Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nén xung ngắn bằng vòng sợi quang khuếch đại Raman ngược phối hợp với bộ liên kết bán phi tuyến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> BỘ QUỐC PHÒNG<br /> <br /> VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ<br /> <br /> CHU VĂN BIÊN<br /> <br /> NÉN XUNG NGẮN BẰNG VÒNG SỢI QUANG<br /> KHUẾCH ĐẠI RAMAN NGƯỢC PHỐI HỢP<br /> VỚI BỘ LIÊN KẾT BÁN PHI TUYẾN<br /> Chuyên ngành: Quang học<br /> Mã số: 62 44 01 09<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ<br /> <br /> HÀ NỘI - 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại:<br /> Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Bộ Quốc phòng<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> PGS.TS. Hồ Quang Quý.<br /> <br /> Phản biện 1: GS.TS. Nguyễn Quang Báu.<br /> Phản biện 2: PGS.TS. Đỗ Quốc Hùng.<br /> Phản biện 3: TS. Phạm Vũ Thịnh.<br /> Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án<br /> tiến sĩ họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự vào<br /> hồi……h……… ngày……. tháng…….năm……<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự;<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam.<br /> <br /> 1<br /> A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN<br /> 1. Tính cấp thiết của đề tài<br /> Phương pháp nén xung sử dụng môi trường khuếch đại Raman<br /> bơm ngược đã được nghiên cứu lý thuyết cũng như thực nghiệm<br /> trong môi trường plazma, khí áp suất cao và đã tạo ra xung có độ<br /> rộng giảm xuống đến hàng trăm lần so với xung bơm. Trong những<br /> năm gần đây khi sợi quang phi tuyến, hay sợi quang ống (hollow<br /> fiber) chứa các đầy môi trường tán xạ Raman đã được sử dụng nén<br /> xung theo nguyên lý khuếch đại Raman bơm ngược.<br /> Song song với những nghiên cứu nén xung bằng khuếch đại<br /> Raman bơm ngược là những nghiên cứu về bộ liên kết quang phi<br /> tuyến bốn cổng hoặc nhiều cổng. Ngoài tính chất tách sóng theo<br /> bước sóng và theo cường độ, theo dự đoán của chúng tôi, bộ liên kết<br /> còn có tính chất rút ngắn độ rộng xung ở một mức nhất định nào đó.<br /> Tính chất lọc lựa của bộ liên kết phi tuyến sẽ rút ngắn độ rộng xung<br /> tín hiệu. Tính chất này vẫn chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ<br /> và chưa được ứng dụng trong thực tế. Một ý tưởng mới của chúng tôi<br /> là phối hợp môi trường khuếch đại Raman bơm ngược có khả năng<br /> nén xung với bộ liên kết bán phi tuyến cũng có khả năng rút ngắn<br /> xung. Ý tưởng này đã thể hiện ở luận án với tiêu đề: “Nén xung<br /> ngắn bằng vòng sợi quang khuếch đại Raman bơm ngược phối<br /> hợp với bộ liên kết bán phi tuyến”.<br /> 2. Mục tiêu của luận án:<br /> Trên cơ sở tính chất khuếch đại Raman ngược trong môi<br /> trường Raman (hay sợi quang) và tính chất lọc lựa quang của bộ liên<br /> kết bán phi tuyến, đề xuất trên lý thuyết các hệ nén xung quang kết<br /> hợp từ môi trường tán xạ Raman và bộ liên kết bán phi tuyến.<br /> 3. Nội dung nghiên cứu:<br /> Thiết lập các phương trình mô tả các quá trình khuếch đại<br /> trong sợi quang Raman, các phương trình vào ra của bộ liên kết bán<br /> <br /> 2<br /> phi tuyến.