- Ảnh hưởng của Chirp phi tuyến đối với xung dạng Secant - Hyperbole trong buồng cộng. - đồng bộ mode và hiệu ứng phi tuyến tác động đến xung cực ngắn trong buồng cộng hưởng. - Nghiên cứu laser màu xung cực ngắn qua laser màu (hoạt chất, tính chất và mode-locking của laser màu);. - laser màu CPM (quá trình tạo chirp, quá trình bù trừ chirp, cấu trúc buồng cộng hưởng và đồng bộ mode bị động của laser màu CPM). - Tìm hiểu về xung secant-hypebole, ảnh hưởng của chirp đối với xung dạng Super Gauss trong buồng cộng hưởng laser. - Khảo sát ảnh hưởng của chirp đối với sự biến đổi xung dạng secant – hyperbole qua môi trường khuếch đại trong buồng cộng hưởng laser CP. - Ảnh hưởng của chirp đối với dạng xung secant – hyperbole khi đi qua môi trường hấp thụ bão hoà và môi trường khuếch đại trong buồng cộng hưởng laser CPM.. - Phi tuyến đối. - Buồng cộng hưởng. - Sự phát triển của laser xung cực ngắn đã góp phần rất quan trọng trong thông tin quang. - Vì vậy nghiên cứu về xung cực ngắn là một vấn đề cần thiết.. - Khi xung sáng truyền trong môi trường phi tuyến sẽ bị tác động bởi hiện tượng tán sắc vận tốc nhóm ( GVD) và tự biến điệu pha (SPM) làm mở rộng dải phổ đồng thời còn làm xung bị méo dạng tín hiệu khi lan truyền. - Để hiểu rõ về các quá trình biến đổi xung sáng trên đường truyền thì việc khảo sát ảnh hưởng của tán sắc, các hiệu ứng phi tuyến đặc biệt là ảnh hưởng của chirp tần số đối với xung là rất quan trọng.. - Thực nghiệm đã chứng tỏ dùng phương pháp khóa mode bị động của laser màu để thu được xung cực ngắn bằng cách dùng nguồn bơm là laser ngắn cỡ fs kết hợp với buồng cộng hưởng dạng vòng và sử dụng kết hợp với chất hấp thụ bão hòa đặt bên trong buồng cộng hưởng.. - Đã có nhiều tác giả nghiên cứu về đề tài ảnh hưởng của chất hấp thụ bão hòa và môi trường khuếch đại đối với sự rút ngắn xung khi không có chirp. - Vì vậy để thấy được sự ảnh hưởng của chirp lên dạng xung như thế nào, tôi đã lựa chọn khảo sát vấn đề này với xung Secant – hyperbole.. - Chương 1: Sự tạo thành xung cực ngắn Chương 2: Laser màu xung cực ngắn. - Chương 3: Ảnh hưởng của chirp đối với xung dạng Secant – Hyperbole khi đi qua môi trường khuếch đại và hấp thụ bão hoà trong buồng cộng hưởng CPM. - Trong chương I tôi khảo sát sự tạo thành xung cực ngắn.. - Cả hai nguyên tắc này đều sử dụng cơ chế biến điệu trong buồng cộng hưởng và dẫn đến nhiều phương pháp phát xung laser cực ngắn khác nhau.. - Nguyên tắc biến điệu độ phẩm chất với các phương pháp như: quay gương, khoá điện quang, sử dụng các chất màu hấp thụ bão hoà. - Độ phẩm chất Q đo sự mất mát trong buồng cộng hưởng, độ phẩm chất càng cao thì độ mất mát trong buồng cộng hưởng càng thấp. - Quá trình có xung cực ngắn được phát ra khi có sự chọn lựa hệ số Q của buồng cộng hưởng gọi là “biến điệu độ phẩm chất”.. - Phương pháp sử dụng các chất màu hấp thụ bão hoà. - Phương pháp này là biến điệu sự mất mát bằng cách dùng một bộ điều biến đặt bên trong buồng cộng hưởng. - Về thực nghiệm có nhiều phương pháp khoá mode bị động, chúng tôi chỉ mô tả phương pháp sử dụng khá phổ biến đó là dùng chất hấp thụ bão hoà. - Sử dụng một bộ hấp thụ bão hoà đặt trong buồng cộng hưởng laser để thực hiện đồng bộ mode biên độ bị