SKKN nghiên cứu và đo độ dài của các xung laser cực ngắn trên các hệ đo tự tương quan được chế tạo và hệ đo thương mại femto chrome

Phương pháp đo hàm tự tương quan...12 Chương II: KHẢO SÁT ĐỘ RỘNG XUNG LASER CỰC NGẮN VỚI CÁC HỆ ĐO TỰ CHẾ TẠO VÀ HỆ ĐO THƯƠNG MẠIFEMTO-CHROME...15 2.1.. Để đo lường độ rộng xung laser c

MỤC LỤC

Phần I PHẦN MỞ ĐẦU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Điểm mới của đề tài 2

Phần II NỘI DUNG 3

2.1 Thực trạng của vấn đề mà đề tài 3

2.2 Nội dung đề tài 4

Chương I: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ DÀI XUNG LASER CỰC NGẮN 4

1.1 Phương pháp điện tử để đo xung laser cực ngắn 4

1.1.1 Photodiode 4

1.1.2 Streak Camera 6

1.2 Phương pháp gián tiếp quang học để đo xung laser cực ngắn 9

1.2.1 Phương pháp đo dựa vào sự huỳnh quang hấp thụ hai photon 10

1.2.2 Phương pháp đo hàm tự tương quan 12

Chương II: KHẢO SÁT ĐỘ RỘNG XUNG LASER CỰC NGẮN VỚI CÁC HỆ ĐO TỰ CHẾ TẠO VÀ HỆ ĐO THƯƠNG MẠIFEMTO-CHROME 15

2.1 Khảo sát độ rộng xung laser khóa mode với hệ đo độ rộng xung laser cực ngắn sử dụng bộ dịch chuyển tịnh tiến 15

2.1.1 Sơ đồ thiết kế hệ đo 15

2.1.2 Kết quả đo độ rộng xung laser cực ngắn 17

2.2 Khảo sát độ rộng xung laser khóa mode với hệ đo tức thời độ rộng xung laser cực ngắn sử dụng cặp gương quay 19

2.2.1 Thiết kế và nguyên lý hệ đo 19

2.2.2 Kết quả đo độ rộng xung laser cực ngắn sử dụng cặp gương quay 21

2.3 Khảo sát đo độ dài xung với hệ đo Femto-Chrome 22

2.3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ 22

2.3.2 Cấu tạo hệ đo Femto-Chrome 24

2.3.3 Khảo sát độ dài xung laser cực ngắn với hệ đo Femto-Chrome 25

2.3.4 Chuẩn hóa hệ đo Femto-Chrome 26

2.4 Đánh giá kết quả đo độ dài xung laser cực ngắn bằng các hệ đo tự chế tạo và hệ đo thương mại Femto-Chrome 28

Phần III KẾT LUẬN 29

3.1 Ý nghĩa của đề tài 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình vẽ

Hình 1.1: Nguyên lý hoạt động của photodiode

Hình 1.2: Cấu tạo của PIN photodiode

Hình 1.3: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của ADP

Hình 1.4: Nguyên tắc hoạt động của ống streak (Hamamatsu) và cơ chế quét.Hình 1.5: Cấu hình cơ bản của hệ Streak camera

Hình 1.6: Sơ đồ đo lường huỳnh quang hấp thụ hai photon

Hình 1.7: Cấu hình cơ bản để đo hàm tự tương quan

Hình 2.1: Sơ đồ cấu hình hệ tự tương quan sử dụng bộ dịch chuyển tịnh tiến.Hình 2.2: Hệ đo xung laser cực ngắn sử dụng bộ dịch chuyển tịnh tiến

Hình 2.3: Kết quả đo độ dài xung laser cực ngắn với hệ đo sử dụng bộ dịchchuyển tịnh tiến

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ đo nhanh độ rộng xung laser cực ngắn

Hình 2.5: Vết tự tương quan giao thoa thu được trên dao động ký

Hình 2.6: Vết tự tương quan cường độ thu được trên dao động ký

Hình 2.7: Nguyên lý hệ đo Femto – Chrome

Hình 2.8: Cấu hình cặp gương quay sử dụng trong hệ Femto-Chrome

Hình 2.9: Bố trí quang học của hệ đo Femto-Chrome

Hình 2.10: Ảnh chụp hệ đo Femto- Chrome

Hình 2.12: Vết tự tương quan đo được với tần số quay 2,5 Hz.

