Trong đề tài này, chúng tôi đã nghiên cứu và trình bày về nguyên lý các phương pháp đo xung laser cực ngắn, sử dụng các hệ đo xung cực ngắn để đánh giá độ dài xung laser Nd:YVO4 khóa mode phát xung cực ngắn tần số lặp lại 40 MHz được bơm bằng laser bán dẫn. Cụ thể các kết quả đạt được:
1. Các phương pháp đo độ dài xung laser cực ngắn:
Phương pháp điện tử đo trực tiếp độ dài xung laser như photodiode; Streak Camera. Trong đó, photodiode được sử dụng để đo các xung laser trong giới hạn xung ngắn nhất cỡ vài trăm picô giây; Streak Camera có thể đo được các xung cực ngắn đến cỡ vài trăm femtô giây.
Phương pháp đo gián tiếp quang học: cơ sở của phương pháp này dựa trên hai cơ sở: xác định hàm tương quan của xung laser và sự biến đổi thời gian – không gian của xung laser cực ngắn. Phương pháp đo gián tiếp quang học phổ biến được sử dụng đó là phương pháp đo huỳnh quang hấp thụ hai photon và phương pháp đo tự tương quan, trong đó:
o Phương pháp đo huỳnh quang hấp thụ hai photon dựa trên quá trình biến đổi thời gian – không gian của xung laser, qua đó chụp ảnh phân giải cao vết phát xạ huỳnh quang của vật liệu khi hai xung laser tương tác với nhau. Ưu điểm của phương pháp huỳnh quang hấp thụ hai photon là sự đơn giản trong cách bố trí hệ đo. Phương pháp này cho phép đo các xung đơn hoặc xung có độ lặp lại thấp. Tuy nhiên, phương pháp huỳnh quang hấp thụ hai photon có nhược điểm là độ phân giải không cao và rất khó đạt được độ chính xác cao.
o Phương pháp đo hàm tự tương quan: đây là phương pháp đo được sử dụng khá phổ biến để đo độ dài xung laser cực ngắn. Cơ sở của phương pháp đó là xác định hàm tự tương quan theo độ trễ thời gian khi cho hai xung laser tương tác với nhau. Qua việc xác định hàm tự tương quan chúng ta có thể xác định được các tham số như độ rộng xung, pha hay quá trình điều biến pha của xung cực ngắn thông qua các hàm tự tương quan với các bậc khác nhau. Ưu điểm của phương pháp này đó là có thể xác định được độ dài của các xung rất ngắn (từ vài fs – vài trăm ps). Tuy nhiên cấu hình hệ đo khá phức tạp và yêu cầu độ ổn định cao.
2. Đo độ dài xung laser khóa mode chế tạo tại Viện Vật lý với các hệ đo tự chế tạo và hệ đo thương mại Femto-Chrome
- Sử dụng hệ đo độ dài xung laser cực ngắn tự chế tạo theo nguyên lý đo tự tương quan sử dụng bộ dịch chuyển tịnh tiến, kết quả đo độ dài xung laser
khóa mode (khi dịch chuyển bộ vi dịch chuyển bằng tay và dịch chuyển bằng motor bước) cho kết quả độ dài xung là 13 ± 0,5 (ps).
- Sử dụng hệ đo tức thời độ dài xung laser cực ngắn sử dụng cặp gương quay, kết quả đo độ dài xung thu được 13 ± 1 (ps).
- Sử dụng hệ đo thương mại Femto-Chrome, kết qủa đo độ dài xung thu được 13,1 ± 1 (ps).
3. So sánh kết quả đo và đánh giá độ chính xác của các hệ đo tự chế tạo
Với việc sử dụng hệ đo Femto – Chrome như là một thiết bị tham chiếu để qua đó đánh giá lại các hệ đo độ dài xung laser cực ngắn tự chế tạo tại Viện Vật lý, các kết quả đo cho thấy các hệ đo tự chế tạo cho kết quả khá trùng khớp với kết quả đo bằng hệ đo Femto-Chrome. Điều đó chứng tỏ rằng các hệ đo tự chế tạo là đáng tin cậy. Tuy nhiên, các hệ đo tự chế tạo mới chỉ đáp ứng được dải đo với các xung laser cực ngắn vùng pico giây do sử dụng các yếu tố quang học như: gương, tấm chia chùm và tinh thể phi tuyến không phù hợp với việc đo các xung cỡ femto-giây.
Trên đây là Đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ ĐO ĐỘ DÀI CỦA CÁC XUNG LASER CỰC NGẮN TRÊN CÁC HỆ ĐO TỰ TƯƠNG QUAN ĐƯỢC CHẾ TẠO VÀ HỆ ĐO THƯƠNG MẠI FEMTO-CHROME” mà bản thân tôi đã cố gắng nổ lực học tập và hoàn thành đề tài tại Viện Vật Lý.
Tuy nhiên bài sáng kiến kinh nghiệm của tôi không tránh khỏi những hạn chế, kính mong được sự đóng góp ý kiến của Hội đồng thi đua nhà trường, của các cấp quản lý giáo dục, cùng các bạn đồng nghiệp để bài viết được hoàn chỉnh hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Phạm Văn Hội, (2014), Giáo trình thông tin quang, ĐH, Quốc gia Hà
Nội.
2. Nguyễn Đại Hưng, Phan Văn Thích, “Thiết bị và linh kiện quang
học, quang phổ laser”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2005. 3. Đỗ Quốc Khánh, (2010), Luận án Tiến sỹ Vật lý, Viện Vật lý.
Tiếng Anh
4. Do Quoc Khanh, Nguyen T. Nghia, Le TT. Nga, Pham Long and Nguyen Dai Hung, “Semiconductor Saturable Absorber Miror
(SESAM) used for generation of passively mode-locking ultrashort Nd:YVO4 laser pulse”, Asean Journal Sciences and Technology for Development, Vol. 24, pp. 59-65 (2007).
5. Rulliere C., ”Femtosecond laser pulses”, Springer, Berlin, 1998.
6. Zafer A. Yasa, Nabil M. Amer, Optics Communications, Vol 36,
p.406 (1981)
.
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ ĐO ĐỘ DÀI CỦA
CÁC XUNG LASER CỰC NGẮN TRÊN CÁC HỆ ĐO TỰ TƯƠNG QUAN ĐƯỢC
CHẾ TẠO VÀ HỆ ĐO THƯƠNG MẠI
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ ĐO ĐỘ DÀI
CỦA CÁC XUNG LASER CỰC NGẮN TRÊN CÁC HỆ ĐO TỰ TƯƠNG QUAN ĐƯỢC CHẾ TẠO VÀ HỆ ĐO THƯƠNG
MẠI FEMTO-CHROME”
Họ và tên: Bùi Văn Bảy
Chức vụ: Tổ trưởng tổ Vật Lý - CNCN