SỰ PHÁT TẦN SỐ HIỆU SỰ PHÁT TẦN SỐ HIỆU HIỆU SUẤT CAO TRONG HIỆU SUẤT CAO TRONG

TINH THỂ BBOTINH THỂ BBO

HV : La Phan Phương Hạ

1. Giới thiệu

2. Sơ đồ thực nghiệm

3. Kết quả - thảo luận

4. Kết luận

1. Giới thiệu1. Giới thiệu

- Laser màu phát ánh sáng xung cường độ cao, dễ điều chỉnh - Laser màu phát ánh sáng xung cường độ cao, dễ điều chỉnh bước sóng ánh sáng phát ra bước sóng ánh sáng phát ra dùng nhiều trong nghiên cứu dùng nhiều trong nghiên cứu quang học hiện đại. quang học hiện đại.

- Giới hạn : bước sóng nằm trong miền giữa tử ngoại gần ( - Giới hạn : bước sóng nằm trong miền giữa tử ngoại gần ( ≥ 320 ≥ 320 nm) và hồng ngoại gần ( 900 nm)nm) và hồng ngoại gần ( 900 nm)

Để laser màu phát được bước sóng ngắn hơn :Để laser màu phát được bước sóng ngắn hơn : Tín hiệu ra của laser phải có tần số gấp đôiTín hiệu ra của laser phải có tần số gấp đôi Tần số tín hiệu ra của laser phải được tăng lên khi qua 1 môi Tần số tín hiệu ra của laser phải được tăng lên khi qua 1 môi

trường phi tuyến nào đótrường phi tuyến nào đó

1. Giới thiệu1. Giới thiệu

Để tạo ra ánh sáng có bước sóng ngắn ( 0.9 – 1.5 Để tạo ra ánh sáng có bước sóng ngắn ( 0.9 – 1.5 μμm ) m )

ứng dụng sự phát tần số hiệu trong tinh thể phi tuyến ứng dụng sự phát tần số hiệu trong tinh thể phi tuyến BBO BBO ( ( ββ-BaB-BaB22OO44 ) )

Tinh thể BBO ( ββ barium borate ) : độ truyền qua cao, ngưỡng phá hủy cao, tính chất hóa học, tính chất cơ học tốt…, có tính hợp pha trong vùng bước sóng rộng dùng trong phát sóng hài bậc hai từ 190 nm tới 1780 nm

Tinh thể BBO

Sự phát tần số hiệu ( DFG )

- Sóng bơm ( ω3 ) cường độ mạnh tương tác với sóng tín hiệu ( ω1 ) cường độ yếu tạo ra sóng ω2 = ω3 - ω1

- Đồng thời cường độ sóng ω1 có thể được tăng cường khi góc hợp pha phù hợp

1. Giới thiệu1. Giới thiệu

- Để có sự phát tần số hiệu - Để có sự phát tần số hiệu có điều kiện hợp pha có điều kiện hợp pha

VD : laser màu ( 422,3 nm ) phát ra bước sóng 700 nm ở góc hợp VD : laser màu ( 422,3 nm ) phát ra bước sóng 700 nm ở góc hợp pha 27,14pha 27,14oo

laser màu ( 694,7 nm ) phát ra bước sóng 2 laser màu ( 694,7 nm ) phát ra bước sóng 2 μμm ở góc hợp m ở góc hợp pha 20,05pha 20,05oo

Để tạo Để tạo ra ánh sáng có bước sóng ngắn ( 0.9 – 1.5 ra ánh sáng có bước sóng ngắn ( 0.9 – 1.5 μμm )m )

DFG giữa laser màu ( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm ) và laser DFG giữa laser màu ( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm ) và laser Nd:YAG ( 1064 Nd:YAG ( 1064 μμm )m )

Molecular formula C28H31N2O3ClMolar mass 479.02 g/molDensity 1.26 g/cm3

Bột Rhodamine 6G trong dung dịch methanol, phát ra bức xạ vàng khi chiếu laser xanh.

DFG giữa laser màu ( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm ) và laser Nd:YAG ( 1064 μm )

Laser màu

( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm )

DFG giữa laser màu ( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm ) và laser Nd:YAG ( 1064 μm )

Laser Nd:YAG ( 1064 μm )

Nd :YAG ( 1% Nd )

- Công thức : Y2.97Nd0.03Al5O12 - Khối lượng của Nd : 0.725% - Số nguyên tử Nd trong 1 đvtt : 1.38×1020 /cm3 - Bước sóng phát ra : 1064 nm - Chuyển mức năng lượng : 4F3/2 → 4I11/2 Nd : YAG Laser Rod ( yttrium

aluminium garnet pha tạp neodymium )

2. Thực nghiệm cho quá trình DFG

Kích thước chùm laser màu : 2,4 mm

Kích thước chùm laser Nd : YAG 2,1 mm

Kích thước chùm IR ra : 7 mm

Lăng kính Pellin-Broca Gương lưỡng sắc ( dichronic mirro)

Sự hợp pha giữa laser màu và laser Nd : YAG

Khi qua tinh thể BBO :

- ứng với góc hợp pha 22,78o : Laser Nd : YAG được gấp đôi

- ứng với góc hợp pha 30,30o : phát ra IR ở 368,7 nm

Để phù hợp với điều kiện hợp pha :Để phù hợp với điều kiện hợp pha :

Laser màu : phân cực thẳng Laser màu : phân cực thẳng Laser Nd : YAG phân cực ngangLaser Nd : YAG phân cực ngang Tinh thể BBO dài 10 mm, cao 6.5mm ( dọc theo trục truyền

của tia bất thường ) và rộng 5 mm ( theo trục thường ) – phủ lớp chống phản xạ MgF2 ( cho phản xạ thấp nhất ở 615 nm ) và được cắt theo góc 28.5o

3. Kết quả

- Laser màu ( 42 mJ ở 564 nm )

- Laser Nd:YAG ( 33 mJ – 1064 μm )

Phát ra IR ( 4.5 mJ ) hiệu suất lượng tử 23 %

4. Kết luận

- DFG trong tinh thể BBO ( từ laser màu và laser Nd : YAG ) cho phát ra IR năng lượng cao trong vùng 0.9 μm - 1.5 μm. Hiệu suất lượng tử 23 %.

- Có thể tăng hiệu suất :

Thay đổi kích thước chùm tia.

Phủ lớp chống phản xạ lên các thiết bị quang để tăng sự phát xạ IR

Tách phần phát xạ của laser Nd : YAG lên trước khi dùng để bơm cho laser màu.