Hình 2.13: Hướng dẫn chuẩn hóa tham số chuyển đổi thời gian của hệ đo

Bảng biểu

Bảng 1.1: Quan hệ giữa  và t đối với một số dạng xung

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VÀ TIẾNG ANH

Ký hiệu Nguyên bản tiếng Anh và nghĩa tiếng Việt

KTP Potassium titalnyl phosphate

cỡ femto giây (10-15 s) và atto giây (10-18 s), chúng ta có thể nắm bắt được sựchuyển động của các electron trong nguyên tử, có thể đo được khoảng thờigian của từng bước phản ứng của quá trình quang hợp, thậm chí có thể điềukhiển các phản ứng hóa học một cách định hướng để tổng hợp các hợp chất

mà bằng các phương pháp khác rất khó đạt được

Để có thể khai thác được hết những ưu điểm của xung quang học cựcngắn mà chúng ta đã nêu ở trên thì việc đo đạc chính xác độ rộng của xung làđiều hết sức quan trọng Để đo lường độ rộng xung laser cực ngắn chúng ta cóthể sử dụng các phương pháp đo trực tiếp bằng các thiết bị điện tử nhưphotodiode, Streak Camera hoặc phương pháp đo gián tiếp sử dụng các kỹthuật quang học

Phương pháp đo trực tiếp: Dùng các thiết bị điện tử có đáp ứng thời gian

đủ nhanh để đo trực tiếp như: photodiode nhanh có thể đo được các xunglaser cỡ từ micro-giây đến vài chục pico-giây hoặc dùng Streak Camera có thể

đo được các xung laser ngắn tới vài trăm femtô giây

Phương pháp đo gián tiếp: Sử dụng các kỹ thuật đo gián tiếp quang họcnhư: kỹ thuật phát hòa ba bậc hai; kỹ thuật đo dựa trên huỳnh quang hấp thụhai photon và kỹ thuật đo tương quan

Xuất phát từ yêu cầu đánh giá độ dài xung laser cực ngắn đã được chếtạo và các nguồn laser cực ngắn thương mại được trang bị tại Viện Vật lý,

chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu và đo độ dài của các xung laser cực ngắn trên các hệ đo tự tương quan được chế tạo và hệ đo thương mại Femto-Chrome”

Mục đích của đề tài: Nghiên cứu phương pháp đo độ rộng xung laser

cực ngắn bằng kỹ thuật đo tương quan Khảo sát độ dài xung laser cực ngắnđược chế tạo tại Viện Vật lý với các hệ đo tự chế tạo và hệ đo thương mạiFemto-Chrome

1.2 Điểm mới của đề tài

Qua nội dung trình bày của đề tài chúng ta biết được các phương pháp

đo độ dài xung laser cực ngắn và tập trung tìm hiểu nguyên lý phép đo độ dàixung laser cực ngắn bằng kỹ thuật đo tương quan

Và đặc biệt thông qua việc Khảo sát độ rộng xung laser cực ngắn vớicác hệ đo tự chế tạo và hệ đo thương mại Femto-Chrome Từ các kết quả đo

độ rộng xung laser cực ngắn với hệ đo tự chế tạo tại Viện Vật lý và với hệ đothương mại Femto-Chrome trên cơ sở đó đánh giá độ chính xác của các hệ đo

tự chế tạo

Phần II NỘI DUNG 2.1 Thực trạng của vấn đề mà đề tài, sáng kiến cần giải quyết.

Trong quá trình thực hiện đề tài bản thân gặp những thuận lợi và khókhăn sau:

* Thuận lợi

Bản thân được sự quan tâm giúp đỡ của ban giám hiệu nhà trường,được nhà trường đầu tư tạo điều kiện cho tôi được đi học, bồi dưỡng chuyênmôn, học tập để nâng cao trình độ nhận thức tại viện hàn lâm hoa học côngnghệ Việt Nam – Viện Vật Lý

Các thành viên trong tổ, nhóm Vật lý luôn quan tâm giúp đỡ, hỗ trợtháo gỡ những vướng mắc liên quan đến đề tài Những kiến thức Vật lý liênquan đến đề tài như chất bán dẫn, ứng dụng của chất bán dẫn như Photodiodehoặc Streak Camera đã được học trong chương trình Vật lý phổ thông nayđược tiến hành làm thí nghiệm nên rất thuận lợi trong quá trình thao tác

Các thầy giáo, cô giáo tại Viện Vật Lý luôn tận tâm giảng dạy vàhướng dẫn nhiệt tình cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành thành sángkiến này

