Khi thay đổi khoảng cách giữa axicon và thấu kính L2 thì độ tinh ch nh tần s laser sẽ được xác định th ng qua đạo hàm của i u thức 2.3:
2Laser Laser ac Qcos (2.9)
Trong đ c là vận t c ánh sáng trong chân kh ng. Trong cấu trúc H Littman thì độ tinh ch nh tần s khi quay gương M2’ được xác định ởi [4]:
2Laser Laser ac cos (2.10)
S khác nhau giữa các i u thức (2.9) và (2.10) là giá trị Q. Như vậy giá trị của Q quyết định khả năng tinh ch nh tần s của cấu trúc uồng cộng hưởng cách tử g c là v i hệ mở rộng chùm tia ki u essel. Nếu Q<1 (xem hình 2.2) thì sẽ tăng khả năng điều ch nh chính xác tần s của laser phát ra và độ tinh ch nh tần s của uồng cộng hưởng cách tử g c là v i hệ mở rộng chùm tia ki u essel sẽ nhỏ hơn độ tinh ch nh tần s của uồng cộng hưởng Littman ( uồng cộng hưởng g c là). ác kết quả tính tốn về độ tinh ch nh tần s của uồng cộng hưởng cách tử g c là v i hệ mở rộng chùm tia ki u essel [4] cho thấy s quét đồng ộ v i t lệ tương đương 14 4GHz/mm ứng v i chiều dài =3cm chiều dài uồng cộng hưởng là 16cm và độ lệch mode
của uồng cộng hưởng là 0 006GHz là chấp nhận được trong vùng thay đổi tần s l n hơn 570GHz. Ở uồng cộng hưởng g c là [4] t lệ thay đổi tần s ởi s quay gương điều ch nh xấp x ằng 10.000GHz/độ và 50GHz/độ ở uồng cộng hưởng lăng kính nêm. Độ tinh ch nh tần s đang xét là cùng cấp v i cấu hình Ko và t t hơn hai cấp của cấu hình quy ư c cho laser màu.
- Giảm ngưỡng.
Giả thiết mất mát ch do phản xạ trên cách tử hấp thụ của các gương và hệ s truyền qua của hệ mở rộng chùm tia. Đ i v i uồng cộng hưởng Littman – Metcalf khi kh ng c phản hồi ngược là như sau:
1' 2 ' 2 C 1 2 d L 2ln R R R (2.11)
Trong đ R1 và R2’ là hệ s phản xạ của gương M1 và M2’ và Rd là hệ s tán xạ của cách tử.
Đ i v i uồng cộng hưởng cách tử g c là v i hệ mở rộng chùm tia ki u essel khi kh ng c phản hồi ngược là:
1 2 ' ' 2 C 1 2 d L 2ln R R R 1 (2.12)
Trong đ là mất mát trên hệ mở rộng chùm tia essel.
Trong trường hợp c phản hồi ngược mất mát của uồng cộng hưởng c hệ mở rộng chùm tia essel là: 1 2 2 B ' 2 2 C 1 2 d 2 r L 2ln R R R 1 2ln 1 R R 1 (2.13)
Trong đ R2 là hệ s phản xạ trên gương M2, Rr là hệ s phản xạ trên cách tử đ i v i cách tử ta ch sử dụng tán xạ ậc một và Rd+Rr=1 [4]. Trong trường hợp thành phần thứ hai ên phải phương trình 2.13 đại diện cho s đ ng g p của chùm tia phản hồi ngược vào mất mát chung của uồng cộng hưởng. Xét một vài giá trị v i các giả thiết R1=R2’=R2=0,94, Rd+Rr=1 và =5%, 10% và 15%. Kết quả cho thấy rằng v i g c t i là (Grazing incidence) khi hệ s tán
xạ nhỏ (<20%) thì việc sử dụng chùm tia phản hồi sẽ giảm đáng k mất mát trong uồng cộng hưởng và như vậy giảm được ngưỡng phát. Ngay cả khi mất mát trên hệ mở rộng chùm tia lên 15% và hệ s tán xạ trên cách tử cỡ 25% thì ngưỡng phát cũng giảm đáng k ( 50% ). Như vậy hệ mở rộng chùm tia ki u essel đ ng vai trị quan trong thứ hai là tạo tia phản hồi ngược đ nâng cao hiệu suất phát của laser gi ng như một gương phản xạ 100% đặt vu ng g c v i cách tử trong cấu hình của Guang.
