GVHD : TS PHAN BÁCH THẮNG Học viên : Lê Thị Lụa

: Trần Thị Mỹ Hạnh

Địa chỉ bạn đã tải:http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.html

Nơi bạn có thể thảo luận:http://myyagy.com/mientay/

Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html

Dự án dịch học liệu mở:http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html

Liên hệ với người quản lí trang web:Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.comGmail: frbwrthes@gmail.com

A. Mode trong hệ cộng hưởng.1. Sự hình thành mode trong hệ cộng hưởng. 2. Điều kiện để mode tồn tại trong buồng cộng hưởng.3. Sự chọn lọc mode.

B. Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động1. Tiêu chuẩn ổn định của mode 2. Ví dụ

• Mode (dạng dao động) là sự phân bố trường được tái tạo theo pha trong không gian của sóng lan truyền trong hệ sau một số lần phản xạ.

• Mode có thể coi là giao thoa của sóng phẳng lan truyền theo hai hướng ngược chiều nhau giữa hai gương phản xạ.

MODE LÀ GÌ ?

Ký hiệu : TEMnmq( Transverse Electromagnetic)

Dùng để chỉ sóng điện từ ngang là sóng mà và nằm trong mặt phẳng vuông góc phương truyền sóng

Thời gian sống :Do mất mát mà mode có một thời gian sống hữu hạn, thời gian sống của mode được xác định bằng thời gian để biên độ sóng giảm xuống e lần so với đại lượng ban đầu.

E

H

Mode dọc là số nút dọc theo trục của hệ cộng hưởng giữa hai gương.

PHÂN LOẠI

MODE DỌC

MODE NGANG

Là số nút trên mặt phẳng vuông góc với trục laser

MODE NGANG

•Sóng tới hợp với phương trục 0z góc

L : chiều dài của buồng cộng hưởng : bước sóng ánh sáng tới q : số nguyên

•Sóng tới truyền theo phương 0z :

• Nghĩa là các tần số của sóng tới buồng cộng hưởng có bước sóng thỏa điều kiện trên thì dao động cực đại và tạo thành mode trong hệ cộng hưởng.

2 .cos .L q

2. .L q

ĐIỀU KIỆN TỒN TẠI CỦA MODE TRONG BCH

SỰ CHỌN LỌC MODE

Tại sao phải chọn lọc ?

Chất lượng laser phát đơn mode chọn lọc

giảm mất mát

N phải lớn a1 , a2 lớn và L nhỏ

1 2.a aNL

phát đơn mode (TEMoo ) chọn lọc

Để sử dụng được Laser phải: nén được (triệt tiêu được) những dao động không cần thiết; tập trung năng lượng bức xạ vào một vài mode, tốt nhất tạo điều kiện cho Laser hoạt động đơn mode. Quá trình này gọi là chọn lọc mode.

• Có nhiều phương pháp:– Phương pháp chủ động: dùng tín hiệu bên

ngoài biến điệu ánh sáng trong BCH– Phương pháp thụ động: đặt một yếu tố trong

BCH để gây hiện tượng tự biến điệu ánh sáng.

Sự chọn lọc mode ngang

- Việc nén các dao động không cần thiết được thực hiện bằng cách đưa vào BCH một màn chắn đặc biệt.

- Theo phân bố trường mode TEM00 có trường tập trung gần trục, các mode bậc cao TEM11, TEM20... trường được phân bố xa trục, bậc dao động càng lớn trường phân bố càng xa.

Chọn lọc mode ngang

Multi-longitudinal Multi-transverse&long. Single mode

Chọn lọc mode dọc

Dùng các phương pháp:

– Thay đổi chiều dài của BCH.– Đưa vào BCH mẫu chuẩn Fabry-Perot hoặc tấm

phẳng song song.– Dùng gương phản xạ có hệ số truyền qua thay đổi.– Dùng phản xạ Bragg tạo hồi tiếp chọn lọc tần số.

Thay đổi chiều dài L

• Nếu rút ngắn chiều dài của BCH có thể giảm dần số mode dọc,cách này không được sử dụng vì làm giảm chiều dài của hoạt chất và giảm công suất của laser.

• Phương pháp chọn lọc thông dụng: dùng BCH kép.

• Gồm 3 gương phẳng G1, G2, G3.• Khoảng cách giữa G1 và G2 là L1,trong phần

này hình thành các mode dọc với hiệu tần số:

• Tương tự, giữa gương G2 và G3 xuất hiện những dao động dọc với hiệu tần số:

1212cfL

G1 G2 G3L1 L2

2322cfL

Buồng cộng hưởng kép

• Nếu chọn L1 và L2 khác nhau thì hiệu tần số giữa hai mode cạnh nhau ở hai phần khác nhau.

• Những mode dọc có tần số riêng trong cả hai phần trùng nhau mới là mode chung của BCH phổ dao động của BCH kép thưa đi rất nhiều so với phổ dao động của BCH thường (không có G2).

• Hiệu suất của phương pháp tăng khi tăng số gương phản xạ.

Nguyên tắc

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động

Mode dao động ổn địnhHệ cộng hưởng có mất mát thấp.

Điều kiện: 1 2 1a aL

Tia sáng lan truyền trong hệ không bị phân kỳ

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động

Hệ thấu kính tuần hoàn10 1L

Ma trận truyền sáng trong không gian tự do :

Ma trận truyền sáng qua thấu kính mỏng : 1 01 1f

Thấu kính hội tụ f>0; thấu kính phân kỳ f<0

Ma trận truyền sáng từ mặt n đến n+2 :

Hệ thấu kính tuần hoàn

2

2

n n n

n n n

x Ax BCx D

Hay

n

n

xA BC D

Sự thay đổi của x và khi đi qua một ô cơ bản của cấu trúc thấu kính tuần hoàn (s)

Thay vào (2) ta có:

1

1 2 1

1

1

s s s

s s s

x AxB

x AxB

Từ (1) ta có:

2 1 0s s sx A D x AD BC x

Hệ thấu kính tuần hoàn

2 1 0s s sx A D x AD BC x

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động

1AD BC Vì

2

1 2 1 2

2 1 22

L L LA D bf f f f

Ta có 2 12 0s s sx bx x nghiệm có dạng: 0

isqsx x e

22 1iqe b i b arccosq bvới Điều kiện ổn định của sự lan truyền tia sáng thì q phải là số thực

1b

0122 iqiq bee

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động

Chuyển sang thông số hệ cộng hưởng ta có :

1b 2

1 2 1 2

1 1 1L L Lf f f f

1 2

0 1 1 1L LR R

hay

1 20 1g g

1 20 1g g

Điều kiện ổn định

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động

21 RR

1. 21 gg

221LRR

g1=g2=-1 g1.g2=1

R1=R2=L

g1=g2=0g1.g2=0

R1=L; R2=

g1=0; g2=1

g1.g2=0

1 20 1g g

Một số ví dụ :

Lưới cách tử