<br /> Đề xuất mô hình lý thuyết các hệ nén xung kết hợp vòng<br /> khuếch đại Raman ngược với bộ liên kết bán phi tuyến với hai cấu<br /> hình: nén chủ động (sử dụng bơm ngoài) và tự nén (không sử dụng<br /> bơm ngoài).<br /> Phân tích quá trình hoạt động, thiết kế qui trình mô phỏng và<br /> dùng phần mềm Maple mô phỏng để minh chứng khả năng nén xung<br /> của các hệ đề xuất. Đi tìm điều kiện ngưỡng để xuất hiện hiệu ứng<br /> nén cho từng mô hình.<br /> 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:<br /> Hiệu ứng khuếch đại Raman ngược trong sợi quang (pha tạp<br /> Germanium); Hiệu ứng cắt gọt xung của bộ liên kết bán phi tuyến;<br /> Hệ nén xung lặp quang sợi kết hợp khuếch đại Raman bơm ngược<br /> liên tục với liên kết bán phi tuyến; Hệ tự nén xung quang kết hợp<br /> khuếch đại Raman bơm ngược với bộ liên kết bán phi tuyến.<br /> Phạm vi nghiên cứu chỉ nghiên cứu mô hình lý thuyết, xét đến<br /> các quá trình dừng và chỉ khảo sát với bộ liên kết bán phi tuyến.<br /> 5. Phương pháp nghiên cứu:<br /> Đề tài kết hợp phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết<br /> với phương pháp mô hình hóa. Dùng phương pháp mô hình để<br /> nghiên cứu xây dựng trên lý thuyết các hệ nén xung dựa trên cơ sở<br /> kết hợp giữa khuếch đại Raman bơm ngược với bộ liên kết bán phi<br /> tuyến.<br /> 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn<br /> Ý tưởng mới là đề xuất các hệ rút ngắn xung bằng cách kết<br /> hợp giữa khuếch đại Raman bơm ngược và rút ngắn xung của bộ liên<br /> kết bán phi tuyến.<br /> Kết quả nghiên cứu đã cho thấy khả năng nén xung của các hệ<br /> mà luận án đề xuất là rất khả quan. Kết quả của luận án là cơ sở tin<br /> cậy cho việc chế tạo các hệ nén xung.<br /> <br /> 3<br /> B. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN<br /> Nội dung luận án được trình bày trong 4 chương. Chương 1<br /> trình bày tổng quan về khuếch đại Raman bơm ngược và liên kết bán<br /> phi tuyến. Chương 2 khảo sát đặc trưng rút ngắn xung lọc lựa của bộ<br /> liên kết bán phi tuyến nhằm mục đính tìm ra các bộ tham số phục vụ<br /> cho chương 3 và chương 4. Chương 3 đề xuất hai hệ nén xung kết<br /> hợp khuếch đại Raman bơm ngược liên tục với liên kết bán phi<br /> tuyến: hệ MTPFC1 và MTPFC2. Chương 4. đề xuất hai hệ tự nén<br /> xung quang kết hợp khuếch đại Raman bơm ngược với bộ liên kết<br /> bán phi tuyến: OPSC cấu hình vòng và OPSC cấu hình thẳng.<br /> Chương 1: KHUẾCH ĐẠI RAMAN BƠM NGƯỢC<br /> VÀ LIÊN KẾT BÁN PHI TUYẾN<br /> 1.1. Các nguyên lý phát xung laser ngắn<br /> *Nén xung trong buồng cộng hưởng: Biến điệu chủ động; Biến<br /> điệu thụ động; Biến điệu đồng bộ pha.<br /> *Nén xung ngoài buồng cộng hưởng: Nén xung dựa trên hiệu ứng<br /> tán sắc; Nén xung dựa trên hiệu ứng phi tuyến.<br /> Phương pháp dựa trên nguyên lý khuếch đại Raman bơm ngược<br /> và làm ngắn xung nhờ liên kết phi tuyến là vấn đề nóng hổi được<br /> quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây.<br /> 1.2. Khuếch đại Raman bơm ngược<br /> 1.2.1. Khuếch đại Raman cưỡng bức<br /> Tốc độ biến đổi số photon Stokes theo phương z:<br /> dms n<br /> = DmL ( ms + 1)<br /> dz<br /> c<br /> n<br /> *Nếu ms > 1 (cưỡng bức) thì ms ( z ) = ms ( 0 ) e<br /> <br /> DnmL<br /> z<br /> c<br /> <br /> (1.9)<br /> <br />