Luận án Nghiên cứu sự thay đổi vận tốc nhóm của ánh sáng đa tần số khi có mặt phi tuyến Kerr và hiệu ứng Doppler

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu sự thay đổi vận tốc nhóm của ánh sáng đa tần số khi có mặt phi tuyến Kerr và hiệu ứng Doppler

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TR NG ĐẠI C VIN ---------- NGUYỄN TUẤN ANH NG IÊN CỨU SỰ T AY ĐỔI VẬN TỐC N ÓM CỦA ÁN SÁNG ĐA TẦN SỐ K I CÓ MẶT P I TUYẾN KERR VÀ IỆU ỨNG DOPPLER LUẬN ÁN TIẾN S VẬT L NG Ệ AN 8
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TR NG ĐẠI C VIN ---------- NGUYỄN TUẤN AN NG IÊN CỨU SỰ T AY ĐỔI VẬN TỐC N ÓM CỦA ÁN SÁNG ĐA TẦN SỐ K I CÓ MẶT P I TUYẾN KERR VÀ IỆU ỨNG DOPPLER LUẬN ÁN TIẾN S VẬT L C uy n n n QUANG C M s .44.01.10 : 1. PGS.TS N uyễn uy B ng 2. TS Đo n o S n NG Ệ AN ii
3. L I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung của bản luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Huy Bằng và TS. Đoàn Hoài Sơn. Các kết quả trong luận án là trung thực và đư c công b trên các t p ch khoa học trong nước và qu c tế. T gi N uyễn Tuấn An iii
4. L I CẢM N Luận án đư c hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Huy Bằng và TS. Đoàn Hoài Sơn. Tôi xin đư c bày t l ng biết ơn ch n thành nh t đến tập th th y giáo hướng dẫn - nh ng ngư i đ tận tình gi p tôi n ng cao kiến thức và tác phong làm vi c bằng t t cả sự mẫu mực của ngư i th y và tinh th n trách nhi m của ngư i làm khoa học. Tôi cũng xin cảm ơn các th y cô giáo trư ng Đ i học Vinh đ giảng d y và truyền thụ nh ng kiến thức, kỹ năng và kinh nghi m nền tảng c t lõi và bổ ch; xin ch n thành cảm ơn TS. Lê Văn Đoài đ hỗ tr và có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thi n luận án. Tôi xin ch n thành cảm ơn Ban giám hi u trư ng ĐHCN Thực Phẩm Tp.HCM đ gi p đ và t o mọi điều ki n thuận l i cho vi c học tập và nghiên cứu của tôi trong nh ng năm qua. Cu i c ng, tôi xin g i l i cảm ơn s u s c đến gia đình, ngư i th n và b n b đ quan t m, động viên và gi p đ đ tôi hoàn thành bản luận án này. Xi g T gi iv
5. DAN MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG AN D NG TRONG LUẬN ÁN Từ v t tắt N EIT Electromagnetically Induced Transparency – Sự trong su t cảm ứng đi n t . SBS Stimulated Brillouin Scattering - Tán x Brillouin cư ng bức CPO Coherent Population Osillation - Dao động độ cư tr kết h p v
6. DAN MỤC CÁC K IỆU D NG TRONG LUẬN ÁN K ệu Đ n v N anm không thứ nguyên Cư ng độ liên kết t đ i gi a các d ch chuy n của nguyên t c 2,998 108 m/s Vận t c ánh sáng trong ch n không dnm C.m Mômen lư ng cực đi n của d ch chuy n nm Ec V/m Cư ng độ đi n trư ng ch m laser điều khi n Ep V/m Cư ng độ đi n trư ng ch m laser d En J Năng lư ng riêng của tr ng thái n F không thứ nguyên S lư ng t xung lư ng góc toàn ph n H J Hamtiltonian toàn ph n H0 J Hamiltonian của nguyên t tự do HI J Hamiltonian tương