Ảnh hưởng của các tham số lên hoạt động dừng của laser ngẫu nhiên hai mode luận văn thạc sỹ vật lý

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây laser ngẫu nhiên đã thu hút được sự chú ý củanhiều nhóm nghiên cứu khoa học trên thế giới về cả lý thuyết lẫn thực nghiệm.Đây là một loại laser mới, khác v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN HỮU TUYẾN

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ LÊN HOẠT ĐỘNG DỪNG CỦA LASER NGẪU

NHIÊN HAI MODE

Cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với các thầy giáo đã

có những góp ý quý báu giúp đỡ tôi trong quá trình viết luận văn

Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy - cô giáo khoa Vật

lý, khoa Đào tạo Sau đại học Trường đại học Vinh, tập thể anh chị em lớp Caohọc 17 chuyên ngành Quang học đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi rấtnhiều trong quá trình học tập, cũng như trong quá trình làm luận văn

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình tôi, bạn bè, đồngnghiệp đã thường xuyên động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt trong suốt quá trìnhhọc tập và công tác

Vinh, tháng 11 năm 2011

Nguyễn Hữu Tuyến

MỤC LỤC

Trang

Mở đầu 4

Chương 1: Giới thiệu về laser ngẫu nhiên 6

1.1 Giới thiệu về laser ngẫu nhiên 6

1.1.2 Phân loại 8

1.1.2.1 Laser ngẫu nhiên phản hồi không kết hợp 9

1.1.2.2 Laser ngẫu nhiên phản hồi kết hợp 10

1.2 Hoạt chất trong laser ngẫu nhiên 11

1.1.2 Hoạt động của laser trong bột ZnO 14

1.3 Sơ lược một số lý thuyết về laser ngẫu nhiên 18

1.3.1 Hệ phương trình tốc độ 18

1.3.2 Lý thuyết bán cổ điển 20

1.3.3 Lý thuyết lượng tử 20

1.4 Kết luận chương 1 21

Chương 2: Ảnh hưởng của các tham số lên hoạt động dừng của laser ngẫu nhiên hai mode ……… 22

2.1 Hệ phương trình tốc độ của laser ngẫu nhiên phát hai mode 22

1.1 Hệ phương trình tốc độ 22

2.2 Sự phụ thuộc của số photon phát của mode thứ nhất vào một số tham số động học laser 25

2.2.1 Ảnh hưởng của hệ số lên số photon phát

26 2.2.2 Sự phụ thuộc của số photon phát của mode một vào hệ số 2 27

2.2.3 Ảnh hưởng của hệ số i lênsố photon phát n1 29

2.3.4 Sự phụ thuộc của số photon phát của mode một vào hệ số ij 30

2.4 Kết luận chương 2 33

Kết luận chung 33

Tài liệu tham khảo 34

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây laser ngẫu nhiên đã thu hút được sự chú ý củanhiều nhóm nghiên cứu khoa học trên thế giới về cả lý thuyết lẫn thực nghiệm.Đây là một loại laser mới, khác với laser thông thường, khi ánh sáng được chiếuvào một chất có khả năng tán xạ tốt thì các photon sẽ phát ra theo các hướngngẫu nhiên Nếu điều này xảy ra một cách liên tục thì quỹ đạo của các photontrong môi trường khuếch đại sẽ rất dài và ánh sáng có thể được khuếch đại mộtcách đáng kể khi đi lại nhiều lần qua những hạt tinh thể nhỏ như nhau Nếu sựkhuếch đại lớn hơn sự mất mát thì ánh sáng khuếch đại trở thành ánh sáng laser

Laser ngẫu nhiên có một số tính năng ưu việt cũng như các ứng dụng rấttiềm năng của chúng, nhất là việc phát hiện sớm các tế bào lạ hay các mô ungthư trong cơ thể Chính vì những tiềm năng và ứng dụng lớn của laser ngẫunhiên mà trong những thập kỉ gần dây nó đã được sự quan tâm nghiên cứu củanhiều nhà khoa học trên thế giới

Trên cơ sở hệ phương trình tốc độ Jiang và Soukoulis [3] đã mô phỏnghiện tượng phát laser trong hệ tự do một chiều Vanneste và Sebbah [4] cũng đãnghiên cứu cấu hình không gian của các mode phát laser trong môi trường tự dohai chiều nhờ phương pháp trên

