5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.2.2. Một số quan sát thực nghiệm nổi bật đối với hiện tượng định xứ
trên hình 1.8(b) sau một khoảng lan truyền đủ dài, tuy nhiên, chùm tia sẽ đạt được độ rộng ổn định ở khoảng cách lan truyền dài hơn và độ rộng chùm tia lớn hơn do lượng mất trật tự nhỏ hơn.
Sự lan truyền của ánh sáng trong một mảng các ống dẫn sóng liên kết mất trật tự là định xứ theo phương ngang đối với một lượng mất trật tự nhỏ tùy ý, tuy nhiên, nếu lượng mất trật tự quá nhỏ thì độ rộng chùm tia định xứ ổn định có thể lớn hơn chiều rộng của mảng ống dẫn sóng và hiệu ứng định xứ không thể được quan sát trong thực tế. Chúng ta cần lưu ý rằng tính mất trật tự xuất hiện trong các mô phỏng số ở trên có nguồn gốc từ việc thay đổi một cách ngẫu nhiên khoảng cách (độ mạnh kiên kết) giữa các ống dẫn sóng lân cận nhau. Loại mất trật tự này được gọi là mất trật tự không chéo.
1.2.2. Một số quan sát thực nghiệm nổi bật đối với hiện tượng định xứ Anderson ngang Anderson ngang
mạng tinh thể quang tử hai chiều và một chiều mất trật tự [5], [32]. Trong nghiên cứu [32], một mảng một chiều các ống dẫn sóng liên kết được chế tạo gồm một lớp lõi Al Ga0 18. 0 82. As và các lớp vỏ Al Ga0 24. 0 76. As [được minh họa trên hình 1.9(a)] [33], [34]. Ánh sáng được chiếu vào một hoặc một vài ống dẫn sóng tại vị trí đầu vào. Trong quá trình lan truyền dọc theo trục z, ánh sáng có thể chui hầm qua lại giữa các ống dẫn sóng lân cận. Hình ảnh sự phân bố cường độ ánh sáng được đo tại đầu ra được cho trên các hình 1.9(b) – 1.9(d). Trong thí nghiệm này, tính mất trật tự đạt được là do sự thay đổi một cách ngẫu nhiên độ rộng của chính các ống dẫn sóng, nó được gọi là mất trật tự chéo. Mặc dù các hiệu ứng của mất trật tự chéo và không chéo nói chung là khá giống nhau, nhưng vẫn tồn tại một vài khác biệt tinh tế giữa 2 loại mất trật tự này. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã chứng tỏ rằng trong khi tất cả các trạng thái riêng là định xứ theo hàm mũ đối với mất trật tự chéo, thì điều này có thể không hoàn toàn đúng đối với mất trật tự không chéo [35].
Trong các quan sát thực nghiệm trước [5], [32], các thăng giáng chiết
Hình 1.9. (a) Sơ đồ của mẫu được sử dụng trong các thí nghiệm. Mũi tên đỏ chỉ chùm tia đầu vào. (b) – (d) Các hình ảnh phân bố ánh sáng tại đầu ra, khi chùm sáng đầu vào bao gồm một vài ống dẫn sóng: (b) mảng tuần hoàn, (c) mảng mất trật tự yếu và (d) mảng mất trật tự mạnh [32].
độ dài định xứ khá lớn [xem biểu thức (1.4)]. Hơn thế nữa, độ tương phản chiết suất thấp như vậy sẽ làm cho giá trị của độ dài định xứ trong các lần thực nghiệm khác nhau sẽ lệch nhau đáng kể. Gần đây, nhằm khắc phục những hạn chế vừa nêu, Mafi và các cộng sự đã đưa vào sợi quang một hợp chất nhị nguyên (2 thành phần) có các thăng giáng chiết suất khá lớn cỡ 0.1 [36]. Họ đã quan sát được sự định xứ ngang của ánh sáng với đường kính chùm lan truyền hiệu dụng tương đương với đường kính của sợi quang thông thường. Cụ thể, hình 1.10(a) mô tả hình thái của mẫu sợi quang được tạo thành từ polymethyl methacrylate có chiết suất n11 49. (các vùng đen) và polystyrene có chiết suất
2 1.59
n (các vùng trắng) với tỉ lệ 50:50. Ảnh kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope – SEM) của đầu sợi quang được mài nhẵn trước và sau khi cho vào dung môi được cho thấy tương ứng trên các hình 1.10(b) và 1.10(c).
Hình 1.10. (a) Hình thái mô tả chiết suất của mẫu được sử dụng trong mô phỏng
(p50%); các vùng đen có chiết suất n11.49, trong khi các vùng trắng có chiết suất n2 1 59. . (b) Ảnh SEM của đầu sợi quang được mài nhẵn; các vùng chiết suất cao và thấp không thể phân biệt được trong ảnh SEM này. (c) Ảnh SEM của đầu sợi quang sau khi được cho vào dung môi, trong đó các kích thước đặc trưng nhỏ hơn nhiều so với đường kính của chùm tia định xứ [36].
Hình 1.11. Mặt cắt ngang của dạng cường độ chùm tia định xứ được lấy trung bình trên 100 mẫu dữ liệu thô từ mô phỏng (đường cong bên dưới) và 100 mẫu từ các thí nghiệm (đường cong bên trên) ở khoảng cách lan truyền 5 cm được cho thấy [36].
Hình 1.11 cho thấy các đuôi của dạng cường độ chùm tia trung bình suy giảm theo định luật hàm mũ, biểu hiện một cách rõ ràng sự tồn tại của hiện tượng định xứ Anderson ngang. Rất gần đây, hiện tượng định xứ ngang cũng được quan sát thấy xuất hiện trong cấu trúc nano sinh học của tơ tằm [37].