tác gi a h nguyên t và trư ng I W/m2 Cư ng độ ch m ánh sáng -23 kB 1,38 10 J/K Hằng s Boltzmann n không thứ nguyên Chiết su t n0 không thứ nguyên Tán s c tuyến t nh 2 n2 m /W Tán s c phi tuyến N nguyên t m3 Mật độ nguyên t P C/m2 Độ lớn v ctơ ph n cực đi n v mô) P(1) C/m2 Độ lớn v ctơ ph n cực tuyến t nh T K Nhi t độ tuy t đ i m-1 H s h p thụ tuyến t nh -12 0 8,85 10 F/m Độ đi n thẩm của ch n không -6 0 1,26 10 H/m Độ t thẩm của ch n không  F/m Độ đi n thẩm của môi trư ng  H/m Độ t thẩm của môi trư ng r không thứ nguyên Hằng s đi n môi vi
7. r không thứ nguyên Hằng s t môi nm Hz T n s góc của d ch chuy n nguyên t c Hz T n s góc của ch m laser điều khi n p Hz T n s góc của ch m laser d  Hz T c độ ph n r tự phát độ cư tr nguyên t  Hz T c độ suy giảm tự phát độ kết h p  không thứ nguyên Độ cảm đi n của môi trư ng nguyên t  , Re() không thứ nguyên Ph n thực của độ cảm đi n , Im() không thứ nguyên Ph n ảo của độ cảm đi n (1) không thứ nguyên Độ cảm đi n tuyến t nh (2) m/V Độ cảm đi n phi tuyến bậc hai (3) m2/V2 Độ cảm đi n phi tuyến bậc ba - Ma trận mật độ (0) - Ma trận mật độ trong g n đ ng c p không (1) - Ma trận mật độ trong g n đ ng c p một (2) - Ma trận mật độ trong g n đ ng c p hai (3) - Ma trận mật độ trong g n đ ng c p ba  Hz T n s Rabi  Hz T n s Rabi suy rộng c Hz T n s Rabi g y b i trư ng laser điều khi n p Hz T n s Rabi g y b i trư ng laser d Hz Độ l ch gi a t n s laser với t n s d ch chuy n nguyên t viết t t: độ ệ h ầ số) c Hz Độ l ch gi a t n s của laser điều khi n với t n s d ch chuy n nguyên t p Hz Độ l ch gi a t n s của laser d với t n s d ch chuy n nguyên t  Hz Khoảng cách theo t n s gi a các mức năng lư ng vii
8. DAN MỤC CÁC N V VÀ Đ T n N dun 1.1 H s h p thụ và tán s c trong v ng l n cận t n s cộng hư ng 0. 1.2 Các công tua h s h p thụ a , h s tán s c b và chiết su t nhóm c) t i l n cận t n s cộng hư ng nguyên t . 1.3 Sự k ch th ch h nguyên t ba mức c u hình bậc thang. 1.4 Đ th h s h p thụ (đư ng đứt n t và h s tán s c đư ng liền n t) khi c = 0 (a) và c = 4 MHz b . Độ l ch t n s laser điều khi n đư c chọn là c = 0. 1.5 Sự biến thiên của chiết su t nhóm theo độ l ch t n s của ch m laser dò khi c = 2.8 MHz, còn c = 0. 1.6 Sự biến thiên của chiết su t nhóm theo t n s Rabi của ch m laser điều khi n t i p = c = 0. 1.7 Hai cách làm thay đổi tán s c hi u dụng của môi trư ng: a tự điều biến pha và b điều biến pha ch o [65]. 2.1. Sơ đ h lư ng t năm mức năng lư ng bậc thang. 2.2 Sơ đ năm mức năng lư ng của nguyên t 85Rb [78]. 2.3 Sự phụ thuộc của h s h p thụ đư ng đứt n t và h s tán s c (đư ng liền n t theo độ l ch t n ch m d t i các giá tr khác nhau của cư ng độ trư ng điều khi n c = 0 (a), c = 2 MHz (b), c = 6 MHz (c), c = 12 MHz (d) khi c = 0. 2.4 Sự biến thiên của h s h p thụ đư ng đứt n t và h s tán s c (đư ng liền n t theo độ l ch t n ch m d t i các giá tr khác nhau của độ l ch t n ch m laser điều khi n c = -2 MHz (a), c = 2 MHz (b) khi c = 12 MHz. viii