độ chính xác cao, tuy nhiên kỹ thuật thực hiện khá phức tạp

2.2 Nội dung đề tài

Chương I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ DÀI XUNG LASER CỰC NGẮN 1.1 Phương pháp điện tử để đo xung laser ngắn

1.1.1 Photodiode

Các photodiode hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện nội và trên cơ

sở tiếp giáp p–n khi cho hai chất bán dẫn loại P và loại N tiếp xúc nhau.Nguyên lý hoạt động và phân cực cho photodiode được biểu diễn trên hình1.1:

Hình 1.1: Nguyên lý hoạt động của photodiode [1]

Để phân cực cho photodiode ta đưa điện áp ngoài phân cực ngược (cựcdương nối với N, cực âm nối với P) (hình 1.1) Khi đó điện trường ngoài cùngchiều với điện trường nội của lớp tiếp giáp p – n Do vậy, khi chưa có ánhsáng chiếu vào thì dòng điện trong mạch ngoài bằng không Khi có ánh sángchiếu vào miền nghèo, dưới tác dụng của ánh sáng, tại đây xuất hiện các cặpđiện tử - lỗ trống, dưới tác dụng của điện trường các điện tử được hút về phíađiện cực dương (bán dẫn N), các lỗ trống bị hút về phía điện cực âm (bán dẫnP), kết quả xuất hiện dòng điện ở mạch ngoài Thời gian khuếch tán của điện

tử và lỗ trống về phía các điện cực quyết định khả năng đáp ứng về thời giancủa photodiode Để giảm thời gian khuếch tán này chúng ta có thể giảm bềdày vùng nghèo hoặc tăng điệp áp phân cực cho photodiode Tuy nhiên, hiện

+

O-

nay với photodiode có diện tích miền hoạt tính (vùng nghèo) cực nhỏ (vàimicro mét vuông) và điện áp ngược cao thì giới hạn thời gian đáp ứng củaphotodiode nhanh nhất cỡ hàng trăm pico-giây.

Các photodiode được sử dụng phổ biến hiện nay đó là PIN photodiode

và các loại photodiode thác lũ (APD) Cấu tạo của PIN photodiode và APDđược mô tả tương ứng trên hình 1.2 và hình 1.3

Hình 1.2: Cấu tạo của PIN photodiode [1]

Trong đó: I (Intrinsic) là lớp bán dẫn không pha tạp chất hoặc pha vớinồng độ rất thấp

Nguyên lý hoạt động của PIN photodiode giống như photodiodethường p-n Mục đích thêm lớp bán dẫn I là để tăng bề dày vùng nghèo nhằmtăng hiệu suất hấp thụ ánh sáng (tăng hiệu suất chuyển đổi quang điện) củaphotodiode Lớp I càng dày thì hiệu suất lượng tử càng cao nhưng thời giantrôi của các điện tử càng chậm và làm giảm khả năng hoạt động với tốc độcao của PIN

Một loại photodiode khác được sử dụng khá phổ biến đó là photodiodethác lũ (APD) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của photodiode thác lũ đượcbiểu được trên hình 1.3 Quá trình hoạt động của APD như sau: Ánh sáng đivào APD qua lớp p+ rất mỏng Hầu như toàn bộ hấp thụ photon đều xảy ratrong miền nghèo (miền I), miền này là bán dẫn thuần hoặc bán dẫn pha tạpnhẹ Cũng như trong diode tách quang p-n, điện trường trong miền nghèo của

Lớp chống phản xạ

Tiếp xúc (kim loại)

Cách điện (SiO2)Vòng tiếp xúc (kim loại)

NPI

APD điều khiển các lỗ trống và điện tử chuyển động ngược hướng với nhau.Dưới tác động của điện trường phân cực ngược, các lỗ trống trong lớp nàyhướng tới lớp p+, còn các điện tử hướng tới lớp n+ Tại miền nhân, do điện trởsuất của lớp này cao nên hình thành một vùng điện trường lớn tại tiếp giáp p-

n+ Khi đi vào miền này, gặp điện trường lớn, các điện tử - lỗ trống sẽ đượctăng tốc, va đập mạnh vào các nguyên tử của bán dẫn và tạo ra các cặp điện

tử - lỗ trống thứ cấp thông qua quá trình ion hóa do va chạm Các hạt tải điệnthứ cấp qua miền điện trường lớn lại được tăng tốc và chúng có đủ động năng

