Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Phát xung Picô giây hồng ngoại gần bằng phương pháp chọn lọc thời gian phổ"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tuyển tập các báo cáo nghiên cứu khoa học của trường đại học huế đề tài: Phát xung Picô giây hồng ngoại gần bằng phương pháp chọn lọc thời gian phổ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Phát xung Picô giây hồng ngoại gần bằng phương pháp chọn lọc thời gian phổ"

T P CHÍ KHOA H C, ð i h c Hu , S 65, 2011 PHÁT XUNG PICÔ GIÂY H NG NGO I G N B NG PHƯƠNG PHÁP CH N L C TH I GIAN PH Hoàng H u Hòa, ð i h c Hu Lê Ng c Minh, Trư ng ð i h c Khoa h c, ð i h c Hu ð Quang Hòa, Vi n Khoa h c Công ngh Vi t Nam TÓM T T ð ng h c ph c a laser h ng ngo i băng r ng phát ra t m t bu ng c ng hư ng (BCH) ng n có ñ ph m ch t th p ñã ñư c nghiên c u v i h phương trình t c ñ m r ng cho nhi u bư c sóng. Các k t qu thu ñư c cho th y kh năng phát tr c ti p xung laser màu picô giây h ng ngo i b ng phương pháp ch n l c th i gian ph (STS). 1. M ñ u Nh ng laser phát xung c c ng n trong vùng h ng ngo i g n là m t ngu n kích thích quan tr ng trong quang ph phân gi i th i gian. G n ñây, phép tr n t n s thư ng ñư c dùng ñ phát nh ng xung laser ng n trong vùng h ng ngo i g n khi s d ng các laser mode-lock. Tuy nhiên, năng lư ng xung ra là r t th p, không th ng d ng tr c ti p trong nghiên c u quang ph và ñ c bi t là trong quang ph phi tuy n. Hơn n a, k thu t này ñòi h i ph i có hai laser bơm ñ t ti n (m t laser phát xung và m t laser phát liên t c). B ng phương pháp ch n l c th i gian ph là d a trên cơ s m t ti n trình ph c c nhanh c a laser màu băng r ng, bu ng c ng hư ng ng n, ñ ph m ch t th p, v i ngu n bơm nanô-giây có th t o ra ñư c laser xung picô-giây trong mi n h ng ngo i g n. 2. H phương trình t c ñ ð mô t ti n trình ph -th i gian trong phát x laser màu xung băng r ng v i bu ng c ng hư ng ng n, ñ ph m ch t th p, h phương trình t c ñ sau ñư c s d ng khi có chú ý ñ n s khu ch ñ i bão hòa, s tái h p th b c x laser c a các phân t [1]: ∂N 1   1 n  n =  P + ∑ σ ai I i  N 0 −  + ∑ σ ei I i  N 1 (1) ∂t τ i =1    i =1 ∂I i I = [2 (σ ei N 1 − σ ai N 0 )l − α i ] i + Ai N 1 (2) ∂t T N = N1 + N0 (3) 73
trong ñó: n là s kênh bư c sóng, ch s i = 1, 2, 3,...; λi là bư c sóng th i; I i là cư ng ñ laser t i bư c sóng λi ; σ ai và σ ei l n lư t là ti t di n h p th và ti t di n phát x tr ng thái ñơn S0 và S1 ; τ bư c sóng λi ; N 0 , N1 là ñ tích lu phân t cư ng b c là th i gian s ng huỳnh quang c a phân t màu; P là t c ñ bơm; T = 2[L + l (nc − 1)]c −1 là th i gian ánh sáng ñi m t vòng trong BCH, L là chi u dài BCH, l là chi u dài môi tru ng ho t ch t, c là t c ñ ánh sáng, nc là chi t su t c a dung d ch màu. ð i lư ng Ai N1 , ñ c trưng s ñóng góp c a phát x t phát kh i phát cho quá trình laser. Giá tr c a Ai ít b nh hư ng v i các bư c sóng khác nhau, −10 −2 [2]; α i là ñ m t mát trong m t chu trình BCH bư c sóng λi . Ai = 10 cm.s H phương trình t c ñ ñư c gi i b ng phương pháp s , s d ng thu t toán Runge-Kutta b c 4. Xung bơm có d ng Gauss ñ r ng 5 ns (FWHM), thông s bơm lý thuy t r = P/Pngư ng, trong ñó [4]: 1 σa +σ α v i σ= Pngư ng= (4) τ σe +σ 2 LN 3. ð ng h c ph c a laser màu băng r ng có bu ng c ng hư ng ng n, ñ ph m ch t th p H phương trình t c ñ m r ng cho 25 phương trình cư ng ñ và m t phương trình cho ñ tích lũy tr ng thái kích thích, bư c tính ph 1nm ñư c nghiên c u v i ch t màu h ng ngo i Nile- Blue (NB)/ethanol. Tính toán trong trư ng h p l = 1 cm, L 712 nm 18 -3 =1 cm, N = 1.10 cm , h s 710 nm ph n x gương R1 = R2 = 708 