2.3.3.1 .Thiết bị đo Prism Coupler 2010
2.3.3.2. Đo chiết suất vật liệu ASZ
Đo chiết suất của cỏc mẫu dẫn súng tầng vật liệu ASZ đế SiO2 tại cỏc bước súng (632.8 nm, 1321 nm và 1538 nm), theo cỏc phõn cực TE, TM, nhiệt độ mẫu đo 250C (bằng nhiệt độ phũng). Kết quả đo được chiết suất vật liệu nano ASZ được trỡnh bày trong bảng 2.1. Tớn hiệu đo chiết suất từ thiết bị Prism Coupler 2010 được biểu diễn trờn cỏc hỡnh 2.20, hỡnh 2.21, hỡnh 2.22, hỡnh 2.23 biểu thị mode dẫn súng, hỡnh 2.24 ảnh laser bước súng 632.8 nm lan truyền trong màng ASZ
Bảng 2.1. Chiết suất vật liệu lai hữu cơ - vụ cơ cấu trỳc nano ASZ
TE:laser đến phõn cực điện trường ngang, TM:laser đến phõn cực từ trường ngan, NA:Khụng xỏc định, DS151, DS152, DS153 lần lượt là mẫu dẫn súng vật
liệu ASZF14/4/4 với tốc độ trải màng V=0.5 mm/s, V=1.5 mm/s, V=3 mm/s.
Giỏ trị chiết suất vật liệu nano ASZcủa cỏc mẫu dẫn súng cú chiều dày khỏc nhau sai khỏc nhau rất nhỏ (chỉ ở con số thứ 4 sau dấu phẩy). Số mode trong một dẫn súng tăng lờn khi bước súng nhỏ hơn, và tại một bước súng số mode tăng lờn khi chiều dày dẫn súng tăng, điều này hoàn toàn phự hợp trong tớnh toỏn lớ thuyết. Mặt khỏc, từ bảng 2.1 cho thấy giỏ trị chiết suất vật liệu ASZ khi ỏnh
Mẫu Bước súng (nm) Số mode Chiết suất TE Chiết suất TM Chiều dày (àm) Đế SiO2 632.8 NA 1.4569 NA NA 1321 NA 1.4411 NA 1538 NA 1.4437 NA DS151 632.8 4 1.4963 1.4944 4 1321 2 1.4885 1.4863 1538 1 1.4831 1.4810 DS152 632.8 5 1.4964 1.4946 5.5 1321 3 1.4888 1.4866 1538 2 1.4830 1.4811 DS153 632.8 7 1.4966 1.4947 8 1321 5 1.4889 1.4868 1538 4 1.4833 1.4812
sỏng laser truyền theo phõn cực TE, TM cú sai khỏc nhau rất nhỏ (dưới 0.003). Từ đú khẳng định vật liệu đồng đều chiết suất và tớnh phõn cực rất nhỏ.
Chiết suất của vật liệu liờn quan đến thể tớch tự do (sự xếp chặt), độ phõn cực, khoảng cỏch giữa độ dài súng quang và độ dài súng hấp thụ cực đại của vật liệu. Thụng thường, tỷ trọng hoặc độ phõn cực lớn dẫn đến chiết suất tăng. Ba dạng phõn cực (điện tử, nguyờn tử và sự định hướng lưỡng cực) gúp phần vào độ phõn cực chung.
Phõn cực điện tử là phần lệch của sự phõn bố cõn bằng điện tử so với cỏc hạt nhõn của chỳng. Khi chỉ cú sự chuyển động của điện tử, quỏ trỡnh phõn cực này xảy ra rất nhanh, hằng số thời gian là 10-15
giõy.
Độ phõn cực nguyờn tử là kết quả từ việc sắp xếp lại của hạt nhõn trong điện trường. Hạt nhõn dương bị hỳt bởi cực õm của trường ngoài. Tuy nhiờn, sự chuyển động của hạt nhõn so với điện tử sẽ rất chậm chạp. Kết quả, nú khụng bị tỏc động khi điện trường dao động với tần số cao như xảy ra với điện tử.
Sự phõn cực định hướng lưỡng cực cú được là do sự phõn bố lại điện tớch khi một nhúm nguyờn tử cú momen lưỡng cực khụng đổi, tự định hướng lại trong khụng gian để chống lại trường điện. Vỡ nhúm lớn phải định hướng lại nờn quỏ trỡnh này thường chậm hơn bất cứ sự phõn cực điện tử và nguyờn tử nào, thậm chớ kể cả trong pha khớ thỡ hằng số thời gian là 10-9 giõy. Do quỏn tớnh lớn gõy khú khăn cho quỏ trỡnh đảo hướng chuyển động trong mỗi chu kỳ của dao động điện trường. Trong pha lỏng hoặc rắn, cần phải vượt qua lực tương tỏc lớn giữa cỏc phõn tử, vỡ nú làm chậm quỏ trỡnh và hạ thấp khả năng phõn cực dưới mọi điều kiện trừ điều kiện tĩnh. Phõn cực định hướng lưỡng cực thường chiếm ưu thế trong khả năng phõn cực của vật liệu dạng lỏng hoặc khớ. Trong chất rắn, chuyển động lưỡng cực thường bị hạn chế ở điểm mà phõn cực định hướng lưỡng cực ớt cú ý nghĩa hơn cỏch thức của điện tử.
Ở mức tần số quang chỉ cú phõn cực điện tử xảy ra, chiết suất cú thể vi điều chỉnh thụng qua sự biến đổi cấu trỳc, sự biến chuyển vật lý và pha tạp.
Tớn hiệu trờn cỏc hỡnh 2.19, hỡnh 2.20, hỡnh 2.21, hỡnh 2.22, hỡnh 2.23 cho biết số mode làn truyền trong dẫn súng tầng, mỗi mode dẫn súng này tương ứng với một đỉnh cực tiểu. Trờn cỏc hỡnh này đó chỉ ra cựng một dẫn súng tầng cú chiều dày màng 5.5 m và tại bước súng 632.8 nm cú 5 mode và tại bước súng 1538 nm cú 2 mode. Điều này hoàn toàn phự hợp lớ thuyết tớnh số mode tại chương 1.
Hỡnh 2.19. Chiết suất vật liệu ASZ tại bước súng 632.8nm, phõn cực TE
Hỡnh 2.20. Chiết suất vật liệu ASZ tại bước súng 632.8nm, phõn cực TM
Hỡnh 2.22. Chiết suất vật liệu ASZ tại bước súng 1538 nm, phõn cực TM