để tạo ra các cặp điện tử - lỗ trống mới Đó chính là hiệu ứng thác lũ, haycòn gọi là hiệu ứng nhân Quá trình này làm tăng dòng điện bên ngoài vàcũng chính là tăng độ nhạy của APD

Photodiode thác lũ có hiệu suất lượng tử lớn hơn 1, độ khuếch đại caothích hợp cho việc thu các tín hiệu rất yếu Nhược điểm của APD đó là thờigian đáp ứng chậm

Hình 1.3: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của ADP

1.1.2 Streak Camera

Một thiết bị quang điện phức tạp hơn được sử dụng để đo lường xunglaser cực ngắn là Streak Camera Streak Camera là thiết bị dùng để đo lườngcác hiện tượng quang học cực nhanh, nó ghi nhận và hiển thị sự phụ thuộccủa cường độ theo thời gian và vị trí (hay bước sóng) Hiện nay, StreakCamera là thiết bị duy nhất cho phép đo lường trực tiếp các hiện tượng quanghọc cực nhanh với độ phân giải cao [5].

Streak Camera là thiết bị hai chiều, nó có thể được dùng để đo lườngđồng thời hàng chục “kênh” ánh sáng khác nhau Ví dụ, khi sử dụng StreakCamera với máy quang phổ, ta có thể đo được sự thay đổi cường độ ánh sángtới theo thời gian và bước sóng (quang phổ phân giải thời gian); sử dụng cùngvới các thành phần quang học thích hợp khác, ta có thể đo lường sự thay đổicường độ sáng theo thời gian và vị trí (đo lường phân giải không gian và thờigian)

Nguyên tắc hoạt động của Streak Camera được biểu diễn trên hình 1.4.Chùm sáng cần đo (giả sử gồm một chuỗi các xung quang học có cường độkhác nhau và lệch nhau về không gian và thời gian) đi qua một khe hẹp vàđược tập trung trong diện tích ảnh của khe trên photocathode của ống streaknhờ một hệ thống quang học Ánh sáng tới trên photocathode được biến đổithành các photoelectron theo hiệu ứng quang điện ngoài Các xung quang họclần lượt được biến đổi thành các đoàn photoelectron, số photoelectron tỷ lệvới cường độ ánh sáng của một chuỗi xung Các photoelectron được gia tốc

về phía màn ảnh phosphor bởi một điện áp gia tốc khoảng 2 – 5 kV Profilethời gian của các electron phản ánh tiến trình thời gian của cường độ ánh sángtrên khe

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của ống streak được biểu diễn trên hình 1.4

Hình 1.4: Nguyên tắc hoạt động của ống streak (Hamamatsu) (a);

cơ chế quét (b) [2]

Sau khi gia tốc, các photoelectron bay qua giữa hai điện cực của hệthống quét Một điện áp cao được đặt đồng bộ chính xác về thời gian và ánhsáng tới lên các điện cực quét (hình 1.4b) Điện áp này tạo nên một sự quéttốc độ nhanh (các electron được quét từ trên xuống dưới), tốc độ quét đượcchọn tùy theo yêu cầu độ phân giải thời gian cần thiết Trong quá trình quét,các photoelectron đi vào hệ thống quét ở những thời điểm khác nhau bị làmlệch những góc khác nhau theo phương thẳng đứng Sau khi bị làm lệch khỏi

hệ thống quét, các photoelectron đi vào tấm kính vi kênh plate - MCP)

(Micro-channel-(a)

(b)

Khi đi qua tấm vi kênh, số photoelectron được nhân lên vài nghìn lần.Sau đó chúng đập lên màn phosphor Việc sử dụng tấm vi kênh là do yêu cầuhạn chế độ phát xạ của photocathode để giữ điện tích không gian ở mức thấpnhất.

Trên màn phosphor, ảnh huỳnh quang của xung quang học đến sớmnhất sẽ nằm ở vị trí cao nhất, các ảnh khác (ứng với các xung đến chậm hơn)được sắp xếp lần lượt từ trên xuống dưới Như vậy, phương thẳng đứng trên

mà phosphor đóng vai trò là trục thời gian Độ chói của ảnh huỳnh quang tỷ lệvới cường độ các xung quang học Vị trí trên phương ngang của ảnh phosphortương ứng với vị trí ngang của ánh sáng tới Như vậy, Streak Camera đượcdùng để biến đổi sự phân bố cường độ ánh sáng theo thời gian và không gianthành sự phân bố độ chói của ảnh theo không gian trên màn phosphor

