Hình2.14d các dòng Stoks và anti- Stokes này lần lượt chuyển đổi về phía đỏ và xanh như công suất đầu vào được tăng thêm. Để quan sát được các đỉnh Anti- Stoks này công suất đầu vào phải lớn hơn 10mW, còn dưới mức
Gông suất này thuồng khó quan sát do ảnh horởqg nhiễu của nạy phân tídh quang phổ.
Ngoài ra còn thành phần thứ hai xuất hiện bên tay phải của phương trình 1.7 theo thời gian trong quá trình truyền sóng đó là hiệu ứng tự dốc.
49
Tự dốc là hệ quả của cường độ xung phụ thuộc vào vận tốc nhóm. Đỉnh của xung truyền chậm hơn so với các cạnh dẫn đến mép sau của xung sẽ bị dốc. Hiệu ứng này cũng đóng góp vào quá trình hình thành sc nhưng không thể hiện rõ trong phổ đo được.
Tiếp theo ta, sẽ xem xét hiệu. ứag trộn bốn sáng sựy Hến (FWM) trong quá trình tạo xung sc. Trì là hai photen bơm tạo ra hai photon Stoks và anti- Stoks.
2hp Lcbs (2.3)
Để quá trình FWM diễn ra thì điều kiện hợp pha phải đạt được :
Aậ> =ộ(cua) — 2íjj(uị,) =0 (2.4)
Các soliton được tao ra thông qua tán xạ Raman cũng có thề hoạt động như sóng bơm cho quá trình trộn sóng, các sóng Stoks và anti-Stoks được tạo ra trong dải phổ soliton, góp phần hợp nhất chúng. Ngoài ra các dịch chuyển bức xạ xanh được tạo ra bởi các Soliton hay ngay cả sóng bức xạ va scẫitcn vè nặt lí thuyết cũng GÓ thể xem như các sáng bơm cho quá, trình trộn sóng. Tuy nhiên tần số dịch chuyển lớn liên quan đến các thành phần Stoks và antí-Stoks làm cho quá trình nay rất yếu, hay giũa sáng brì xạ và soliton thì bước sóng tạo ra rợi vào trong quang phổ đo nhưng ta. không quan sát được điều này có thể giải thích là do sự khác biệt quá lớn về tần số của sóng đóng vai trò như sóng bơm của quá trình trộn. Trong thực tế với sợi PCF thì điều kiện hợp pha để xảy ra quá trình FWM rất khó xảy ra nên trong phỗ quan sát ta không thấy được biểu hiện của quá
KẾTLUẬN
Với mục đích nghiên cứu các hiệu ứng phi tuyến trong quá trình tạo xung ánh sáng trắng bằng sợi quang tinh thể (PCF). Chúng tôi đã tìm biểu loại sợi FQF chiết suất cao ở lõi với chiều dài GỠ ĩiru Dựi vào tính chất phi tuyến cao do diện tích lõi nhỏ, sự chênh lệnh lớn xè chiết suất gịũa lõi và mạng lỗ txống nên loại sợi nạy OÓ kha năng tạo xung ánh sáng trắng (SC). Dựa vào phổ đo được, chúng tôi đã tìm hiểu phương pháp và phân tích các tính chất của sc đang khảo sát:
4- Phổ của sc được tạo ra có độ rộng phỗ lớn (có thể lên đến trên lOCDnm) và thời gian xung ngắn (oỡ 1(11 to giây).
+ Sự phát, triển phổ của sc trong quá trình lan truyền theo chiều dài là hệ qua phức hợp của mọt chuỗi các hiệu ứng quang phi tuyến hiệu ứng tự biến điệu pha, hiệu ứng biến điệu chéo pha, trộn bốn sóng, soliton, Ranmx...và hiệu ring tụyến tính trong sợi là tán sắc. Quá trinh tìm hiểu
tôi thấy rằng khởi đầu của sự tạo sc từ xung laser cơ bản thì hiệu ứng SPM chiếm ưu thế, phổ nở đều cả về phía bước sóng ngắn và sóng dài và có tính đối xứng. Còn khi chiều dài sợi tăng thì phổ tập trung mạnh ở bư3c sáng ngắn, với sự tương tác giũa soliton và sóng tán sắc hiệu ứng SPM không còn chiếm ưu thế mà được thay thế bằng XPM. Đồng thời dựa vào phổ chúng tôi đã phân tích để thấy rằng nếu ta tiếp tục tăng chiều dài của sợi thì không có sự nỡ phỗ về phía bước sóng ngắn nữa. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến khác như FWM, Raman hay nhân đôi tần số...là không đáng kể và khó thực hiện được trong sợi FCF.
51
Dựa. trên lí thuyết về sợi quang phi tuyến và phổ đo bằng thực nghiệm nên những nghiên cứu này chỉ giới hạn trong việc phân tích định tính vai tr ò của các hiệu ứtig quang phi tiỊyổn trong quá trình tạo sc. Tìry nhĨQDL luân văn đã rút ra một số điều kiện tối ưu để tạo sc femto giây và đơn xung. Từ đó góp phần định hướng, đánh giá ảnh hướng của các hiệu ứng phi tuyến một cách định lượng trong tương lai, nghiên cứu tạo xung ánh sáng đen với hệ femto giây cũng như mô phỏng sự biến đổi của xung íemto qua quá trình lan truyền trong FCF. HEong tiíTAig lai phát triển lũ thuật để có thể chế tao sơi PCF tai Viêt Nam.