động.. - Trong chương II chúng tôi khảo sát laser màu xung cực ngắn Hoạt chất cho laser màu. - Quá trình tạo chirp Quá trình bù trừ chirp Cấu trúc buồng cộng hưởng. - Đồng bộ mode bị động của laser màu CPM. - Trong chương III khảo sát ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP ĐỐI VỚI XUNG DẠNG SECANT-HYPERBOLE TRONG BUỒNG CỘNG HƯỞNG LASER CPM. - Xung secant-hypebole. - Một dạng xung được quan tâm đặc biệt là xung dạng secant – hyperbole xuất hiện tự nhiên trong sợi quang soliton và xung phát ra từ một vài laser khoá mode. - (3.1) Ở đây C là thông số chirp.. - Xung secant – hyperbole không có chirp. - Nhận xét: Khi xung secant – hyperbole không có chirp đi qua môi trường chất hấp thụ bão hoà thì cường độ xung ra tăng lên và xung ra được nén lại so với xung vào.. - Xung secant – hyperbole có chirp. - Nhận xét: Khi đi qua chất hấp thụ bão hoà trong buồng cộng hưởng, xung dạng secant – hyperbole có chirp tuyến tính đã cho thấy những kết quả sau:. - Không có sự thay đổi các yếu tố khảo sát như độ rộng xung vào, độ rộng. - xung ra, cường độ xung vào, xung ra giữa upchirrp và downchirrp với cùng tham số chirp.. - Khi tăng tham số chirp C thì xuất hiện thêm nhiều xung phụ ở 2 bên xung chính, C càng lớn số xung phụ tăng lên càng nhiều, và cường độ xung phụ càng cao.. - Khi tham số chirp C tăng thì độ rộng xung chính ra và xung chính vào thu hẹp dần.. - Tỉ số giữa độ rộng xung ra trên độ rộng xung vào ra. - thay đổi không theo quy luật khi tham số chirp tăng nhưng luôn dao động xung quanh giá trị 1.. - Tỉ số giữa độ rộng xung chính ra và độ rộng xung chính vào. - Khi C tăng thì cường độ xung ra giảm dần nhưng cường độ xung ra luôn lớn hơn cường độ xung vào với bất kì tham số chirp nào.. - Chirp phi tuyến. - Khi C tăng thì cường độ xung ra giảm dần nhưng cường độ xung ra luôn. - lớn hơn cường độ xung vào với bất kì tham số chirp nào.. - Khi tính phi tuyến của chirp tăng thì tỉ số ra. - Với chirp tuyến tính thì tỉ số trên giảm nhanh, còn với chirp phi tuyến dạng ct 2 thì tỉ số trên giảm chậm, với cùng tham số chirp.. - Khi xung tương tác trong môi trường hấp thụ, các xung bị làm giảm dốc mặt trước của xung đồng thời đỉnh xung cũng được khuếch đại ( do tác dụng của hai xung trong chất hấp thụ bão hoà). - Thời gian và cường độ của xung thay đổi khi thay đổi tham số chirp.. - Hơn nữa do đặc tính của chất hấp thụ bão hoà đó là: khi cường độ ánh sáng tăng lên thì khả năng hấp thụ của nó giảm đi, vì vậy phần đỉnh xung sẽ ít bị hấp thụ hơn so với phần mép của xung, do đó làm xuất hiện một chế độ mà ở đó chỉ có trung tâm của xung (đỉnh xung) là gần như cho đi qua hoàn toàn, phần sườn xung cho đi qua ít hơn.. - Mặt khác sự tạo thành sóng giao thoa (do sự cộng hưởng) nhờ hai xung tương tác lẫn nhau trong hấp thụ bão hoà, sẽ làm cho đỉnh các xung tăng lên, do vậy tác dụng của hiệu ứng này càng lớn, các xung sẽ được rút ngắn hơn so với trường hợp xung secant – hyperbol không chirp.. - Đối với dạng xung secant – hyperbole có chirp tuyến tính và phi tuyến, do ảnh hưởng của chirp, xung vào và xung ra xuất hiện thêm nhiều xung phụ ở hai bên xung chính, cường độ xung giảm dần khi tăng dần tham số chirp, và chirp phi tuyến làm mở rộng xung lớn hơn chirp tuyến