Thông thường, trong đo lường các hiện tượng quang học cực nhanhbằng Streak Camera ta cần sử dụng thêm một hệ trigger (trigger section) vàmột hệ đọc kết quả (readout section) Cấu hình cơ bản của toàn bộ hệ nàyđược trình bày trong hình 1.5

Hình 1.5: Cấu hình cơ bản của hệ Streak Camera [2]

Hệ thống đọc kết quả các tác dụng đọc và phân tích ảnh Streak đượctạo ra trên màn phosphor Ảnh Streak thu nhận bởi một Camera độ nhạy cao

và được truyền tới máy tính để xử lý và phân tích Phạm vi ứng dụng củaStreak Camera phù hợp nhất là trong các thí nghiệm phân giải quang phổ thờigian Tuy nhiên, nhờ có độ phân giải thời gian cao, Streak Camera cho phép

đo lường rất tốt các xung laser cực ngắn Độ phân giải của Streak Camerangày càng được nâng cao Hiện nay, các Streak Camera có độ phân giải caonhất của hãng Hamamatsu cho phép đo xung laser cực ngắn đến 100 fs

1.2 Phương pháp gián tiếp quang học để đo xung laser cực ngắn

Hiện nay, một số phương pháp quang học phi tuyến được sử dụng rộngrãi trong các phòng thí nghiệm laser xung ngắn để đo độ dài các xung laser

cực ngắn như: phương pháp phát hòa ba bậc hai, huỳnh quang hấp thụ haiphoton và phương pháp đo tương quan Các phương pháp này được xây dựngtrên hai cơ sở:

+ Hàm tương quan (correlation functions)

+ Sự biến đổi thời gian – không gian của xung laser

1.2.1 Phương pháp đo dựa vào sự huỳnh quang hấp thụ hai photon

Ta biết rằng ánh sáng truyền đi trong chân không với vận tốc 3.108 m/s,tức là trong 1 ps ánh sáng đi được 300 µm Chúng ta gặp nhiều khó khăntrong việc đo chính xác một khoảng thời gian ngắn 1 ps, nhưng lại đo khá dễdàng khoảng cách 300 µm với độ chính xác cao Do vậy, ta tìm cách thay vì

đo thời gian, ta đo khoảng cách mà ánh sáng truyền, đó chính là cơ sở củaphương pháp hấp thụ hai photon (sự biến đổi thời gian – không gian)

Sơ đồ bố trí thực nghiệm của kỹ thuật đo độ rộng xung ngắn bằng quátrình phát huỳnh quang dựa trên hiện tượng hấp thụ hai photon được thể hiệntrên hình 1.6 Một xung laser được tách thành hai xung có cường độ bằngnhau bằng một tấm tách chùm 50/50, sau đó được lan truyền theo hai hướngkhác nhau và đi vào một dung dịch chất màu hữu cơ theo hai hướng ngượcnhau

Dung dịch chất màu được chọn chỉ có thể phát huỳnh quang nhờ sự hấpthụ hai photon ở bước sóng của laser Huỳnh quang hai photon phát ra đượcghi nhận nhờ chụp ảnh vết huỳnh quang bằng máy ảnh có độ phân giải cao

Phân bố cường độ huỳnh quang đo được là một hàm của độ trễ về thờigian giữa hai xung, có thể viết ở dạng như biểu thức [2]:

(1.1)

Trong đó, là hàm tự tương quan bậc 2, τ là thời gian trễ Ưuđiểm của phương pháp huỳnh quang hấp thụ hai photon là sự đơn giản trongcách bố trí hệ đo Phương pháp này cho phép đo các xung đơn hoặc xung có

độ lặp lại thấp Tuy nhiên, phương pháp huỳnh quang hấp thụ hai photon cónhược điểm là độ phân giải không cao và rất khó đạt được độ chính xác cao.

