Trước tiên, chúng ta nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ đỉnh c0 và diện tích xung (c00) của xung laser điều khiển lên động học lan truyền của xung laser, khi cố định độ rộng xung 025ps như được mô tả trong hình 2.2. Kết quả biểu diễn sự biến thiên theo thời gian của hàm bao xung laser
( , )
p
tại các độ sâu quang học p khác nhau: p 0 (đường liền nét màu xanh), 5 ns-1 (đường màu đỏ đứt nét) và 10 ns-1 (đường chấm chấm màu đen) với cường độ đỉnh của xung laser điều khiển thay đổi từ c0 = 40 GHz (hình 2.2a và 2.2a1), 100 GHz (hình 2.2b và 2.2b1), 400 GHz (hình 2.2c và 2.2c1), 1 THz (hình 2.2d và 2.2d1).
52
Hình 2.2. Sự biến thiên theo thời gian của hàm bao xung laser p(,) khi cố định độ rộng xung 0 = 25 ps, tại các độ sâu quang học khác nhau: p = 0 (màu xanh liền nét), p = 5 ns-1 (màu đỏ đứt nét), p = 10 ns-1 (màu đen chấm chấm). Cường độ đỉnh và diện tích xung của xung laser điều khiển được cho như trên hình.
Trong hình 2.2, ở cột trái chúng ta biểu diễn cho trường hợp bỏ qua hiệu ứng Doppler (D = 0) tương ứng với các hình từ (a) đến (d); cột phải với các hình từ (a1) đến (d1) tương ứng cho trường hợp tính đến sự mở rộng Doppler với D = 3,15 GHz tương ứng với nhiệt độ phòng. Từ các hình 2.2a và 2.2b, chúng ta thấy rằng khi diện tích xung laser điều khiển là nhỏ c0 0 2,5, xung laser bị hấp thụ đáng kể bởi môi trường trong quá trình lan truyền và mỗi xung laser bị phá vỡ thành một vài xung con với biên độ dương và âm [27, 44, 68]. Số biến điệu ở đuôi xung laser tăng khi khoảng cách lan truyền
53
tăng. Chúng ta chú ý rằng khi diện tích xung laser điều khiển là nhỏ và độ rộng xung là ngắn hơn thời gian sống của trạng thái trên |2 thì lan truyền của xung laser không tuân theo định luật hấp thụ Beer [69]. Do đó sườn phải của xung laser có thể lan truyền với khoảng cách dài hơn [44, 68]. Tuy nhiên, khi cường độ đỉnh của xung laser điều khiển tăng lớn hơn nhiều c0 1 THz (hình 2.2d) và do đó diện tích xung cũng trở nên lớn hơn Ωc0τ0 = 25, khi này xung laser lan truyền hầu như không bị biến dạng, hiệu ứng EIT lý tưởng đạt được. Lý do vật lý cho trường hợp này là do độ sâu và độ rộng của cửa sổ EIT tăng khi cường độ laser điều khiển tăng [13], vì vậy ảnh hưởng của môi trường lên dạng xung trong trường hợp này là không đáng kể.
Xét tương tự cho sự biến thiên của hàm bao xung laser ở cột phải khi có mặt hiệu ứng Doppler. So sánh các đồ thị trong hai cột trái và phải chúng ta thấy rằng động học biến đổi của dạng hàm bao xung laser gần như giống nhau. Như vậy, sự ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler trong miền xung này (xung có độ rộng xung ngắn cỡ pico) là không đáng kể và có thể bỏ qua. Chúng ta có thể hiểu rõ điều này bởi vì trong miền pico giây, thời gian mà các nguyên tử tiếp xúc với xung laser là nhỏ, do đó sự thay đổi vận tốc của nguyên tử trong mỗi chu kì của xung laser là không đáng kể. Ngoài ra, hiệu ứng trong suốt tự cảm có thể đạt được trong miền xung này do độ rộng thời gian xung ngắn hơn nhiều so với thời gian sống của trạng thái kích thích |2
(cỡ 27 ns). Do đó ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler trong miền xung cỡ pico giây là không đáng kể.