tính khi xét với cùng tham số chirp C.. - Khảo sát ảnh hưởng của chirp đối với sự biến đổi xung dạng secant – hyperbole qua môi trường khuếch đại trong buồng cộng hưởng laser CPM.. - Nhận xét: Khi đi qua môi trường khuếch đại trong buồng cộng hưởng, xung dạng secant – hyperlole có chirp tuyến tính đã cho thấy những kết quả sau:. - Không có sự thay đổi các yếu tố khảo sát như độ rộng xung vào, xung ra, cường độ xung vào, xung ra giữa upchirp và downchirp với cùng tham số chirp.. - Khi tăng tham số chirp xuất hiện thêm nhiều xung phụ ở hai bên xung chính, C càng lớn thì số xung phụ càng nhiều.. - tỉ số giữa độ rộng xung ra trên độ rộng xung vào ra. - Càng tăng C thì cường độ xung ra càng giảm, nhưng cường độ xung ra lớn hơn so với cường độ xung vào đối với bất kì tham số chirp nào.. - Tỉ số giữa độ rộng xung chính ra và độ rộng xung chính vào giảm dần. - Nhận xét: Khi đi qua chất hấp thụ bão hoà trong buồng cộng hưởng, xung dạng secant – hyperbole có chirp phi tuyến đã cho thấy những kết quả sau:. - Khi tham số chirp C tăng, xuất hiện thêm nhiều xung phụ ở hai bên xung chính, và cường độ xung phụ cũng tăng lên, C càng lớn thì số xung phụ càng nhiều.. - quy luật nhưng thường luôn lớn hơn 1 chứng tỏ xung ra bị mở rộng với nhiều giá trị của C.. - C càng lớn thì cường độ xung càng giảm, nhưng cường độ xung ra giảm. - chậm hơn so với trường hợp chirp tuyến tính và luôn lớn hơn cường độ xung vào đối với bất kì tham số chirp nào.. - Độ rộng của xung chính ra và xung chính vào thì giảm dần.. - Kết luận: Như vậy, khi xung đến môi trường khuếch đại thì mặt trước của xung được khuếch đại mạnh. - Cường độ xung ra giảm dần khi tham số chirp tăng, chirp phi tuyến làm mở rộng xung nhiều hơn là chirp tuyến tính.. - Ảnh hưởng của chirp đối với dạng xung secant – hyperbole khi đi qua môi trường hấp thụ bão hoà và môi trường khuếch đại trong buồng cộng hưởng laser CPM. - quy luật nhưng thường luôn nhỏ hơn 1 chứng tỏ xung ra bị nén lại với nhiều giá trị của C.. - C càng lớn thì cường độ xung càng giảm, nhưng luôn lớn hơn cường độ xung vào đối với bất kì tham số chirp nào.. - tăng dần lên khi tham số chirp C tăng lên chứng tỏ xung được mở rộng ra. - Độ rộng của xung chính ra và xung chính vào thì giảm dần nhanh.. - Kết luận: Nếu chỉ xét ảnh hưởng của môi trường khuếch đại và hấp thụ thì có thể tính toán được số lần cần thiết xung phải đi trong buồng cộng hưởng để đạt được xung ra có thời gian femto giây.. - Với trường hợp xung secant – hyperbole không có chirp, tỉ lệ thời gian xung tương đối với mỗi lần xung đi qua rút ngắn xuống còn 0.8205 và tỉ lệ này coi như không đổi cho mỗi lần tiếp theo. - Giả sử lần đầu tiên, xung được tạo ra từ laser màu liên tục bơm vào trong buồng cộng hưởng cỡ s (10 -6 s) (xấp xỉ thời gian hồi phục ngang), thì để đạt được cỡ fs (10 -15 s) thì phải rút ngắn thời gian xung đi 10 9 lần.. - Nhưng kết quả thực nghiệm cho thấy với buồng cộng hưởng loại này thì thời gian xung đạt được chỉ ngắn cỡ vài chục femto giây, chứng tỏ việc rút ngắn xung là có giới hạn. - Vì khi xung càng rút ngắn thì sẽ xuất hiện các hiệu ứng phi tuyến và làm ảnh hưởng đến hình dạng xung, đó là tán sắc vận tốc nhóm, sự tự biến điệu pha, tán xạ Raman và các ảnh