Tỷ số tương phản thực nghiệm của phương pháp huỳnh quang hai photon phụthuộc nhiều vào sự hiệu chỉnh quang học và sự phân chia cường độ chùm tia

Sự hiệu chỉnh không tốt máy ảnh, độ phân giải của phim cũng có thể gây ranhững biến dạng của vết huỳnh quang thu được

Kết quả thu được bằng phương pháp huỳnh quang hai photon khôngchứa đựng thông tin về pha của xung laser được đo và nền không đổi xuấthiện trong kết quả đo làm cho phép đo không nhạy với các tín hiệu có cường

độ nhỏ [2]

Hình 1.6: Sơ đồ đo lường huỳnh quang hấp thụ hai photon [5]

Do những nhược điểm trên, hiện nay phương pháp huỳnh quang hai photon ít được sử dụng trong đo lường xung laser cực ngắn

1.2.2 Phương pháp đo hàm tự tương quan

Nguyên tắc của phương pháp đo hàm tự tương quan

Giả sử có hai tín hiệu được mô tả bởi hai hàm phụ thuộc thời gian F(t)

và F’(t) Nếu ta đã biết một trong hai hàm đó, chẳng hạn hàm F’(t), thông qua việc xác định hàm tương quan (correlation function) G():

chúng ta sẽ xác định được hàm còn lại F(t)

Với các xung laser cực ngắn, người ta dùng xung laser để đo lườngchính nó, vì vậy phương pháp này gọi là phương pháp xác định hàm tự tươngquan

Để thực hiện phép đo, bằng cách nào đó ta tách xung laser cực ngắnthành hai xung giống nhau, chúng truyền đi theo hai đường khác nhau rồi táihợp lại trong một cấu hình giao thoa kế (hình 1.7)

Hình 1.7 Cấu hình cơ bản để đo hàm tự tương quan [2]

a) Hệ đo tự tương quan cường độ (Intensity autocorrelation).

b) Hệ đo tự tương quan giao thoa (Interferometric autocorrelation).

Hàm tương quan và tự tương quan được chia thành nhiều nhóm khácnhau Tuy nhiên, trong phạm vi ứng dụng cho các đo lường xung laser ngắn ởđây chỉ đề cập tới các hàm tự tương quan có liên quan Hàm tự tương quankhông có nền bậc n được xác định theo biểu thức [2]:

dt t

E t

E t E G

n

n n

n

2

2 1 1

1 2

1 )

(

, , ,

Một cách tổng quát, để xác định đầy đủ các đặc trưng của xung laser(dạng xung, độ rộng xung, cường độ, pha) cần phải xác định các hàm tươngquan có bậc khác nhau Về mặt thực nghiệm, các hàm tự tương quan có thể đođược nhờ các quá trình đa photon Chẳng hạn, hàm tự tương quan bậc 2 có thểxác định nhờ sự hấp thụ 2 photon hoặc sự phát hòa ba bậc hai; hàm bậc 3 cóthể xác định bằng sự hấp thụ 3 photon hoặc sự phát hòa ba bậc ba

Tuy nhiên, sự hiểu biết đầy đủ hàm tự tương quan bậc 2 và 3 là đủ để mô

tả các đặc trưng của xung laser

Trong thực tế, để đo độ rộng xung laser người ta chủ yếu chỉ sử dụnghàm tự tương quan bậc 2 [2]:

) (

) ( ) ( )

( ) (

) (

) ( ) ( )

(

2 2

4

2 2 )

2

(

t I

t I t I dt

I

dt t I t I

dt t E

dt t E t E

Để dùng hàm tự tương quan trong đo lường độ rộng xung laser cực ngắn,chúng ta cần phải chọn một dạng xung phù hợp để từ hàm tự tương quan đođược có thể rút ra những đặc trưng của xung laser Trên thực tế, người tathường chọn xung laser ban đầu dạng sech2(t) bởi kết quả đo độ rộng xungvới dạng xung sech2(t) cho kết quả gần đúng nhất giá trị thực tế Vì vậy, dạng

xung sech2(t) được chọn làm tiêu chuẩn trong đo lường xung laser cực ngắn,bất kể dạng xung thực sự.

Bảng 1.1: Quan hệ giữa  và t đối với một số dạng xung [5]

) exp( t2 exp( 2) 2.772 exp(  2 2 ) 1.414

3

2   

) ( )

(

1

A t t A

1



A

2 1 16

15 cosh

2 1 1

1

2 /

8 3

8 sinh 3

4 /

3



2 1 1

3 7

16 cosh 2

Chương II KHẢO SÁT ĐỘ RỘNG XUNG LASER CỰC NGẮN VỚI CÁC HỆ ĐO

TỰ CHẾ TẠO VÀ HỆ ĐO THƯƠNG MẠI FEMTO-CHROME

Trên cơ sở phát triển thành công các hệ laser khóa mode Nd:YVO4 phátxung cực ngắn tại bước sóng 1064 nm và được bơm bằng laser bán dẫn [4],chúng tôi đã sử dụng 2 hệ đo độ rộng xung laser đã được nghiên cứu và chế