CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC CHO LASER TỬ NGOẠI SỬ DỤNG TINH THỂ Ce:LiCAF
2.2. Động học phát xạ laser tử ngoại Ce:LiCAF băng rộng và phát xung ngắn bằng phương pháp quá độ buồng cộng hưởng
2.2.5. Laser tử ngoại Ce:LiCAF phát xung ngắn quá độ BCH
Thông qua việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số như: năng lượng bơm, chiều dài và hệ số phản xạ gương trong BCH lên độ rộng xung laser lối ra với môi trường hoạt chất Ce:LiCAF, sự phụ thuộc của độ rộng xung laser lối ra với cấu hình BCH khác nhau theo năng lượng của laser bơm được chỉ ra, kết quả được tổng hợp trên Hình 2.7.
Hình 2.7. Sự phụ thuộc của độ rộng đơn xung laser ngắn nhất thu được với các BCH khác nhau theo năng lượng laser bơm.
Hình 2.7 cho thấy, với mỗi cấu hình BCH, độ rộng xung laser lối ra là một hàm theo năng lượng bơm. Khi năng lượng bơm nhỏ (sát ngưỡng) xung laser lối ra là đơn xung với độ rộng xung lớn, tăng dần năng lượng laser thì độ rộng xung lối ra giảm dần. Tuy nhiên, nếu năng bơm tiếp tục tăng thì đến một giá trị nào đó, laser phát ra không còn là đơn xung nữa. Do vậy, đối với mỗi BCH luôn có một năng lượng laser bơm tối ưu để độ rộng đơn xung lối ra là nhỏ nhất, tại giá trị năng lượng mà trước khi laser bắt đầu phát đa xung.
Đối với BCH, L= 20 mm, R1=100%; R2=30% độ rộng xung ngắn nhất đạt được là 450 ps tại năng lượng bơm 6,3 mJ. Trong khi đó, với BCH chiều dài
L= 30 mm, hệ số phản xạ gương lần lượt là R1=100%; R2=30% thì độ rộng xung ngắn nhất thu được 541 ps ở năng bơm 7,1 mJ.
Đối với BCH, L= 20 mm, R1=100%; R2=30% độ rộng xung ngắn nhất đạt được là 450 ps tại năng lượng bơm 6,3 mJ. Trong khi đó, với BCH chiều dài L=
20 mm, hệ số phản xạ gương lần lượt là R1=50%; R2=30% thì độ rộng xung ngắn nhất thu được 375 ps ở năng lượng laser bơm 7,3 mJ.
Đường số 4 biểu diễn sự tối ưu theo năng lượng laser bơm để có thể nhận được độ rộng xung laser lối ra ngắn nhất với BCH chiều dài L= 20 mm, R1=30%;
R2=14%, đây là một trong những cặp gương cho hệ số mất mát lớn nhất hiện có của chúng tôi. Kết quả chỉ ra rằng, với cùng hệ số phản xạ gương thì thì độ rộng xung laser lối ra ngắn nhất nhận được với BCH ngắn hơn. Còn với BCH cùng chiều dài, độ rộng xung ngắn nhất nhận được với BCH có hệ số phản xạ gương thấp hơn.
Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành khảo sát động học phát xạ xung ngắn dưới nano giây bằng phương pháp quá độ BCH (L=20 mm) với hai cặp gương:
1) R1=30% và R2=14%; 2) R1=25% và R2=14%, các kết quả được chỉ ra trên Hình 2.8.
Kết quả đánh giá độ rộng xung laser lối ra với BCH sử dụng hai cặp gương chỉ ra rằng, sau khi tối ưu năng lượng laser bơm, độ rộng đơn xung ngắn nhất nhận được là 267 ps với năng lượng laser bơm 10,4 mJ (1,9 lần trên ngưỡng) cho cặp gương (25%, 14%). Đối với cấu hình BCH sử dụng cặp gương (R1=30% và R2=14%), độ rộng đơn xung ngắn nhất nhận được là 292 ps với năng lượng laser bơm 9,5 mJ (1,7 lần trên ngưỡng).
Hình 2.8. Động học phát xạ xung laser pico giây Ce:LiCAF với cấu hình quá độ BCH chiều dài L=20 mm: a) R1=25%, R2=14%, Eb= 9,5 mJ; b) R1=25%, R2=14%, Eb= 10,5 mJ. Độ rộng xung laser lối ra lần lượt là 292 ps và 267 ps.
Mô phỏng động học phát đơn xung ngắn với cấu hình sử dụng cặp gương (30%, 14%) cũng được dùng để so sánh với trường hợp cấu hình phát đơn xung ngắn sử dụng cách tử Littrow. Đối với cấu hình sử dụng cặp gương này, thời gian sống của photon (1.2) và thời gian đi lại trong một chu trình đi-về trong BCH (1.3) lần lượt là 48 ps và 150 ps. Điều đó có nghĩa rằng, photon đi-về 3 lần trong BCH, sau khi được khuếch đại sẽ phát xung laser.
Các kết quả nghiên cứu động học phát xạ đơn xung ngắn bơm gần ngưỡng của laser tử ngoại Ce:LiCAF được sử dụng để định hướng cho các nghiên cứu, phát triển hệ laser tử ngoại băng rộng phát xung pico giây trong thực nghiệm.
2.3. Động học phát xạ laser tử ngoại Ce:LiCAF băng hẹp, điều chỉnh bước sóng sử dụng cách tử Littrow
Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu động học phát băng hẹp, điều chỉnh bước sóng sử dụng cấu hình cách tử Littrow. Đây là một trong những phương pháp hiệu quả để phát các bức xạ laser đơn sắc và điều chỉnh bước sóng, kết quả thu được bao gồm: động học phát xạ cho laser tử ngoại Ce:LiCAF phát băng hẹp, điều chỉnh bước sóng, cũng như khả năng phát xung ngắn sử dụng phương pháp quá độ BCH.