Không những nghiên cứu về lý thuyết mà các nhà khoa học trên thế giớicòn tập trung nhiều vào thực nghiệm để hiêu sâu hơn quá trình này, mà trongthực nghiệm thì môi trường hoạt đóng một vai trò quan trọng Chính vì thế mà

từ năm 1986 đến năm 2004 các nhà thực nghiệm đã nghiên cứu và khám phánhiều môi trường hoạt, góp một phần rất lớn cho quá trình nghiên cứu phát triểnlaser ngẫu nhiên

Trong thực tế quá trình phát laser ngẫu nhiên là một quá trình diễn ra rấtphức tạp bên trong vật liệu, không giống như laser thường phát ra là đơn mode,laser ngẫu nhiên phát ra là nhiều mode vì vậy quá trình chän mode là rất quantrọng.

Ở Việt Nam các công trình nghiên cứu về laser ngẫu nhiên chưa nhiều,mới chỉ phản ánh trong một số công trình [1], [2] Vì vậy để góp phần tìm hiểu

về mặt vật lý cũng như công nghệ của laser ngẫu nhiên, trong luận văn này

Nội dung luận văn gồm các phần sau đây:

Phần I: MỞ ĐẦU

Trong phần này, chúng tôi trình bày lý do chọn đề tài nghiên cứu và nêu

ra khái quát hướng nghiên cứu

Phần II: NỘI DUNG

Trong phần nội dung, luận văn bao gồm hai chương đề cập đến nhữngvấn đề sau đây:

Chương 1 của luận văn chúng tôi giới thiệu chung về laser ngẫu nhiên,nguyên tắc hoạt động cũng như khái quát sự phân loại chúng

Trong chương này luận văn còn đưa ra một số nghiên cứu về hoạt chấtcho quá trình phát laser ngẫu nhiên

Trong chương 2 luận văn giới thiệu và dẫn ra hệ phương trình tốc độ mô

tả quá trình động học phát xạ hai mode trong laser ngẫu nhiên

Chúng tôi cũng đã tiến hành giải phương trình động học cho trạng tháidừng và khảo sát ảnh hưởng của một số tham số môi trường hay trường ngoàilên hoạt động dừng của laser

Phần III: KẾT LUẬN

Trong phần này, chúng tôi tóm tắt các kết quả thu được trong phần nộidung, cũng như nêu lên một số nhận xét về những kết quả đó và hướng nghiêncứu tiếp theo của đề tài.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ LASER NGẪU NHIÊN

1.1 Giới thiệu về laser ngẫu nhiên.

1.1.1 Laser ngẫu nhiên.

Như chúng ta đã biết đối với laser thông thường thì buồng cộng hưởng cóvai trò cho bức xạ của hoạt chất phát ra có thể đi qua đi lại nhiều lần trong môitrường hoạt chất và được khuếch đại lên, buồng cộng hưởng thông dụng nhất làbuồng cộng hưởng Fabry-perot được hình thành từ hai gương, một gương có hệ

số phản xạ rất cao cỡ 99,99% còn một gương có hệ số phản xạ thấp hơn để tiasáng đi ra ngoài Ánh sáng duy trì trong buồng cộng hưởng giao thoa tăngcường sau khi đi qua một chu trình kín giữa các gương và trở lại vị trí ban đầu

khuếch đại quang học đủ lớn để bù sự mất mát gây ra do sự truyền qua củagương và sự hấp thụ của vật liệu thì hoạt động laser xảy ra tần số cộng hưởng.Tuy nhiên, nếu có tán xạ bên trong buồng cộng hưởng thì ánh sáng sẽ bị tán xạtheo các hướng khác nhau làm tăng sự mất mát và ngưỡng phát laser (hình 1.1)

Hình 1.1 Sơ đồ của buồng cộng hưởng Febry-Perot được làm từ hai gương với môi

trường khuếch đại giữa chúng, gương bên phải có hệ số khuếch đại R < 1, các chấm

đen là các tâm tán xạ ánh sáng laser ra khỏi buồng cộng hưởng

Nhưng với laser ngẫu nhiên sự tán xạ mạnh có thể làm cho hoạt độnglaser xảy ra dễ dàng Bởi vì buồng cộng hưởng của laser ngẫu nhiên không hìnhthành bởi các gương mà bởi sự tán xạ nhiều lần trong môi trường khuếch đạigồm nhiều tâm tán xạ, đó là môi trường khuếch đại hỗn độn Sự tán xạ nhiều lầnlàm tăng thời gian sống hoặc chiều dài quãng đường của ánh sáng trong môitrường khuếch đại, tăng cường sự khuếch đại ánh sáng (Hình 1.2) Sự tán xạcàng mạnh ánh sáng càng được khuếch đại Như vậy với laser ngẫu nhiên chúng

