II. ảnh hởng của các thông số trong BCH đến phổ phát xạ của Laser màu
2. ảnh hởng
2.3. ảnh hởng của mức bơm
Khi giữ cho nồng độ chất màu và các thông số của BCH không đổi, mức bơm vừa đủ để đạt đợc ngỡng phát Laser thì chỉ có một lớp mỏng các phân tử chất màu ở cửa sổ của cuvette nhận đợc năng lợng bơm,lớp chất màu đó giả sử gồm N phân tử. Còn khi mức bơm tăng đạt nhiều lần trên ngỡng thì số phân tử toàn phần N tăng lên, đồng thời số phân tử đợc kích thích N1 cùng tăng, và giá trị
N N1
thay đổi không đáng kể, dẫn đến hệ số khuyếch đại thay đổi rất nhỏ, b- ớc sóng ứng với cờng độ cực đại của phổ phát xạ của Laser dịch chuyển.
Đồng thời độ rộng của phổ phát xạ của Laser thay đổi nhỏ khi tăng mức bơm.
Hình 21: Sự phụ thuộc của phổ phát xạ Laser màu Rh6G/ethanol vào mức bơm.
Hình 21 biểu diễn sự thay đổi phổ phát xạ của Laser khi thay đổi mức bơm trên ngỡng từ 8-30 lần. Nồng độ dung dịch đợc lấy là 5.1018cm-3 các thông số buồng cộng hởng là L=10cm, l=1cm, R1 = 1; R2 = 0,1, xung bơm dạng gauss có độ rộng bằng 10 ns.
* Hình ảnh thực nghiệm:
Do năng lợng bơm Laser Nitơ thấp nên chỉ thực hiện phép đo với ba tỷ số bơm trên ngỡng và thấy kết quả là hợp lý so với lý thuyết nghĩa là độ rộng phổ và bớc sóng ứng với cực đại tăng không đáng kể khi tăng tỷ số bơm trên ngỡng.
- Chiều dài BCH: 17cm
- Hệ số phản xạ gơng R1 = 10%, R2 = 33% - Nồng độ chất màu: 5.10-3 mol/l
- Năng lợng bơm ngỡng: 0,22mJ/xung
Bảng d: Sự thay đổi phổ Laser khi thay đổi mức lớn trên ngỡng.
Tỷ số bơm trên ngỡng (r) Bớc sóng cực đại nm) Độ rộng phổ (nm) 2 568,3 3,219 1,36 568 3,219 1,1 567,8 3,004
Hình 22a: Sự thay đổi phổ phát xạ Laser màu băng rộng Rh6G/ethanol theo mức bơm.
Hình22b: Sự thay đổi bớc sóng và độ rộng phổ theo mức bơm
* Nhận xét chung:
Các kết quả thu đợc cho ta thấy.
- Thông thờng độ rộng phổ phát xạ Laser màu ∼ 10nm, nhng kết quả thu đợc ở trên chỉ nằm trong khoảng 1,9 nm – 4,1nm. Sở dĩ có sự sai lệch nh vậy là vì: Một BCH thông thờng đợc dùng một gơng có hệ số phản xạ thấp, một g- ơng có hệ số phản xạ cao (∼99%) còn trong quá trình làm thực nghiệm thay vì sử dụng một gơng hệ số phản xạ cao ở đây thực nghiệm sử dụng gơng chọn lọc bớc sóng đối với Laser màu (hệ số phản xạ 33%) nên độ rộng phổ của phát xạ Laser màu nhỏ.
- Khi giảm chiều dài BCH hoặc tăng công suất Laser bơm hoặc tăng nồng độ chất màu hoặc tăng hệ số phản xạ gơng các bớc sóng ứng với cực đại của phổ phát xạ Laser màu dịch về phía sóng dài, đồng thời độ rộng phổ Laser màu cũng tăng. Tuy nhiên, sự dịch chuyển bớc sóng và sự thay đổi độ rộng phổ ở những điều kiện xác định không thật hoàn toàn tuyến tính.
- Trong những kết quả của việc thay đổi nồng độ dung dịch màu, mức bơm, hệ số phản xạ gơng, chiều dài BCH thì sự dịch chuyển bớc sóng và sự thay đổi độ rộng phổ trong trờng hợp thay đổi nồng độ dung dịch màu, thay đổi chiều dài BCH là đáng kể. Từ đó ta thấy hiệu ứng cho phép thay đổi hay lựa chọn bớc sóng Laser khi thay đổi nồng độ dung dịch màu, phơng pháp này đơn giản và dễ thực hiện. Còn việc thay đổi chiều dài BCH thì có khó khăn hơn về kết cấu cơ khí và điều chỉnh quang học.