2.4. Kết luận.
Như vậy uồng cộng hưởng cách tử g c là v i hệ mở rộng chùm tia ki u essel hoạt động ở chế độ ăng hẹp v i các đặc tính như sau:
- th thay đổi ư c s ng của laser phát ra trên một vùng phổ rộng từ tử ngoại đến hồng ngoại gần.
- Độ tinh ch nh tần s được nâng cao.
- Khác v i các cấu hình trư c đây khi đưa vào uồng cộng hưởng nhiều chi tiết l c l a thì mất mát l n nhưng trong trường hợp uồng cộng hưởng này kh ng những nâng cao độ chính xác tinh ch nh độ đơn sắc ảo đảm mà cịn giảm được mất mát (giảm ngưỡng phát và tăng hiệu suất).
KẾT LUẬN CHUNG
Nhằm mục đích phát tri n nghiên cứu và ứng dụng laser màu xung vào cuộc s ng nhiều nhà khoa h c đ cứu và đưa ra nhiều cấu trúc uồng cộng hưởng khác nhau. Tuy nhiên các cấu trúc đ đưa ra đ tăng độ tinh ch nh thì làm cho mất mát tăng và ngược lại. Trên cơ sở đ luận văn đ tập trung tìm hi u về laser màu v i cấu trúc “ uồng cộng hưởng cách tử g c là v i hệ mở rộng chùm tia ki u essel” đ đưa ra các tính chất ưu việt và khả năng ứng dụng của uồng cộng hưởng này cho khoa h c c ng nghê hiện nay. V i tinh thần trên luận văn đ đạt được các kết quả sau:
1-Trình ày tổng quan lý thuyết về laser màu. Đưa ra được tính chất của laser màu quang phổ của chất màu nguyên tắc hoạt động của laser màu và ảnh hưởng của các th ng s đến s phát của laser màu.
2-Lý thuyết về uồng cộng hưởng laser. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết của Fox-Li cho thấy đặc đi m nổi trội của uồng cộng hưởng quang h c cho laser như c ng suất phát tính đơn mode…
3-Tìm hi u chi tiết về uồng cộng hưởng tán sắc mà cụ th là uồng cộng hưởng dùng cách tử. ác kết quả ch ra một s hạn chế của các loại uồng cộng hưởng này như khi tăng độ tinh ch nh tần s của laser phát thì lại làm tăng ngưỡng phát của laser hay mất mát ở trong các loại uồng cộng hưởng này vẫn cịn l n như uồng cộng hưởng Littman…
4-Trình ày c hệ th ng lý thuyết về “ uồng cộng hưởng cách tử g c là v i hệ mở rộng chùm tia ki u essel”. Đ ch ra được s kết hợp đồng thời hai tính năng: Tăng độ tinh ch nh và tăng hiệu suất của uồng cộng hưởng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Hồ Quang Quý (1998) “Các bài giảng về Vật lý laser” NX Hà Nội. 2.Hồ Quang Quý & Vũ Ng c Sáu (2004) “Laser bước sĩng thay đổi và Ứng
dung” NX ĐHQG Hà Nội.
3.Đinh Văn Hồng & Trịnh Đình hiến (1999) “Vật lý laser và Ứng dụng”, NX ĐHQG Hà Nội.
4.Cao Thành Lê (2001), “Khảo sát ảnh hưởng của các thơng số phân tử, nguồn bơm và Buồng cộng hưởng đến hoạt động của laser màu” Luận án
tiến sỹ vật lý Vinh.
5.Nguyễn Đại Hưng (1987) “Luận án phĩ tiến sỹ” Hà Nội.
6.Hồ Quang Quý (1992) “Laser cĩ bước sĩng thay đổi trên cơ sở tương tác
phi tuyến ba sĩng” Luận án ph tiến sỹ Hà nội.
7.Nguyễn Đại Hưng (1998) “Quang điện tử và Quang học vật rắn” Huế tr 76-89.
8.Đinh Xuân Khoa (1996) “Động học phát xạ của laser màu” Luận án ph tiến sỹ Tốn lý Vinh.
9.Vũ Ng c Sáu (1996) “Ứng dụng lý thuyết tai biến vào mơ hình laser”,
Luận án ph tiến sỹ Vinh.