ta không cần gương để giữ ánh sáng trong môi trường khuếch đại và sự tán xạ

tự nó đã có thể làm việc này

Hình 1.2 Sự tán xạ ánh sáng nhiều lần làm tăng chiều dài quãng đường hay

thời gian sống của ánh sáng bên trong môi trường khuếch đại Sự tán xạ lặp lại

tạo thành một đường đi kín cho ánh sáng

Trong môi trường hỗn độn, ánh sáng được khuếch đại nhờ tán xạ nhiềulần, để mô tả quá trình tán xạ thường dùng quãng đường tự do trung bình tán xạ

l s và quãng đường tự do trung bình l t Quãng đường tự do trung bình tán xạ l s làkhoảng cách trung bình mà ánh sáng đi được giữa hai lần tán xạ liên tiếp

trước khi hướng lan truyền của nó được tự do Giữa l s và l t có mối liên hệ sau:

 cos 1

 l s tl

Với cos là cosin trung bình của góc tán xạ, có giá trị tuỳ thuộc vào từngloại tán xạ

Ví dụ: Tán xạ Rayleight có cos = 0 hay l s = l t

Tán xạ Mei có cos = 0.5 hay l s = 2l t

Sự khuếch đại ánh sáng do bức xạ cưỡng bức được mô ta bằng chiều dài tăng

định là chiều dài mà qua đó cường độ ánh sáng giảm đi e lần do hấp thụ, vì thế

chiều dài hấp thụ tương tự như chiều dài khuếch đại:

3

i t abs

l l

Trong laser ngẫu nhiên, quá trình khuếch đại ánh sáng nhờ bức xạ cưỡngbức có cơ chế phản hồi dựa vào sự tán xạ ánh sáng từ sự hỗn độn Tuỳ thuộcvào sự phản hồi mà laser ngẫu nhiên được chia làm hai loại: Laser ngẫu nhiênphản hồi không kết hợp và laser ngẫu nhiên phản hồi kết hợp.

1.1.2.1 Laser ngẫu nhiên phản hồi không kết hợp.

Laser ngẫu nhiên phản hồi không kết hợp là laser phản hồi cường độ hayphản hồi năng lượng Hoạt động của laser ngẫu nhiên phản hồi không kết hợpxảy ra trong trạng thái khuếch tán Trong môi trường hỗn độn, ánh sáng bị tán

xạ và đi một quãng ngẫu nhiên trước khi rời khỏi môi trường Khi có mặt sự

chiều dài khuếch đại bằng chiều dài trung bình của quãng đường ánh sáng đitrong môi trường thì xảy ra khả năng một photon phát ra một photon thứ haitrước khi rời khỏi môi trường khuếch đại, vì thế mật độ photon tăng lên Đối vớilaser phản hồi không kết hợp nhiều mô hình đã được áp dụng trong nghiên cứu

lý thuyết của tán xạ cưỡng bức trong môi trường hỗn độn như mô hình phươngtrình khuếch tán có khuếch đại, sự mô phỏng Monte-Carlo, laser vòng với phảnhồi không kết hợp Năm 1966, Ambamsumyam và cộng sự đã thay thế mộtgương của buồng cộng hưởng Fabry-Perot bằng một bề mặt tán xạ [5] Sự thấtthoát của bức xạ thoát ra từ buồng cộng hưởng do tán xạ trở thành cơ chế mấtmát chiếm ưu thế đối với tất cả các mode Thay cho sự cộng hưởng riêng lẻ với

độ phẩm chất cao ở đây xuất hiện các cộng hưởng với độ phẩm chất thấp tạo ra

sự chồng chập phổ và hình thành một phổ liên tục Yếu tố cộng hưởng tronglaser phản hồi không kết hợp là khuếch đại vạch của môi trường khuếch đại do