Kết luận
Trong khoá luận này đã đa ra một cách đầy đủ, tổng quan về khái niệm BCH quang học: cấu trúc, chức năng, nhiệm vụ của BCH, cấu trúc trờng trên các gơng và cách thức truyền các mode trong BCH.
Qua đó đã khẳng định: Mặc dù cấu tạo của BCH quang học tơng đối đơn giản, nhng các quá trình xảy ra phức tạp.Trong BCH tồn tại rất nhiều mode, mỗi một mode mang một tần số. Nên để cho máy có thể phát đơn mode thì ta cần phải sử dụng các BCH lọc lựa.
Đặc biệt bài khoá luận đi sâu vào nghiên cứu sự ảnh hởng của các thông số trong BCH lên phổ phát xạ Leser màu.
Kết quả nghiên cứu lý thuyết và kết quả thực nghiệm đã cho phép chứng tỏ về:
+ Sự ảnh hởng của nồng độ lên phổ bức xạ Laser. + Sự ảnh hởng của thông số bơm.
+ Sự ảnh hởng của hệ số phẩm chất.
Từ sự dịch chuyển bớc sóng ứng với cực đại phổ và sự thay đổi độ rộng phổ cho thấy đợc khả năng có thể chọn đợc bớc sóng cần thiết (trong giới hạn). Bằng phơng pháp thay đổi một trong các thông số trên.
Nh vậy, ta có thể chọn đợc các thông tối u để phát Laser màu băng rộng. Có cơ sở để tiến hành các nghiên cứu tiếp sau về một số chế độ hoạt động của Laser màu băng rộng.
Khái niệm BCH không phải là vấn đề cũ cũng không phải là mới mà BCH ngày càng tối u hóa về kích thớc, hình dạng, chất lợng nh:
BCH dùng cách tử.
BCH tởng tợng dùng chùm giao thoa. BCH micrô....
Tất cả không ngoài nhằm nâng cao tính chất lọc lựu của nguồn Laser cũng nh giá trị sử dụng.
Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Thế Bính: Kỹ thuật Laser. Hà Nội, 2000.
2. Trần Đức Hân - Nguyễn Minh Hiển: Cơ sở kỹ thuật Laser.
Nhà xuất bản Giáo dục.
3. Đinh Văn Hoàng - Trịnh Đình Chiến: Vật lý Laser và ứng dụng.
Hà Nội 1999.
4. Nguyễn Đại Hng: Laser với các chất màu hữu cơ.
5. Nguyễn Thị Hồng Hà: Một số nghiên cứu thực nghiệm về phổ của các Laser màu xung nanô giây.
Mục lục
Trang
Mở đầu...1
Chơng I: Buồng cộng hởng quang học...3
I. Khái niệm về BCH...3
II. Chức năng của BCH...5
III. Hệ số phẩm chất của BCH...7
IV. Các loại BCH...10
1. BCH với gơng lớn vô hạn...11
2. BCH với gơng có kích thớc hữu hạn...14
3. BCH Frabry - Ferot với hai gơng phẳng tròn song song...18
4. BCH đồng tiêu...23
5. BCH lọc lựa của Laser...27
Chơng II: ảnh hởng của các thông số trong BCH đến phổ bức xạ của Laser màu...32
I. Tổng quan về Laser màu...32
1. Tính chất của phần tử màu...32
2. Quang phổ của chất màu...34
3. Điều kiện phát và ngỡng phát...36
4. BCH Laser màu...37
II. ảnh hởng của các thông số trong BCH đến phổ phát xạ của Laser màu...38
1. Tính chất chung của phổ phát xạ Laser màu...38
2. ảnh hởng...40
2.1. ảnh hởng của nồng độ...40
2.2. ảnh hởng của hệ số phẩm chất...43
2.3. ảnh hởng của mức bơm...48
Kết luận...52
TRờng đại học Vinh Khoa vật lý === === buồng cộng hởng quang học và ảnh hởng của các thông số trong buồng cộng hởng đến phổ phát xạ của laser màu
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Ngành cử nhân khoa học vật lý
Cán bộ hớng dẫn khoa học:
đoàn hoài sơn
Sinh viên thực hiện:
trần mạnh dơng
TRờng đại học Vinh Khoa vật lý === === trần mạnh dơng buồng cộng hởng quang học và ảnh hởng của các thông số trong buồng cộng hởng đến phổ phát xạ của laser màu
Khóa luận tốt nghiệp đại học