Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)

Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)Ảnh hưởng của sự định hướng mô men lưỡng cực điện và pha của laser lên đặc trưng lưỡng ổn định quang (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

- -

LÊ THỊ MINH PHƯƠNG

ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ĐỊNH HƯỚNG MÔ MEN LƯỠNG CỰC ĐIỆN VÀ PHA CỦA LASER LÊN ĐẶC TRƯNG LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG HỌC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ

NGHỆ AN, 2018

ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

- -

LÊ THỊ MINH PHƯƠNG

ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ĐỊNH HƯỚNG MÔ MEN LƯỠNG CỰC ĐIỆN VÀ PHA CỦA LASER LÊN ĐẶC TRƯNG LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG HỌC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ

Chuyên ngành: QUANG HỌC

Mã số: 9440110

Người hướng dẫn khoa học: 1 GS.TS Đinh Xuân Khoa

2 PGS.TS Nguyễn Huy Bằng

NGHỆ AN, 2018

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung của bản luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Đinh Xuân Khoa và PGS.TS Nguyễn Huy Bằng Các kết quả trong luận án là trung thực và được công bố trên các tạp chí khoa học trong nước và quốc tế

Tác giả luận án

Lê Thị Minh Phương

iv

LỜI CẢM ƠN

Luận án được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Đinh Xuân Khoa và PGS.TS Nguyễn Huy Bằng Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến tập thể thầy giáo hướng dẫn - những người đã tận tình giúp tôi nâng cao kiến thức và tác phong làm việc bằng tất cả sự mẫu mực của người thầy và tinh thần trách nhiệm của người làm khoa học

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Lê Văn Đoài cùng quí thầy giáo Trường Đại học Vinh về những ý kiến đóng góp khoa học bổ ích cho nội dung luận

án, tạo điều kiện tốt nhất trong thời gian tôi học tập và thực hiện nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Sài Gòn đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho việc học tập và nghiên cứu của tôi trong những năm qua

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè

đã quan tâm, động viên và giúp đỡ để tôi hoàn thành bản luận án này

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận án

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH

DÙNG TRONG LUẬN ÁN

EIT Electromagnetically Induced Transparency – Sự trong suốt cảm ứng điện từ

xạ tự phát

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN

sáng

vii

viii

nguyên tử (viết tắt: độ lệch tần số)

số dịch chuyển nguyên tử

chuyển nguyên tử

điều khiển

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

1.1 Sơ đồ ba mức năng lượng được kích thích bởi trường laser dò p và laser

điều khiển ctheo cấu hình bậc thang (a), cấu hình lambda (b) và cấu hình chữ

V (c)

1.2 Hai kênh dịch chuyển từ trạng thái |1 tới trạng thái |2 tạo thành EIT

1.3 Công tua hấp thụ (a) và tán sắc (b): đường liền nét ứng với khi có trường

laser điều khiển, còn đường đứt nét ứng với khi không có trường laser điều khiển

1.4 Phép đo thực nghiệm giá trị hệ số phi tuyến Kerr khi có EIT (đường chấm

vuông) và khi không có EIT (đường chấm tròn), ∆p là độ lệch tần số của trường laser dò

1.5 Hệ quang học có hệ số truyền qua là hàm của cường độ tín hiệu ra

1.6 (a) Sự phụ thuộc của (Ir) vào Ir, (b) Đường đặc trưng cường độ vào – ra,

(c) Đường đứt nét đặc trưng không ổn định

1.7 Sự phụ thuộc của hệ số truyền qua  vào chiết suất của môi trường phi

tuyến

tử có chiều dài L Gương M3 và M4 phản xạ toàn phần (R = 1) Cường độ trường tới và trường truyền qua tương ứng là I

p

E và T

p

E

1.10 Trường điện từ trong buồng cộng hưởng F-P với hai gương phẳng

1.11 Đồ thị lưỡng ổn định quang hấp thụ với các giá trị C khác nhau

1.12 Chu trình trễ của lưỡng ổn định quang hấp thụ

1.13 Các mức năng lượng tinh tế và siêu tinh tế của nguyên tử 87Rb

2.1 Giao thoa kế Mach-Zehnder phi tuyến dạng vòng có hai gương (M3, M4) và

hai bản chia P1 và P2, và mẫu nguyên tử có chiều dài L Gương M3 và M4

2.2 Sơ đồ ba mức năng lượng cấu hình lambda

2.3 Sự biến thiên của hệ số phi tuyến Kerr n 2 theo p tại nhiệt độ T = 300K khi

c = 0 và c = 0 (đường gạch gạch), c = 272MHz (đường liền nét) Đường chấm chấm mô tả hệ số hấp thụ