đó tần số trung bình của bức xạ laser không phụ thuộc vào kích thước laser màđược xác định bởi tần số trung tâm của vạch khuếch đại Nếu tần số này ổn địnhthì bức xạ của laser này có một tần số trung bình ổn định Khi tăng cường độ

bơm lên thì phổ bức xạ thu hẹp tới tâm của vạch khuếch đại Tuy nhiên quátrình hẹp của phổ nhỏ hơn nhiều so với laser thông thường và tính chất thống kêcủa bức xạ cũng khác laser thông thường [2, 3] Theo các công trình này, tínhchất thống kê của laser phản hồi không kết hợp rất gần với bức xạ từ vạch đentuyệt đối trong một dãy hẹp phổ Bức xạ này không có tính kết hợp không gian

và pha không ổn định

1.1.2.2 Laser ngẫu nhiên phản hồi kết hợp.

Laser phản hồi kêt hợp là laser phản hồi trường hay phản hồi biên độ Đốivới laser phản hồi kết hợp, sự phản hồi được tạo ra từ sự lặp lại của ánh sáng,tương phản với phản hồi khuếch tán của laser phản hồi không kết hợp

Khi tán xạ quang học mạnh, ánh sáng trở lại có thể mạnh hơn từ sự tán xạtrước đó và vì thế tạo thành một chu trình kín Khi khuếch đại đủ lớn thì hoạtđộng laser có thể xảy ra trong chu trình đó nó có tác dụng như một buồng cộnghưởng laser Tần số dao động được xác định từ trạng thái dịch chuyển pha dọctheo một chu trình kín là bội của 2 Ánh sáng có thể trở về vị trí ban đầu quanhiều con đường khác nhau Tất cả các sóng tán xạ giao thoa với nhau và xácđịnh tần số phát laser Vì vậy, laser ngẫu nhiên phản hồi kết hợp là một laserphân bố ngẫu nhiên

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về tương tác của các modetrong laser ngẫu nhiên phản hồi kết hợp cho thấy rằng sự tương tác này rất phứctạp Một mặt phần lớn các mode đẩy nhau, mặt khác một vài mode được liênkết Năng lượng trao đổi giửa các mode liên kết dẫn tới hiện tượng phát lasertập thể

Lực đẩy không gian của mode phát laser được quan sát đầu tiên bằng môphỏng số Điều này là do sự cạnh tranh khuếch đại và sự định xứ không giancủa những mode trong môi trường ngẫu nhiên Sự tương tác của các mode phátlaser có thể quan sát bằng thực nghiệm và chúng được chia làm hai loại:

1) Liên kết trường điện từ trực tiếp giữa các mode: trường bị rò từ mộtmode phát laser này có thể bị hấp thụ bằng những mode laser khác Các mode

có sự liên kết tuyến tính, sự liên kết này càng mạnh nếu không gian và phổ củahai mode gần nhau

2) Cạnh tranh khuếch đại giữa các mode làm chồng chập không giancũng được gọi là sự bão hoà chéo trong vật lý laser Quá trình này có thể đượcgiải thích: miền nhiều điện tử bị kích thích bởi một mode phát laser sẽ triệt tiêumode khác

Thống kê photon của laser ngẫu nhiên phản hồi kết hợp khác với thống

kê photon của laser ngẫu nhiên phản hồi không kết hợp Trong laser ngẫu nhiênphản hồi kết hợp sự thăng giáng số photon trong mỗi mode đơn bị dập tắt bởi sựbảo hoà khuếch đại ở bên trên ngưỡng Đối với laser ngẫu nhiên phản hồi khôngkết hợp sự thăng giáng của tổng số photon trong tất cả các mode bị triệt tiêu do

sự bảo hoà khuếch đại còn sự thăng giáng số photon trong một mode đơn không

bị ảnh hưởng

1.2 Hoạt chất trong laser ngẫu nhiên.

Laser ngẫu nhiên được tạo ra từ rất nhiều hoat chất khác nhau, các hoạtchất này đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phát laser Sau đây chúng

ta giới thiệu và nghiên cứu một số hoạt chất cho quá trình này

Năm 1986, Markushev và cộng sự [6] đã nghiên cứu cường độ bức xạ

một vạch đơn và thời gian tồn tại của xung bức xạ ngắn đi Sau đó họ đã thấyhiện tượng tương tự trong một giải rộng của vật liệu tán xạ được kích hoạt bởi

Nd3+ bao gồm: La2O3, La2O2S, Na5La(MoO4)4, La3NbO7, và SrLa2WO4 Bộtđược bơm bởi một laser xung khoá mode 20ns Khi năng lượng bơm đạt tới

ngưỡng (0.05  0.1J.cm-1) thì quan sát được một xung đơn có thời gian tồn tại1ns tới 3ns Số lượng xung thời gian tồn tại và khoãng cách giữa chúng tuỳthuộc vào cường độ bơm và tính chất của vật liệu, hình dạng của hạt kích thướchạt Bức xạ quan sát được rất giống với bức xạ laser.

