Bài thuyết trình Vật lý: Sự hấp thụ hai photon ánh sáng

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

90
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài thuyết trình Vật lý: Sự hấp thụ hai photon ánh sáng trình bày về độ phân cực, sự hấp thụ hai photon, một số chất quang phi tuyến, kính hiển vi TPA,... Bài thuyết trình hữu ích với các bạn chuyên ngành Vật lý và những ngành có liên quan.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình Vật lý: Sự hấp thụ hai photon ánh sáng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG SEMINAR: Sự Hấp Thụ Hai Photon Ánh Sáng Học viên: HOÀNG VĂN ANH
Độ phân cực    • Độ phân cực P: P   0  E  P nl • Một đặc điểm nổi bật của quang học Phi tuyến tính là: Pnl   0dE 2 (0) (1)    E (0) (1) (2) 2    E  E P   0  E   0 (  0 E  dE 2  eE 3 )
Số hạng P = ε0eE3 tương ứng quá trình tán xạ photon có thể phát bức xạ do độ phân cực phi This image cannot currently be displayed. tuyến: ( w4 ) (  w1 ) (  w 2 ) (  w3 ) P   0 eE1 E2 E3 Công suất mất mát do môi trường:  dp pE dt tỷ lệ với E4 tương ứng với quá trình hấp thụ hai photon vì cường độ quá trình hấp thụ một photon tỷ lệ với E2.
Khi có trường bức xạ với tần số ω tương tác: H = H0 + HB(t). Yếu tố ma trận của toán tử nhiễu loạn: B B iwt  iwt H (t )  H ( e km km e ) Xác suất tìm hệ ở trạng thái uk, ở thời điểm t sẽ tỷ lệ với: (2) 2 ak ( t ) Ta có: (2) da k i 1 B iwkn t    a n H knw e dt  n
B i ( wmn w ) t i ( wmn w ) t • Trong đó: (1) H nm  e  1 e  1 an ( t )       wmn  w wmn  w  Thay vào phương trình trên ta có: This image cannot currently be displayed. i ( wkn w ) t  i (2w wkm ) t (2) 1 B B  e  1 e 1  ak (t )  2 H nm H kn      (wkn  w )(w  wnm ) (2w  wkn )(w  wnm )  • Hấp thụ cộng hưởng xảy ra khi: ωkm = 2ω và biểu diễn bằng số hạng thứ 2.Bình phương modun số hạng 2 ta có: B 2 2 1 B 2 H nm H kn sin [ (2w  wkm )t ] ak(2) (t )  4 . 2  (w  wnm ) 2 [ 1 (2w  w )]2 km 2
• Đưa vào hàm mật độ xác suất: ρ(ω)    (w )d w  1  • Khi đó xác suất dịch chuyển vào trạng thái k: xt 1H H B B 2  sin 2 ( ) Pm  k ( t )  kn nm 2  ( x ) dx  4 (w  w nm ) 2  xt  ( )2 2 k B B 2 1H H kn nm  4 2  (w km ) .t n  (w  w nm ) m • Sự có mặt của mức n, mà năng lượng của nó bằng ½(Wk – Wm) tức là ωnm = ω,thì xác suất dịch chuyển hai lượng tử sẽ rất lớn.
• Như vậy xác suất dịch chuyển m→k tỷ lệ với E4 hay tỷ lệ với bình phương năng lượng của trường.
• Hệ số hấp thụ ánh sáng α do quá trình hai 1  dI  photon:    I  dz  E2 I 2  dI  Pmk    2 w  Nk  Nm   dz  t 4 2 • Do đó:   4we xnm xkn  N k  N m   wkm  E 2 3 2  w  wnm  • Trong đó: 1  (wkm )  2D km
Sự hấp thụ hai photon DI   I1 I 2 Dx   bc I1 I1-DI I2 DI   I 2 Dx Degenerate case Dx b – TPA cross-section, c – concentration of material 1PA TPA dI dI 2   cI   b cI  ( b cI ) I dx dx I0 Beer’s Law I ( x)  I ( x )  I 0 exp(  cx ) 1  b cI 0 x 1 T  exp( cx) T 1  b cxI 0
2PE Spectra 2PE Medium w 2w
Hiệu quả quang trị liệu. One-photon absorption Two-photon absorption 660 nm, 2.3 mW 920 nm, 300 fs, 4.2 mW
Two-Photon Absorption 2.5 885 nm 2.0 Transmitted Energy (mJ) 800 nm 1.5 1.0 0.5 0.0 0 1 2 3 4 Input Energy (mJ)
Simultaneous two-photon absorption 2nd EXCITED STATE 800 nm Energy 1st EXCITED STATE 400 nm 550 nm 800 nm GROUND STATE
Một số chất quang phi tuyến. Tên công thức hóa học và bước sóng hiệu dụng
Lợi ích của TPA Sternberg et al, Tetrahedron 1998, 54, 4151 Hội tụ tại điểm rất nhỏ Bước sóng chỉ bằng ½ so với photon hấp thụ Kawata et al, Nature 2001, 412, 697
Two-Photon Absorption in Silicon Photodiode TPA is observed when: 1100 nm < λ < 2200 nm
Kính hiển vi TPA Optical Better power focus spreading ~l l /2 Image from Heidelberg University Two photon web-site Single photon imaging imaging (works even under the surface!)
TPA Measurements in Non- Fluorescent Materials Z-Scan Technique Sample Lens Intensity Transmission of of light the sample z Open aperture Z-scan, TPA measurements
TPA microscopy Sample laser light (700-1000 nm) Beam shaping optics Emission Pickup Optics And Filters Two-photon Emission Absorption Spectrometer Photomultiplier tube Or CCD camera Ưu điểm: Nhược điểm: • Cường độ lớn • Cần cường độ ánh sáng lớn,công suất laser lớn. • Dễ thiết lập • Mẫu vật cần chuẩn bị. • Không cần khuếch đại
TPA Applications • 3D bộ nhớ quang học. • Tạo cấu trúc quang 3D và toàn kí 3D. • Điều khiển từ xa và hi-res imaging