Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Mở đầu 1
1 Laser và sự tương tác với môi trường phi tuyến 3
1.1 Cấu tạo của máy phát laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Xung laser cực ngắn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1 Đặc điểm của laser xung ngắn . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.2 Mối quan hệ giữa thời gian xung và độ rộng phổ . . . . . . . . 7
1.2.3 Kỹ thuật tạo xung laser cực ngắn . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Tương tác giữa xung laser với môi trường phi tuyến . . . . . . . . . . 12
1.3.1 Các hiệu ứng quang phi tuyến bậc ba . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.2 Hiệu ứng ánh sáng trắng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Kết luận chương 1 20
2 Tạo xung ánh sáng trắng bằng laser femto giây 21
2.1 Thí nghiệm tạo xung ánh sáng trắng . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2 Phân tích vai trò của các hiệu ứng phi tuyến trong quá trình tạo xung
ánh sáng trắng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Kết luận chương 2 35
Kết luận và Kiến nghị 36
Hiện tượng mở rộng phổ của chùm tia laser để trở thành nguồn ánh sáng trắng
được quan sát lần đầu tiên trong môi trường nước vào năm 1970 bởi Alfano và
Shapiro. Sau đó hiện tượng này cũng được nghiên cứu trong các môi trường khác
nhau như chất rắn, chất lỏng vô cơ hay hữu cơ, chất khí và các loại ống dẫn sóng.
Hiệu ứng vật lý này là kết quả của sự tương tác giữa một cường độ laser mạnh với
môi trường phi tuyến. Trong khoảng 30 năm trở lại đây, sự phát triển mạnh mẽ của
laser femto giây [1] đã cho ra các xung ánh sáng với công suất đỉnh rất lớn nên các
hiện tượng quang học phi tuyến được tạo ra một cách dễ dàng hơn.
Về mặt vật lý thì quá trình tạo xung ánh sáng trắng là một quá trình phức
hợp nhiều hiệu ứng quang học phi tuyến, chủ yếu là các hiệu ứng phi tuyến bậc ba
[2, 3] như tự biến điệu pha, biến điệu chéo pha, tán xạ Raman kích thích,... Các hiệu
ứng phi tuyến liên quan đến việc mở rộng phổ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tán
sắc, chiều dài của môi trường phi tuyến, thời gian xung, bước sóng bơm,.... Đồng
thời trong quá trình tương tác với môi trường phi tuyến, nhiễu loạn nhỏ cũng ảnh
hưởng mạnh đến đặc tính pha và biên độ của xung ánh sáng trắng. Hiện nay, nguồn
ánh sáng trắng ở dạng xung ngắn được ứng dụng rất nhiều trong các kĩ thuật quang
phổ, y sinh, xử lý hình ảnh... Tùy vào mục đích ứng dụng mà các yêu cầu về tính
chất của xung ánh sáng trắng có thể khác nhau. Nhưng phần lớn các yêu cầu đặt ra
cho xung ánh sáng trắng là phổ phải rộng, hình dạng phổ phải ổn định, độ thăng
giáng về cường độ phải tối thiểu... Cụ thể đối với một vài ứng dụng đặc biệt, như
quang phổ phân giải theo thời gian ngoài các yêu cầu trên thì ánh sáng trắng phải
đơn xung; hay những ứng dụng của phép đo liên quan đến sự bất đẳng hướng thì
phải cần đến ánh sáng trắng phân cực. Vì vậy, việc nghiên cứu về sự mở rộng phổ
một cách liên tục hay còn gọi là hiện tượng ánh sáng trắng (supercontinum: SC) vẫn
còn nhiều vấn đề đặt ra, cả lý thuyết lẫn thực nghiệm [3].
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về SC đã được nhóm của GS. Nguyễn Đại Hưng
tiến hành bằng thực nghiệm trong môi trường nước và thuỷ tinh với hệ laser nano
giây [4]. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực nghiệm hay lý thuyết về quá trình tạo SC
bằng laser femto giây thì vẫn chưa được tiến hành. Chính vì những lí do trên, chúng
tui chọn đề tài: “Tạo xung ánh sáng trắng bằng laser femto giây”.
Mục đích của đề tài này là tạo nguồn ánh sáng trắng dạng xung cực ngắn.
Đồng thời phân tích vai trò của các hiệu ứng quang phi tuyến góp phần mở rộng
phổ của xung laser. Nhằm đạt được mục đích đề ra ta cần nghiên cứu về laser, các
hiệu ứng phi tuyến xảy ra trong quá trình tương tác giữa xung laser và môi trường
phi tuyến. Từ đó sử dụng nguồn laser femto giây để xây dựng thí nghiệm tạo SC.
