Trong mục này chúng ta thảo luận về ảnh hưởng của mất mát trong buồng cộng hưởng lên cạnh tranh giữa sóng Stokes và sóng đối Stokes thông qua sự phụ thuộc của tỉ số công suất ξ vào tỉ số mất mátγs /γa . Trên hình 2.1 là kết quả tính toán áp dụng cho hai laser hoạt chất sợi quang pha tạp Gecmani, Ge (2.1a) và sợi quang pha tạp Ge-Si bốc bay Đơtêri, D2 (molecular D2 diffused into a single-mode germanosilicate fiber) (2.1b). Để tránh hiện tượng bay hơi của D2 (out - diffusion) sợi quang này được giữ ở nhiệt độ nitơ lỏng (stored in liquid nitrogen) [12]. Laser bơm có bước sóng 1,06 µm. Khi đó laser Ge sẽ phát sóng
đối Stokes 0,89 µm và sóng Stokes 1,33µm [30], [36]. Laser D2 sẽ phát sóng đối
Stokes 0,81µm và sóng Stokes 1,55 µm [13], [14], [16].
Từ hình 2.1 ta nhận thấy rằng tỉ số giữa công suất sóng đối Stokes và sóng Stokes ξ tăng khi tỉ số mất mát γs /γa tăng. Điều này chứng tỏ công suất sóng đối Stokes tăng khiγs /γatăng. Hiện tượng này có thể giải thích như sau: Khi
a s γ
γ / tăng tức là hệ số phản xạ đối với sóng Stokes càng lớn và trường Stokes càng chiếm ưu thế trong buồng cộng hưởng.
Do liên kết giữa sóng Stokes và sóng đối Stokes ngày càng mạnh trong tương tác bốn sóng nên có sự trao đổi năng lượng giữa chúng. Kết quả trường sóng đối Stokes càng mạnh hơn. Tuy nhiên đến một lúc nào đó công suất của sóng đối Stokes sẽ đạt tới một giá trị bão hoà, khi hệ số phản xạ của gương đối với sóng Stokes tăng nhiều lần so với hệ số phản xạ của gương đối với sóng đối
Pa /PS [ % ] R 2S/R 2a a b
Hình 2.1- Sự phụ thuộc của tỉ số công suất hai sóng Stokes và đối Stokes vào tỉ số mất mát trong buồng cộng hưởng.
Stokes. Khi đó công suất của sóng Stokes và công suất của sóng đối Stokes ổn định trong buồng cộng hưởng và định luật phân bố Boltzman có hiệu quả.
Hơn nữa công suất trong buồng cộng hưởng của sóng đối Stokes trong laser hoạt chất sợi quang Ge khuếch tán D2 (ξ ≥60% khi γs /γa >400%) lớn hơn
trong laser hoạt chất sợi quang Ge (ξ ≤60% khi γs /γa >400%). Tính chất này
có thể giải thích thông qua xác suất chuyển dịch giữa các mức Raman (xem hình 1.4). Khi độ lệch tần giữa hai mức Raman ∆ω lớn (trong sợi quang khuếch tán D2 lớn hơn trong sợi quang cấy Ge) thì xác suất năng lượng sóng bơm chuyển cho sóng Stokes lớn hơn (dễ hơn) và do đó số phân tử nằm ở mức Raman kích thích lớn hơn. Điều này dẫn đến xác suất tương tác bốn sóng phát sóng đối Stokes sẽ lớn hơn.