A(z,t )=
CARBON DISULFIDE TRONG VÙNG HỒNG NGOẠI GẦN 3.1 Giới thiệu
3.1. Giới thiệu
Sợi tinh thể quang tử (Photonic Crystal Fiber - PCF) là một trong những chủ đề nghiên cứu thời sự, dành được sự quan tâm lớn đối với các nhà khoa học trên thế giới trong nhiều thập kỷ qua. PCF với nhiều ưu điểm trong thiết kế và chế tạo đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng thực tế như quang phổ, các thiết bị cảm biến, hay các sensor cảm biến.
Một trong những ứng dụng quan trọng khi sử dụng sợi tinh thể quang tử là tạo ra các nguồn phát siêu liên tục(supercontinuum generation-SCG) với cường độ cao và dãi băng thông rộng. Do các đặc tính độc đáo của nó, nguồn phát siêu liên tục đã được khai thác trong nhiều lĩnh vực với các triển vọng khác nhau như chụp cắt lớp trong y học, đo lường trong quang phổ học, vv…
Sự phát siêu liên tục xảy ra khi các xung quang cực ngắn được đưa vào môi trường có độ phi tuyến cao [37], kết quả là xung được mở rộng hơn rất nhiều so với xung đầu vào. Nguyên nhân của hiện tượng này là do tương tác giữa các hiệu ứng phi tuyến (xuất hiện trong môi trường phi tuyến như hiệu ứng tự điều chế pha, trộn bốn sóng, tán xạ Raman, vv…) và tán sắc gây ra.
Thực tế, các đặc tính của tán sắc, đặc biệt là vị trí của bước sóng bơm so với bước sóng tán sắc bằng không (ZDW) sẽ xác định toàn bộ các quá trình phi tuyến chính trong sự phát siêu liên tục. Các đặc tính tán sắc ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến hình dạng và độ mở rộng của phổ, trong khi độ kết hợp của phổ bị chi phối bởi thời gian xung bơm, bậc soliton đầu vào và sau đấy là đặc tính tán sắc. Để đạt được sự phát siêu liên tục với băng thông rộng, các xung đầu vào với công suất cao thường được bơm gần điểm ứng với tán sắc bằng không (ZDW) trong một môi trường phi tuyến cao. Tán sắc thấp đảm bảo sự hợp pha cho quá trình trộn bốn sóng và tạo ra sóng phân tán. Như vậy, độ phi
tuyến cao và đặc tính tán sắc thấp là vô cùng cần thiết cho băng thông rộng của nguồn phát siêu liên tục.
Để đạt được mục đích này, các sợi tinh thể quang tử thường được làm bằng silica hoặc thủy tinh mềm có độ phi tuyến cao [4, 18] kết hợp với việc lựa chọn nguồn bơm phù hợp. Sợi silica được sử dụng rất tốt khi có thể tạo ra phổ SCG trong phạm vi từ vùng ánh sáng nhìn thấy đến vùng hồng ngoại gần (near-infared) [4]. Tuy nhiên, silica không trong suốt trong vùng giữa hồng ngoại và độ phi tuyến tương đối thấp. Trong khi đó, các sợi tinh thể quang tử được làm bằng thủy tinh mềm có độ phi tuyến cao (cao hơn so với silica), ví dụnhư chalcogenide, tellurite, or lead-bismuth-galate thường trong suốt trong và có độ hấp thụ thấp trong một cùng ánh sáng rộng lớn (giữa hồng ngoại). Do đó, nó cho phép tạo ra SCG trong vùng ánh sáng này [7, 18]. Tuy nhiên, các nguồn tạo được tạo ra từ thủy tinh mềm thường không tương thích với các hệ khi sử dụng silica vì vậy nó thường cần đến một hệ thống kết nối. Điều này dẫn đến các sợi sử dụng thủy tinh mềm thường có chi phí cao.
Gần đây, các sợi tinh thể quang tử được bơm bởi chất lỏng trong lõi trên thực tế đã được chứng minh là một sự thay thế hữu ích đáng kể để thu được sự mở rộng phổ hiệu quả. Theo cách này, một số chất lỏng phi tuyến, như carbon disulfide (CS2), etanol (C2H5OH), cacbon tetraclorua (CCl4), cloroform (CHCl3), toluen (C7H8) và nitrobenzene (C6H5NO2) đã được các nhà khoa học trên thế giới sử dụng để nghiên cứu [23,32]. Kết quả chỉ ra rằng phổ SC được tạo ra có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất lỏng. Hơn nữa, phổ SC có thể đạt được ở cả chế độ tán sắc bình thường và dị thường với tính liên kết cao [31]. Điều này có thể giải thích được bởi chất lỏng thông thường có độ phi tuyến cao hơn các chất rắn. Kết quả là, sự xuất hiện của các hiện tượng phi tuyến thể hiện rõ hơn vì vậy phổ của SC được tạo ra rộng hơn với công suất nhỏ hơn so với sợi rắn [38]. Trong phần này, chúng tôi đề xuất một cấu trúc PCF được làm từ silica
sắc phẳng trong vùng tán sắc thường. Chúng tôi đã chọn CS2 vì nó có chiết suất phi tuyến cao n2 = 3.2 x 10-19 m2/W tại λ = 1550 nm [6] (cao hơn xấp xỉ 11 lần so với silica n2 = 2.79 x 10-20 m2/W [6]). Bên cạnh đó CS2 cực kỳ trong suốt trong vùng bước sóng rộng 0.5 - 12 µm) [9].