Để nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện hội tụ lên sự mở rộng phổ của xung laser cực ngắn trong ống khí chứa Ar, chúng tôi thay đổi gương cầu hội tụ CM và giữ nguyên các điều kiện khác. Trong trường hợp này, chúng tôi sử dụng hai gương cầu CM có tiêu cự lần lượt là f = 750 mm và f = 1000 mm để hội tụ chùm xung vào ống khí. Hình 3.7 chỉ ra kết quả của sự mở rộng phổ xung laser trong ống khí chứa đầy Ar phụ thuộc vào điều kiện hội tụ khác nhau.
Hình 3.7: Sự mở rộng của phổ xung laser ở 480 nm phụ thuộc vào điều kiện hội tụ ở các áp suất trong ống khí chứa Ar khác nhau.
Kết quả cho thấy, ở áp suất khí Ar còn thấp (Hình 3.7 a) sự mở rộng phổ là không đáng kể so với phổ xung trước khi hội tụ, đồng thời phổ cũng ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện hội tụ (phổ gần như nhau khi sử dụng hai gương có tiêu cự khác nhau). Khi áp suất trong ống khí Ar tăng lên (từ 1 atm đến 2 atm), sự mở rộng phổ là đáng kể và phụ thuộc vào điều kiện hội tụ, có nghĩa là phổ trải rộng ra và có đỉnh phổ bị tách thành hai đỉnh. Với gương cầu hội tụ có bán kính lớn hơn cho phổ mở rộng lớn hơn và độ rộng phổ tăng lên theo áp suất trong ống khí (Hình 3.7 b, c, d). Kết quả về độ bán rộng phổ của xung khi sử dụng gương cầu có f = 750 mm để hội tụ chùm vào ống khí ở các áp suất khí Ar khác nhau được trình bày trong Hình 3.8.
Hình 3.8: Độ bán rộng phổ của xung laser ở 480 nm phụ thuộc vào áp suất trong ống khí chứa Ar nhờ sự hội tụ của một gương cầu có f = 750 mm.
Kết quả trên có thể được giải thích như sau:
- Khi áp suất trong ống khí còn thấp, hiệu ứng SPM xảy ra chưa đủ mạnh. Do đó, sự mở rộng phổ là không đáng kể so với phổ xung trước khi hội tụ, đồng thời phổ cũng ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện hội tụ (Hình 3.7 a).
- Khi áp suất trong ống tăng, hiệu ứng SPM trong ống khí xảy ra mạnh mẽ hơn. Lúc này, sự mở rộng phổ phụ thuộc mạnh vào chiều dài filament. Với gương cầu có bán kính càng lớn (tiêu cự càng lớn) thì chiều dài filament càng tăng. Vì độ bán rộng phổ phụ thuộc vào chiều dài filament, nên khi chiều dài của filament lớn thì phổ càng được mở rộng hơn.