Đến năm 1996 các tác giả trong [7] đã có nghiên cứu chi tiết về laser bột

liệu này khác nhau nhưng hiện tượng quan sát được là tương tự nhau Xung bức

xạ bị ngắn đi và phổ bị hẹp trên ngưỡng bờm, cuờng độ bức xạ dao động tắt dầnkhi kích thích xung, nhảy vạch bức xạ từ một tần số rời rạc tới một tần số khác.Ông và cộng sự đã phân tích tính kết hợp không gian, thời gian kết hợp ngắn cỡ10ps Với bột Nd0.5La0.5Al3(BO3)4 (ceramic) thời gian kết hợp là 56ps Ở nănglượng gấp 2 lần ngưỡng còn tính kết hợp không gian không đáng kể khi khoảng

Tuy nhiên, sự tiến bộ lớn nhất phải kế đến nghiên cứu của A.Genack, đặcbiệt là Babil Lanandy và cộng sự năm 1994 [8] Họ đã quan sát bức xạ laser từ

màu đuợc kích thích quang bởi Laser xung và đuợc xem là môi trường khuếch

ngưỡng độ rộng vạch bức xạ giảm nhanh từ 70 đến 4nm và khoảng thời giancủa xung bức xạ bị ngắn đi từ 4ns tới 100ps

Tính chất ngưỡng cho thấy sự tồn tại phản hồi Bề rộng tương đối và đặctrưng của phổ bức xạ bên trên ngưỡng cho thấy sự phản hồi không nhạy với tần

số hay không cộng hưởng Thực nghiệm cho thấy ngưỡng giảm 2 lần khi mật độtán xạ tăng từ 5.109 từ 2.5x1012cm-3 tại nộng độ chất màu 2.5x10-3M [8] Theo[8] sự phụ thuộc mạnh của ngưỡng vào quãng đường tự do trung bình dịchchuyển chứng tỏ sự phản hồi bắt nguồn từ sự tán xạ Thực nghiệm cho thấy độ

dày thực của mẫu lớn hơn nhiều so với vào quãng đường tự do trung bình dịchchuyển nên sự dịch chuyển ánh sáng trong mẫu là khuếch tán photon bị bức xạ

có thể dễ dàng thoát ra khỏi vùng khuếch đại, một phần của chúng thoát ra qua

bề mặt trước vào không khí, phần còn lại được đi sâu vào vùng không đượcbơm của mẫu Sau khi tán xạ nhiều lần, một phần số Photon này trở lại thể tíchhoạt động để khuếch đại hơn nữa Quá trình trở lại này tạo ra phản hồi nănglượng Sự tán xạ mạnh lên thì sự phản hồi sẽ mạnh thêm Ngưỡng phát laser đạt

ở thời điểm mà tốc độ mất mát Photon đươc cân bằng với tốc độ phản xạ photontrong vùng khuếch đại

Năm 1998 Hui Cao và cộng sự [9, 10] đã phát hiện ra một quá trình hoạtđộng của laser khác trong bột bán dẫn mất trật tự và những màng tinh thể Sựphản hồi được tạo ra bởi sự lặp lại của ánh sáng Đó là kết hợp và cộng hưởngkhác nhau với sự phản hồi khuếch tán Loại laser này được gọi là laser ngẫunhiên phản hồi cộng hưởng hay phản hồi kết hợp Các nghiên cứu cho thấy cácmode trong laser ngẫu nhiên phản hồi kết hợp có tương tác với nhau Phần lớncác mode phát đẩy nhau, một vài mode khác được liên kết