nm 0,04, τ = 0,75 ns [3]. Thông 706 nm s bơm lý thuy t r =17 l n 705 nm trên ngư ng. 703 nm K t qu tính toán v 5 6 7 8 9 10 11 12 Thêi gian (ns) ñ ng h c ph và ph laser t c th i (t i nh ng th i ñi m Hình 1. ð ng h c ph khác nhau) ñư c bi u di n c a laser màu NB/ethanol, BCH 1 cm trên hình 1, hình 2 ñã cho ta th y cư ng ñ b c x là m t hàm c a th i gian và bư c sóng. Ban ñ u, ph laser màu có d ng băng r ng và nhanh chóng h p l i, trong khi cư ng ñ c c ñ i c a ph d ch chuy n v phía sóng dài. Ti n trình ph v n ti p t c xu hư ng như v y ngay c khi ñ t ñ n ch ñ dao ñ ng. 74
23 45 1 1,0 1. t = 6.3 ns 2. t = 7.2 ns 3. t = 7.6 ns C−êng ®é (chuÈn ho¸) 4. t = 8.3 ns 5. t = 9.6 ns 0,5 0,0 702 704 706 708 710 712 714 B−íc sãng (nm) Hình 2. Ph t c th i c a laser màu NB/ethanol 1.0 0.5 N1(t) P(t) 0.0 15 10 5 0 1.0 704 nm 80 ps 0.5 C−êng ®é (chuÈn ho¸) 0.0 706 nm 1.0 708 nm 0.5 0.0 709 nm 1.0 710 nm 0.5 0.0 711 nm 1.0 712 nm 0.5 0.0 6 9 10 8 5 7 11 12 13 Thêi gian (ns) Hình 3. Ti n trình th i gian-ph c a laser màu NB/ethanol b y bư c sóng ñi n hình Hình 3 trình bày ti n trình th i gian-ph c a laser màu NB/ethanol b y bư c sóng khác nhau. K t qu cho th y s t t d n dao ñ ng ph thu c r t m nh vào bư c sóng. T i phía sóng ng n c a ph laser (704 - 708 nm) có s d p t t dao ñ ng r t nhanh. ðáng chú ý là bư c sóng 704 nm (Spike ñ u tiên) có ñ r ng xung là 80 ps (FWHM), ñây là xung laser ñư c quan tâm ñ t o ra xung laser ng n b ng phương pháp ch n l c 75
th i gian ph . Cơ s c a phương pháp này là xây d ng m t laser màu h ng ngo i v i ñi u ki n có ba b ph n chính: th nh t là bu ng c ng hư ng laser màu ng n, ñ ph m ch t th p ñ cung c p m t ti n trình ph nhanh trong b c x laser. Th hai là có b l c ph , ch ng h n s d ng m t cách t nh m t o ra xung laser ng n nh phép l c l a ph , và th ba là b khu ch ñ i laser màu ñ khu ch ñ i các xung ng n. 4. K t lu n M t ti n trình ph nhanh trong s b c x laser màu h ng ngo i g n băng r ng c a m t bu ng c ng hư ng ng n, ñ ph m ch t th p ñã ñư c nghiên c u ñ ch ng t kh năng phát xung laser h ng ngo i g n picô-giây b ng phương pháp ch n l c th i gian-ph . ðây là các k t có ý nghĩa và tri n v ng trong vi c ng d ng vào lĩnh v c quang ph và ñ c bi t là trong lĩnh v c quang phi tuy n. TÀI LI U THAM KH O [1]. Juramy P. Flamant P., Meyer Y. H., Spectral properties of pulse dye lasers, IEEE J, Quantum Electron, Vol. QE-13, No. 10, (1977), 855-865. [2]. Nguyen Dai Hung, Hoang Huu Hoa, Le Hoang Hai, P. Brechignac, Simple generation of tunable near-infrared picosecond dye laser pulses using spectro - temporal selection, Appl. Phys. B 69, (1999), 467-471. [3]. Kweon J. W., Analysis of the output enhancement of coaxial flashlamp pumped Rh6G dye mixture lasers, J. Appl. Phys., Vol. 36, No. 8B, (1997), 1107-1109. [4]. Sorokin P. P., Lankark J. R., Moruzzi V. L, and Hammond E. C., Flashlamp pumped organic dye lasers, J. Chem. Phys., Vol. 48, (1968), 4726-4741. GENERATION OF NEAR INFRARED PICOSECOND DYE LASER PULSES USING SPECTRO-TEMPORAL SELECTION Hoang Huu Hoa, Hue University Le Ngoc Minh, College of Sciences, Hue University Do Quang Hoa, VietNam Academy of Science and Technology SUMMARY The spectral and temporal processes in broadband pulsed-laser emissions of near infrared dyes generated from low quality and short laser cavities were investigated theoretically with a rate equation model extended to a multiwavelength analysis. The results obtained show the possibility of direct emission of an infrared picosecond dye laser pulses based on the spectro-temporal selection (STS) method. 76