2.4 (a) Sự biến thiên của hệ số phi tuyến Kerr n 2 theo c khi p = -7 MHz và

c = 0; (b) Sự biến thiên của n 2 theo c khi p = 0 và c = 272 MHz Nhiệt độ môi trường khí nguyên tử là T = 300 K

2.5 (a) Đồ thị lưỡng ổn định quang tại một số giá trị của p (b) Sự biến thiên

của hệ số phi tuyến Kerr n 2 theo độ lệch tần sốp Các tham số khác được sử dụng là c = 60 MHz, =c 0và T = 300 K

2.6 Sự phụ thuộc độ rộng lưỡng ổn định theo độ lệch tần số trường laser dò Các

tham số khác được sử dụng là c = 60 MHz,  =c 0và T = 300 K

2.7 (a) Sự phụ thuộc của lưỡng ổn định quang vào độ lệch tần số chùm laser

điều khiển khi c = 60 MHz, p = -5 MHz và T = 300 K (b) Sự biến đổi phi tuyến Kerr theo độ lệch tần số chùm laser điều khiển

2.8 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo độ lệch tần số trường laser

điều khiển

khiển (b) Sự biến đổi phi tuyến Kerr theo cường độ trường laser điều khiển Các tham số khác được chọn là: c = 0, p = -2 MHz và T = 3 00K

2.10 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo cường độ trường laser điều

khiển Các tham số khác được chọn là: c = 0, p = -2 MHz và T = 300 K

2.11 (a) Sự phụ thuộc của lưỡng ổn định quang vào nhiệt độ (b) Sự biến đổi phi

tuyến Kerr theo nhiệt độ Các tham số được chọn là c = 0, p = -2 MHz và

c = 60 MHz

2.12 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo nhiệt độ của môi trường khí

xi

nguyên tử khi c = 0, p = -2 MHz và c = 60 MHz

3.1 (a) Sơ đồ hệ nguyên tử ba mức năng lượng cấu hình lambda được kích thích

bởi trường laser dò và trường laser điều khiển (b) Sự định hướng giữa hai

mô men lưỡng cực điện d12 và d23 khi không trực giao

3.2 (a) Đồ thị ba chiều của lưỡng ổn định quang theo p (b) Đồ thị lưỡng ổn

định quang tại một số giá trị của tham số p Các tham số được sử dụng là

c = 4, c = 0, C = 80,  = 0 và  =p 4

3.3 Đồ thị hấp thụ của trường laser dò khi có mặt SGC Các tham số sử dụng

trong Hình 3.3 tương tự như Hình 3.2

3.4 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo tham số p Các tham số được

sử dụng là c = 4, c = 0, C = 80,  = 0 và  =p 4

3.5 (a) Đồ thị ba chiều của lưỡng ổn định quang theo độ lệch pha  (b) Đồ thị

lưỡng ổn định quang tại một số giá trị của độ lệch pha  Các tham số được sử dụng là c = 4, c = 0, C = 80, p = 0,9 và  p = 4

3.6 Đồ thị hấp thụ của trường laser dò như là hàm của độ lệch pha giữa trường

laser dò và trường laser điều khiển Các tham số được sử dụng là c = 4,

c = 0, C = 80, p = 0,9 và  p = 4

3.7 (a) Đồ thị ba chiều của lưỡng ổn định quang theo độ lệch tần số trường laser

dò (b) Đồ thị lưỡng ổn định quang tại một số giá trị của độ lệch tần số trường laser dò p Các tham số được sử dụng là c = 4,  =c 0, C = 80,

0

 = và p = 0,9

3.8 So sánh đặc trưng lưỡng ổn định quang khi p = 0 (đường liền nét) và p = 0,9

(đường đứt nét) Các thông số được sử dụng là c = 4, c = 0, C = 80,

0

 =

3.9 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo độ lệch tần số trường laser dò