9. 2.5 Sự biến thiên của chiết su t nhóm (liền n t và h p thụ đứt n t) khi c = 0 và c = 4 MHz. 2.6 Sự biến thiên của su t nhóm theo độ l ch t n s laser d t i các cư ng độ trư ng điều khi n khác nhau và c = 0. 2.7 Sự biến thiên của chiết su t nhóm theo cư ng độ trư ng laser điều khi n t i p = 0 đư ng liền n t , p = -9 MHz đư ng đứt n t và p = 7.6 MHz đư ng ch m ch m và c = 0. 2.8 Sự biến thiên của chiết su t nhóm theo độ l ch t n s laser d t i một s giá tr khác nhau của độ l ch t n s laser điều khi n c = 0, c = -2 MHz và c = 2 MHz. 2.9 Sự biến thiên của chiết su t nhóm theo độ l ch t n laser điều khi n khi p = 0 và c = 4 MHz. 2.10 Sự biến thiên của chiết su t nhóm vào độ s u trong su t c a sổ EIT trong trư ng h p p = 0 và c = 0, c = -9 MHz, c = 7.6 MHz tương ứng đư ng liền n t, đư ng g ch g ch và đư ng ch m ch m. 2.11 Sự biến thiên của độ trễ nhóm theo độ l ch t n ch m d khi ∆c = 0 và Ωc = 4 MHz. 2.12 Đ th độ trễ nhóm khi độ l ch t n ch m điều khi n là c = 0 và c = 4 MHz, c = 6 MHz, c = 10 MHz. 2.13 Đ th độ trễ nhóm theo t n s Rabi laser điều khi n t i p = 0, p = -9 MHz, p = 7.6 MHz và c = 0 tương ứng với đư ng liền n t, đư ng g ch g ch và đư ng ch m ch m. 3.1 Sự biến thiên của n2 theo ∆p khi chọn c = 10 MHz đư ng liền n t và khi c = 0 đư ng g ch g ch ; đư ng ch m ch m mô tả sự biến thiên của h h p thụ khi c = 10 MHz. Cả ba đ th đư c vẽ trong trư ng h p c = 0 [81]. ix
10. 3.2 Sự biến thiên của chiết su t nhóm theo độ l ch t n s ch m laser d trong trư ng h p có phi tuyến Kerr đư ng liền n t) và không có phi 2 tuyến Kerr đư ng đứt n t) khi c = 0, c = 4 MHz và Ip = 10 mW/cm . 3.3 Sự biến thiên của h s phi tuyến Kerr đư ng liền n t và h s tán s c tuyến t nh đư ng đứt n t theo độ l ch t n s laser d khi c = 10 MHz và ∆c = 0. 3.4 (0) ()k Sự biến thiên của ng (đư ng đứt n t) và ng (đư ng liền n t) theo 2 cư ng độ trư ng điều khi n c khi Ip = 10 mW/cm , ∆c = 0 và ∆p = 0 (a), p = -9 MHz (b), p = 7.6 MHz (c). 3.5 Sự biến thiên của chiết su t nhóm theo độ l ch t n s ch m laser d t i các giá tr khác nhau của cư ng độ trư ng laser dò khi ∆c = 0, c = 4 MHz. 3.6 Sự biến thiên của theo cư ng độ trư ng laser dò I p khi c = 4 MHz, ∆c = 0 và ∆p = 0. 3.7 Sự biến thiên của độ trễ nhóm theo độ l ch t n ch m d khi không có mặt phi tuyến Kerr đư ng đứt nét và có mặt phi tuyến Kerr đư ng 2 liền n t t i Ip = 10 mW/cm , ∆c = 0 và c = 4 MHz. 3.8 Sự phụ thuộc của h s h p thụ theo độ l ch t n ch m d khi ∆c = 0, c = 10 MHz. 3.9 Sự phụ thuộc của độ trong su t cảm ứng t vào c khi p = c = 0 trong hai trư ng h p: không có Doppler đư ng đứt n t và có Doppler đư ng liền n t). 3.10 Đ th chiết su t nhóm theo độ l ch t n p khi ∆c = 0 trong hai trư ng h p: không có Doppler đư ng đứt n t, c = 2.5 MHz) và có Doppler đư ng liền nét, c = 22 MHz). x