PHÁT XUNG QUANG học đa sắc BẰNG PHƢƠNG PHÁP RAMAN TRỘN bốn SÓNG

+ Ít bị tán sắc hơn môi trường chất rắn+ Xung đối Stoke có băng thông rộng hơntử ngoại sâu tới vùng khả kiến Các xung đối Stoke phát ra từ quá trình Raman – trộn bốn sóng sử dụng xung b

ĐỀ TÀI: PHÁT XUNG QUANG HỌC

ĐA SẮC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

RAMAN-TRỘN BỐN SÓNG

Lễ bảo vệ luận văn Thạc sĩ khoa học

Phan Đình Thắng

Chuyên ngành: Quang học, khoa Vật lý, trường ĐH Khoa học tự nhiên, ĐHQGHN

Hà nội, ngày 09 tháng 08 năm 2017

Đại học Khoa học tự nhiên

Môi trường phi tuyến

3 2

2500 5000 7500 10000 12500 15000 17500 20000 22500 25000

as2 as1

Giản đồ vec tơ sóng quá trình Raman – trộn bốn sóng

Hiệu suất phát vạch đối Stoke

as k k

k 1  2 

s p

asm m k mk

k  (  1 ) 

Quá trình Raman-trộn bốn sóng (FWRM)

II PHƯƠNG PHÁP RAMAN – TRỘN BỐN SÓNG

PHÁT XUNG QUANG HỌC ĐA SẮC

CaF2Xung cơ bản

400 nm

800 nm

267 nm, 20 fs

laser Ti:sapphire (800 nm, 50 fs, 1 kHz)Hiệu suất ∼3.8% λ0 = 257 nm – 277 nm,

+ Ít bị tán sắc hơn môi trường chất rắn

+ Xung đối Stoke có băng thông rộng hơn(tử ngoại sâu tới vùng khả kiến)

Các xung đối Stoke phát ra từ quá trình Raman – trộn bốn sóng sử dụng xung

bơm 800 nm và xung Stoke 1200 nm trong khí hydro 7

II PHƯƠNG PHÁP RAMAN – TRỘN BỐN SÓNG

PHÁT XUNG QUANG HỌC ĐA SẮC

Môi trường khí

1 Thí nghiệm với hai xung bơm và xung Stoke trong vùng hồng ngoại gần

M

M

M M

M M

M M

2 Thí nghiệm với ba xung bơm

Xung bơm: λbơm = 800 nm, 285 µJ,

M

M M

M

M M

3 Thí nghiệm với hai xung bơm và xung Stoke trong vùng tử ngoại

Xung bơm: λbơm = 400 nm, 215 µJ, 46 fs, 1kHzXung Stoke: λStoke = 480 nm, 160 µJ, 50 fs, 1kHz

Gương cầu phản xạ CM: f = 1000 mm, sợi quang rỗng l = 250 mm, a = 140 µm

Solstice laser,

800 nm, 5,6

mJ, 35 fs, 1 kHz

NirUvis Topas Prime

M M

M BS

M M

M

M M

Raman – Trộn bốn sóng trong ống khí hydro kín

0.02 0.04 0.06 0.08

1.95 atm, gương cầu phản xạ có tiêu cự f = 750 mm.

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1 Hiệu suất phát Raman – Trộn bốn sóng phụ thuộc vào áp suất môi trường

11

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 0.0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

1.1

P2 AS1 AS2 AS3 AS4 AS5 AS6 AS7 AS8

Raman – Trộn bốn sóng trong ống khí hydro kín

1 Hiệu suất phát Raman – Trộn bốn sóng phụ thuộc vào áp suất môi trường

1 atm 0.5 atm 0.1 atm 0.04 atm

Hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ xung bơm sang các

xung Raman đối Stoke phụ thuộc theo áp suất

Xung bơm Năng lượng Công suất

1200 nm 208.7 µJ 208.7 mW

Raman – Trộn bốn sóng trong ống khí hydro kín

1 Hiệu suất phát Raman – Trộn bốn sóng phụ thuộc vào áp suất môi trường

Xung đối Stoke Năng lượng [µJ]