Trong đó, phạm vi nghiên cứu được giới hạn ở các vấn đề sau: hiệu ứng quang phi
tuyến bậc ba, mối quan hệ giữa tính chất của sợi PCF với cơ chế động học của xung
laser femto giây trong quá trình lan truyền. Để giải quyết những vấn đề nghiên cứu
trên, đề tài sử dụng phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu để thu được những
kiến thức cần thiết. Bên cạnh đó là tiến hành thí nghiệm để tạo SC. Tạo SC thành
công đóng vai trò quan trọng trong vấn đề khảo sát các hiện tượng cực nhanh và nó
được phát triển để làm nguồn sáng cho kĩ thuật đo phổ phân giải theo thời gian. Kết
quả nghiên cứu này mở ra hướng nghiên cứu thực nghiệm mới cho lĩnh vực quang
phi tuyến.
Tương ứng với từng nội dung nghiên cứu, đề tài này được trình bày với nội
dung phân bố trong hai chương. Chương đầu trình bày kiến thức tổng quát về laser
và các hiệu ứng phi tuyến bậc ba. Chương hai tập trung vào vấn đề chính với thí
nghiệm tạo xung ánh sáng trắng và tiến hành phân tích các hiệu ứng phi tuyến xảy
ra trong quá trình hình thành xung ánh sáng trắng dựa trên cơ sở kiến thức của
chương một.
Chương 1
Laser và sự tương tác với môi
trường phi tuyến
1.1 Cấu tạo của máy phát laser
Laser được cấu tạo bởi ba bộ phận chính đó là: môi trường hoạt tính, nguồn
bơm và buồng cộng hưởng quang học. Nhiệm vụ của mỗi bộ phận được trình bày
cụ thể như sau:
Môi trường hoạt tính
Bộ phận quan trọng nhất của laser là môi trường hoạt tính. Nó có nhiệm vụ
khuếch đại cường độ sáng khi ánh sáng truyền qua. Môi trường hoạt tính thường
được phân chia thành các nhóm sau: rắn, lỏng, khí, bán dẫn.
Nguồn bơm
Muốn khuếch đại ánh sáng thì trước hết những môi trường hoạt tính kể trên
phải ở trạng thái kích thích. Điều đó được thực hiện bằng cách đưa năng lượng vào
môi trường hoạt tính thông qua một nguồn bơm. Bơm quang học và bơm điện là hai
loại nguồn bơm thông dụng nhất, ngoài ra còn có nguồn bơm hoá học và khí động
học. Mục đích của việc bơm là tạo ra sự nghịch đảo độ tích lũy trong môi trường
hoạt tính [5].
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Mở đầu 1
1 Laser và sự tương tác với môi trường phi tuyến 3
1.1 Cấu tạo của máy phát laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Xung laser cực ngắn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1 Đặc điểm của laser xung ngắn . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.2 Mối quan hệ giữa thời gian xung và độ rộng phổ . . . . . . . . 7
1.2.3 Kỹ thuật tạo xung laser cực ngắn . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Tương tác giữa xung laser với môi trường phi tuyến . . . . . . . . . . 12
1.3.1 Các hiệu ứng quang phi tuyến bậc ba . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.2 Hiệu ứng ánh sáng trắng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Kết luận chương 1 20
2 Tạo xung ánh sáng trắng bằng laser femto giây 21
2.1 Thí nghiệm tạo xung ánh sáng trắng . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2 Phân tích vai trò của các hiệu ứng phi tuyến trong quá trình tạo xung
ánh sáng trắng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Kết luận chương 2 35
Kết luận và Kiến nghị 36
Hiện tượng mở rộng phổ của chùm tia laser để trở thành nguồn ánh sáng trắng
được quan sát lần đầu tiên trong môi trường nước vào năm 1970 bởi Alfano và
Shapiro. Sau đó hiện tượng này cũng được nghiên cứu trong các môi trường khác
nhau như chất rắn, chất lỏng vô cơ hay hữu cơ, chất khí và các loại ống dẫn sóng.
Hiệu ứng vật lý này là kết quả của sự tương tác giữa một cường độ laser mạnh với
môi trường phi tuyến. Trong khoảng 30 năm trở lại đây, sự phát triển mạnh mẽ của
laser femto giây [1] đã cho ra các xung ánh sáng với công suất đỉnh rất lớn nên các
hiện tượng quang học phi tuyến được tạo ra một cách dễ dàng hơn.