Năm 2003, Wu và cộng sự [11] đã nghiên cứu cả lý thuyết và thựcnghiệm về ngưỡng phát laser và những thăng giáng của nó trong một tập hợpcủa các hạt tán xạ điện môi hình cầu Tỷ số giữa đường kính cầu với chiều dàibước sóng biến đổi trong một tập hợp rộng phủ kín sự dịch chuyển từ vùng tán

xạ Rayliegh yếu tới vùng tán xạ Mie mạnh Khi đường kính của các hạt hìnhcầu ZnO thay đổi từ nhỏ hơn 100nm tới 60nm thì ngưỡng phát laser ở hạt nhỏgiảm nhanh, ở hạt lớn giảm chậm Sử dụng phương pháp FDTD (finite-differenttime domain) thu được ngưỡng phát laser và độ lệch chuẩn của nó là một hàmcủa hạt trong hệ hai chiều

Năm 2004 Wu và cộng sự [12] đã nghiên cứu chế tạo được tinh thểphotonic có cấu trúc hai chiều trong màng ZnO bằng kỉ thuật khắc chùm ion hội

tụ Quá trình đo tần số phát laser và hình dạng không gian của các mode phátlaser họ kết luân rằng hoạt động laser xảy ra ở những mode sai hỏng được định

xứ mạnh gần biên của độ rộng vùng cấm photonic Những mode sai hỏng nàybắt nguồn từ cấu trúc mất trật tự được tạo ra trong quá trình chế tạo màng,ngưỡng phát laser thấp, hoạt động ở tần số gần vùng hồng ngoại

Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu một loại laser ngẫu nhiên phản hồi kếthợp hoạt động trong bột ZnO

1.2.2 Hoạt động của laser trong bột ZnO.

Các hạt ZnO được tạo thành bằng cách tổng hợp hơi hoặc bằng phản ứnghoá học, kích thước hạt trung bình cỡ 100nm Các hạt ZnO được lắng trên đếITO nhờ hiện tượng điện ly hoặc bị nén ở nhiệt độ thấp Độ dày mẫu biến đổi từ10m tới 1mm Hệ số lấp đầy khoảng 50% Độ rộng góc  của mặt nón tán xạ

t e

t e

k k

R l

n ( ) 7

.





sáng thử trong mẫu, R là hệ số phản xạ khuếch tán của mặt ranh giớ

chuyển ngắn như vậy cho biết tán xạ quang học rất mạnh trong bột ZnO MẫuZnO được kích thích quang bằng bước sóng 355nm hoặc 266nm của laser xungNd: YAG (tốc độ lặp lại 10Hz, độ rộng xung 20ps) Chùm bơm được hội tụthành một vết trên bề mặt mẫu Phổ bức xạ ZnO được đo bằng một máy quang

bức xạ ở bề mặt mẫu được thu bởi một CCD camera nhạy với ánh sáng tửngoại

Phổ bức xạ (nm)

Hình 1.3 Phổ bức xạ của bột ZnO khi cường độ kích thích tăng

Hình 1.3 cho thấy sự tăng của phổ bức xạ theo cường độ bơm Ở cường

độ kích thích thấp, phổ gồm một đỉnh bức xạ tự phát khi tăng năng lượng bơmthì đỉnh bức xạ hẹp đi khi cường độ kích thích vượt qua ngưỡng thì xuất hiện

độ bơm tăng hơn nữa thì xuất hiện các đỉnh nhọn hơn Các tần số của các đỉnhnày phụ thuộc vào vị trí của mẫu Hiện tượng này cho thấy các đỉnh phổ rời rạc

là do sự cộng hưởng không gian đối với ánh sáng trong bột ZnO Do các hạtZnO là quá nhỏ nên khả năng những buồng cộng hưởng nhỏ được tạo thành bởi

sự phản xạ nội toàn phần ở bề mặt hạt có thể được loại trừ vì thế sự cộng hưởng

không gian chủ yếu ở sự tán xạ Do sự tán xạ rất mạnh nên sự tán xạ ánh sánglặp lại tăng lên Sự giao thoa của ánh sáng trở lại sau một tán xạ được tăngcường ở những tần số xác định Vì vậy sự cần thiết đối với giao thoa tăng cườngcủa ánh sáng tán xạ phản hồi là lọc lựa tần số cộng hưởng.

Hình 1.4 Cường độ toàn phần của bức xạ từ bột ZnO biến đổi theo cường độ

kích thíchHình 1.4 là đồ thị của cường độ bức xạ toàn phần biến đổi theo cường độkích thích, cường độ bức xạ tăng thanh hơn nhiều so với cường độ kích thích

Hình 1.5 Sự phân bố không gian của cường độ búc xạ trong bột ZnO Năng

lượng xung bơm là 5.2J (a) và 12.5J (b)