Raman – Trộn bốn sóng trong sợi quang rỗng chứa khí hydro

1 atm 0.5 atm 0.05 atm

10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

P2 AS1 AS2 AS3 AS4 AS5

Cường độ các xung đối Stoke và

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Xung bơm Trước sợi quang rỗng Sau sợi quang rỗng Hiệu xuất kết nối

Hiệu suất phát của các xung đối

Stoke phụ thuộc vào áp suất

Raman – Trộn bốn sóng trong sợi quang rỗng chứa khí hydro

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Raman – Trộn bốn sóng trong sợi quang rỗng chứa khí hydro sử

dụng ba xung 800 nm, 1200 nm và xung dò 200 nm

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Phổ xung đối Stoke: đường màu đỏ quá trình

FWRM sử dụng xung bơm 800 nm, xung Stoke

1200 nm và xung dò 200 nm với áp suất 1.1

Cường độ xung đối Stoke bậc nhất ở bước sóng 187 nm phụ thuộc vào áp

800 600 400 200 187

219 243

267 300

343

nm 480

Raman – Trộn bốn sóng trong sợi quang rỗng chứa khí hydro sử

560 580 600 620 640 0

1 atm 0.75 atm 0.5 atm 0.25 atm 0.04 atm

2000 4000 6000

8000

2 atm 1.75 atm 1.5 atm 1.25 atm

1 atm 0.75 atm 0.5 atm 0.25 atm 0.04 atm

2 Tác động của tự điều biến pha (SPM) và điều biến pha chéo (XPM) tới quá trình FWRM

Hiệu ứng SPM của các xung bơm truyền qua môi trường phi tuyến

Sự mở rộng phổ của xung bơm 400 nm do hiệu ứng SPM phụ thuộc vào áp suất môi

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2 Tác động của tự điều biến pha (SPM) và điều biến pha chéo (XPM) tới quá trình FWRM Hiệu ứng SPM của các xung bơm truyền qua môi trường phi tuyến

20 40 60 80 100

2 Tác động của tự điều biến pha (SPM) và điều biến pha chéo (XPM) tới quá trình FWRM Hiệu ứng SPM và XPM của các xung bơm truyền qua môi trường phi tuyến

1.2 SPM and XPM of 400 nm and 480 nm at 1.0 atm

only SPM of 400 nm and 480 nm at 1 atm SPM and XPM of 400 nm and 480 nm at 2.0 atm

480 nm.

22

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

V KẾT LUẬN

1 Phát được các xung laser đa sắc trong dải bước sóng từ tử ngoại sâu tới vùng khả kiến bằng phương pháp Raman – trộn bốn sóng

sử dụng cặp xung bơm 800 nm và xung Stoke 1200 nm được hội

tụ trong ống khí và sợi quang rỗng chứa khí hydro.

2 Hiệu suất chuyển đổi năng lượng xung đối Stoke bậc nhất trong trường hợp ống khí chứa hydro đạt cao nhất 26.2 % ở áp suất 1.85 atm, trong trường hợp sợi quang rỗng chứa hydro cao hơn với 27.27 % ở áp suất 1.5 atm.

3 Phát xung laser đa sắc trong vùng tử ngoại chân không bằng phương pháp Raman – trộn bốn sóng trong môi trường khí hydro

sử dụng xung bơm 800 nm, xung Stoke 1200 nm và xung dò 200

nm Xung đối Stoke bậc nhất phát ở bước sóng 187 nm với hiệu suất chuyển đổi năng lượng khoảng 17 % năng lượng xung dò ở

áp suất 1.5 atm.

V KẾT LUẬN

bơm sang các xung đối Stoke do hiện tượng SPM và XPM làm mở rộng phổ xung bơm theo áp suất khí hydro và công suất xung bơm và xung

mạnh hơn các xung bơm trong vùng hồng ngoại

bốn sóng trong ống khí chứa hydro ở áp suất 2 atm, phổ các xung đối

suất 2 atm.

hơn 187 nm.

đối Stoke theo các hướng nhất định

24