Về mặt vật lý thì quá trình tạo xung ánh sáng trắng là một quá trình phức
hợp nhiều hiệu ứng quang học phi tuyến, chủ yếu là các hiệu ứng phi tuyến bậc ba
[2, 3] như tự biến điệu pha, biến điệu chéo pha, tán xạ Raman kích thích,... Các hiệu
ứng phi tuyến liên quan đến việc mở rộng phổ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tán
sắc, chiều dài của môi trường phi tuyến, thời gian xung, bước sóng bơm,.... Đồng
thời trong quá trình tương tác với môi trường phi tuyến, nhiễu loạn nhỏ cũng ảnh
hưởng mạnh đến đặc tính pha và biên độ của xung ánh sáng trắng. Hiện nay, nguồn
ánh sáng trắng ở dạng xung ngắn được ứng dụng rất nhiều trong các kĩ thuật quang
phổ, y sinh, xử lý hình ảnh... Tùy vào mục đích ứng dụng mà các yêu cầu về tính
chất của xung ánh sáng trắng có thể khác nhau. Nhưng phần lớn các yêu cầu đặt ra
cho xung ánh sáng trắng là phổ phải rộng, hình dạng phổ phải ổn định, độ thăng
giáng về cường độ phải tối thiểu... Cụ thể đối với một vài ứng dụng đặc biệt, như
quang phổ phân giải theo thời gian ngoài các yêu cầu trên thì ánh sáng trắng phải
đơn xung; hay những ứng dụng của phép đo liên quan đến sự bất đẳng hướng thì
phải cần đến ánh sáng trắng phân cực. Vì vậy, việc nghiên cứu về sự mở rộng phổ
một cách liên tục hay còn gọi là hiện tượng ánh sáng trắng (supercontinum: SC) vẫn
còn nhiều vấn đề đặt ra, cả lý thuyết lẫn thực nghiệm [3].
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về SC đã được nhóm của GS. Nguyễn Đại Hưng
tiến hành bằng thực nghiệm trong môi trường nước và thuỷ tinh với hệ laser nano
giây [4]. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực nghiệm hay lý thuyết về quá trình tạo SC
bằng laser femto giây thì vẫn chưa được tiến hành. Chính vì những lí do trên, chúng
tui chọn đề tài: “Tạo xung ánh sáng trắng bằng laser femto giây”.
Mục đích của đề tài này là tạo nguồn ánh sáng trắng dạng xung cực ngắn.
Đồng thời phân tích vai trò của các hiệu ứng quang phi tuyến góp phần mở rộng
phổ của xung laser. Nhằm đạt được mục đích đề ra ta cần nghiên cứu về laser, các
hiệu ứng phi tuyến xảy ra trong quá trình tương tác giữa xung laser và môi trường
phi tuyến. Từ đó sử dụng nguồn laser femto giây để xây dựng thí nghiệm tạo SC.
Trong đó, phạm vi nghiên cứu được giới hạn ở các vấn đề sau: hiệu ứng quang phi
tuyến bậc ba, mối quan hệ giữa tính chất của sợi PCF với cơ chế động học của xung
laser femto giây trong quá trình lan truyền. Để giải quyết những vấn đề nghiên cứu
trên, đề tài sử dụng phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu để thu được những
kiến thức cần thiết. Bên cạnh đó là tiến hành thí nghiệm để tạo SC. Tạo SC thành
công đóng vai trò quan trọng trong vấn đề khảo sát các hiện tượng cực nhanh và nó
được phát triển để làm nguồn sáng cho kĩ thuật đo phổ phân giải theo thời gian. Kết
quả nghiên cứu này mở ra hướng nghiên cứu thực nghiệm mới cho lĩnh vực quang
phi tuyến.
Tương ứng với từng nội dung nghiên cứu, đề tài này được trình bày với nội
dung phân bố trong hai chương. Chương đầu trình bày kiến thức tổng quát về laser
và các hiệu ứng phi tuyến bậc ba. Chương hai tập trung vào vấn đề chính với thí
nghiệm tạo xung ánh sáng trắng và tiến hành phân tích các hiệu ứng phi tuyến xảy
ra trong quá trình hình thành xung ánh sáng trắng dựa trên cơ sở kiến thức của
chương một.
Chương 1
Laser và sự tương tác với môi
trường phi tuyến
1.1 Cấu tạo của máy phát laser
Laser được cấu tạo bởi ba bộ phận chính đó là: môi trường hoạt tính, nguồn
bơm và buồng cộng hưởng quang học. Nhiệm vụ của mỗi bộ phận được trình bày
cụ thể như sau:
Môi trường hoạt tính
Bộ phận quan trọng nhất của laser là môi trường hoạt tính. Nó có nhiệm vụ
khuếch đại cường độ sáng khi ánh sáng truyền qua. Môi trường hoạt tính thường
được phân chia thành các nhóm sau: rắn, lỏng, khí, bán dẫn.
Nguồn bơm
Muốn khuếch đại ánh sáng thì trước hết những môi trường hoạt tính kể trên
phải ở trạng thái kích thích. Điều đó được thực hiện bằng cách đưa năng lượng vào
môi trường hoạt tính thông qua một nguồn bơm. Bơm quang học và bơm điện là hai
loại nguồn bơm thông dụng nhất, ngoài ra còn có nguồn bơm hoá học và khí động
học. Mục đích của việc bơm là tạo ra sự nghịch đảo độ tích lũy trong môi trường
hoạt tính [5].
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links