3.10 (a) Đồ thị ba chiều của lưỡng ổn định quang theo độ lệch tần số trường laser

điều khiển (b) Đồ thị lưỡng ổn định quang tại một số giá trị của độ lệch tần

xii

số trường laser điều khiển c Các tham số được sử dụng là c = 4, p = 0,

C = 80,  = 0 và p = 0,9

3.11 So sánh đặc trưng lưỡng ổn định quang khi p = 0 (đường liền nét) và p = 0,9

(đường đứt nét) Các thông số được sử dụng là c = 4, c = 0, C = 80,

0

 =

3.12 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo độ lệch tần số trường laser

điều khiển c

3.13 (a) Đồ thị ba chiều của lưỡng ổn định quang theo cường độ trường laser

điều khiển (b) Đồ thị lưỡng ổn định quang tại một số giá trị của cường độ trường laser điều khiển c Các tham số được sử dụng là c = 0, p = 4 ,

C = 80,  = 0 và p = 0,9

3.14 So sánh đặc trưng lưỡng ổn định quang khi p = 0 (đường liền nét) và p = 0,9

(đường đứt nét) Các thông số được sử dụng là c = 0, p = 4 , C = 80,

0

 =

3.15 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo tần số Rabi trường laser điều

khiển

3.16 (a) Đồ thị ba chiều của lưỡng ổn định quang theo tham số liên kết C (b) Đồ

thị lưỡng ổn định quang tại một số giá trị của tham số liên kết C Các tham

số được sử dụng là c = 0, p = 4, c = 4,  = 0 và p = 0,9

3.17 Sự phụ thuộc của độ rộng lưỡng ổn định theo tham số liên kết C

3.18 Đường cong lưỡng ổn định quang tại  =31 0, 003 (đường đứt nét) và

 = (đường liền nét) với các giá trị khác nhau của cường độ trường laser điều khiển, c = 1 (a) and c = 8 (b) Các tham số khác là c = 0, p =

4, p = 0,9 và C = 80

xiii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 Một số thuộc tính vật lý của 87Rb

2 Các tính chất quang học của 87Rb ứng với dịch chuyển D1 (52S1/2 - 52P1/2)

3 Các tính chất quang học của 87Rb ứng với dịch chuyển D2 (52S1/2 - 52P3/2)

P2.1 Chuyển đổi các đại lượng điện từ giữa hệ đơn vị SI và Gauss [2]

P2.2 Các hằng số vật lý trong hệ đơn vị SI và hệ đơn vị Gauss [2]

xiv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH DÙNG TRONG LUẬN ÁN v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiii

MỤC LỤC xiv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG 7

1.1 Ma trận mật độ 7

1.1.1 Phương trình ma trận mật độ 7

1.1.2 Các quá trình phân rã 11

1.1.3 Liên hệ giữa độ cảm điện và phần tử ma trận mật độ 12

1.2 Tăng cường phi tuyến của môi trường EIT 13

1.2.1 Hệ số phi tuyến Kerr 13

1.2.2 Hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ 15

1.2.3.Tăng cường phi tuyến Kerr 17

1.3 Nguyên lý lưỡng ổn định quang 18

1.3.1 Hiện tượng lưỡng ổn định quang 18

1.3.2 Điều kiện để xảy ra hiệu ứng lưỡng ổn định quang 21

1.4 Mô hình nguyên tử hai mức năng lượng 23

1.4.1 Hệ nguyên tử hai mức năng lượng 23

1.4.2 Lý thuyết trường trung bình 30

1.5 Lưỡng ổn định quang hấp thụ 31

1.5.1 Mô hình của lưỡng ổn định quang hấp thụ 31

1.5.2 Lý thuyết trường trung bình cho lưỡng ổn định quang hấp thụ 34

1.6 Cấu trúc phổ của nguyên tử 87Rb 36

1.6.1 Cấu trúc tinh tế của 87Rb 36

1.6.2 Cấu trúc siêu tinh tế của 87Rb 39

1.6.3 Các tính chất vật lý và quang học của nguyên tử 87Rb 41

Luận án đủ ở file: Luận án full