hưởng của các yếu tố khác.. - Trong quá trình lan truyền trong môi trường phi tuyến sẽ xảy ra trường hợp khi đó các hiệu ứng phi tuyến này sẽ cân bằng nhau lúc này xung sẽ truyền với hình dạng không đổi. - Với mục tiêu ban đầu là nghiên cứu sự ảnh hưởng của chirp phi tuyến đối với xung dạng Secant – hyperbole trong buồng cộng hưởng laser màu dạng vòng sử dụng chất hấp thụ bão hòa và trong môi trường khuyếch đại khi xem xét trong trường hợp có chirp, chirp tuyến tính, chirp phi tuyến chúng tôi đã thu được một số các kết quả chính như sau:. - Từ các biểu thức tổng quát thu được cho dạng xung sau khi hai xung tương tác lẫn nhau trong chất hấp thụ bão hòa cũng như khi xung đi qua môi trường khuếch đại, chúng tôi đã sử dụng phương pháp số cho tính toán và mô phỏng các kết quả đối với xung dạng secant – hyperbole không chirp và có chirp khi lần lượt đi qua các môi trường cũng như đồng thời đi qua cả hai môi trường.. - Từ các tính toán và mô phỏng gần đúng cho dạng xung secant – hyperbole không có chirp, chúng tôi nhận thấy:. - Khi xung đi qua môi trường hấp thụ bão hòa, mặt trước của xung được rút ngắn, còn mặt sau của xung được khuếch đại lên.. - Khi xung đi qua môi trường khuếch đại, mặt trước của xung được rút ngắn, còn mặt sau của xung được khuếch đại lên.. - Khi xung đi qua cả hai môi trường hấp thụ bảo hòa và khuyếch đại, phần trung tâm xung được khuếch đại lên, thời gian xung được rút ngắn.. - Khi đi qua chất hấp thụ bảo hòa mặt trước của xung bị dốc hơn xung vào, mặt sau của xung được khuếch đại lên, thời gian xung được rút ngắn.. - Khi đi qua môi trường khuếch đại, mặt trước của xung được khuếch đại lên, thời gian xung cũng được rút ngắn với một số trường hợp của C.. - Khi đi qua cả chất hấp thụ bão hòa và môi trường khuếch đại, trung tâm xung được khuếch đại lên, cường độ xung ra tăng lên so với cường độ xung vào, đồng thời thời gian xung cũng được rút ngắn với một số trường hợp của C.. - Không có sự khác biệt giữa upchirp và downchirp với cùng một dạng xung vào và xung ra.. - Khi tăng tham số chirp C, số xung phụ ở hai bên xung chính tăng lên. - Số xung phụ trong trường hợp chirp phi tuyến lớn hơn số xung phụ trong trường hợp chirp tuyến tính với cùng một tham số chirp.. - Chirp phi tuyến làm mở rộng xung hơn chirp tuyến tính.. - Cường độ xung ra trong trường hợp chirp phi tuyến thường lớn hơn cường độ xung ra trong trường hợp chirp tuyến tính khi xét với cùng một tham số chirp C.. - Chirp phi tuyến bậc càng cao thì càng làm mở rộng xung. - Cường độ xung ra càng lớn với cùng tham số chirp.Và số xung phụ tăng lên càng nhiều. - Trên đây là một số kết quả nghiên cứu mà chúng tôi đã thu được, tuy nhiên còn nhiều vấn đề về xung secant – hyperbole có chirp cần được nghiên cứu có giá trị trong thực tiễn như các vấn đề truyền xung trong thông tin quang gồm: khảo sát xung truyền trong sợi quang đơn mode, hệ số mở rộng xung theo khoảng cách truyền với các tham số chirp khác nhau,. - ngắn qua môi trường phi tuyến trong buồng cộng hưởng vòng”, Luận án tiến sĩ vật lý, Trường Đại học Vinh.. - Cao Thành Lê (2001), “Khảo sát ảnh hưởng của các phân tử, nguồn bơm và buồng cộng hưởng đến hoạt động của laser màu”, Luận án tiến sĩ Vật lý, Đại học Vinh.