Luận án Nghiên cứu các tính chất động học và phát triển hệ laser rắn tử ngoại sử dụng vật liệu pha tạp ion Ce3+

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC VÀ PHÁT TRIỂN HỆ LASER RẮN TỬ NGOẠI SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHA TẠP ION Ce³⁺

Ngành:

QUANG HỌC (Mã số: 944 01 10)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung vào nghiên cứu và phát triển hệ laser rắn tử ngoại sử dụng vật liệu pha tạp ion Ce³⁺, đặc biệt là tinh thể Ce:LiCAF. Laser tử ngoại có nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ như hóa học, vật lý, y học, sinh học và môi trường, nhưng các nguồn laser UV thông dụng hiện có thường phức tạp, độc tính, kém hiệu quả hoặc ít linh hoạt. Do đó, việc phát triển các nguồn laser rắn tử ngoại hiệu quả, đáng tin cậy, nhỏ gọn và chi phí hợp lý là cấp thiết.

Môi trường tinh thể Ce:LiCAF được xác định là vật liệu hoạt chất ưu việt nhờ các đặc tính nổi bật, phù hợp cho việc phát triển laser UV xung ngắn, băng hẹp, điều chỉnh bước sóng và công suất cao. Luận án đã nghiên cứu tường minh động học phát xạ đơn xung ngắn bơm gần ngưỡng của Ce:LiCAF, đánh giá ảnh hưởng của năng lượng bơm và các thông số buồng cộng hưởng (BCH) lên độ rộng xung laser lối ra. Các tính toán lý thuyết đã chỉ ra khả năng đạt được xung 267 ps.

Thực nghiệm đã phát triển thành công hệ laser Ce:LiCAF băng rộng với hiệu suất 33%, năng lượng phát cực đại 3,4 mJ và đạt được xung đơn ngắn 450 ps. Nghiên cứu động học phát xạ băng hẹp, điều chỉnh bước sóng sử dụng cách tử Littrow đã được thực hiện, cho phép đạt được phổ phát xạ băng hẹp 20 pm và xung ngắn 299 ps, với vùng điều chỉnh từ 278 nm đến 302 nm. Hệ laser thực nghiệm với cấu hình này cho phổ phát xạ 0,2 nm và xung 453 ps.

Ngoài ra, luận án còn mở rộng nghiên cứu với tinh thể Ce:LiCAF cắt dạng kim cương và cấu hình phản xạ nội toàn phần sử dụng lăng kính Pellin-Broca. Hệ laser dùng tinh thể kim cương đạt hiệu suất 9%, phổ rộng 2 nm, xung 3,8 ns. Cấu hình phản xạ nội toàn phần cho phổ băng rộng 3,5 nm và xung 4,4 ns. Các kết quả này có ý nghĩa quan trọng cho việc khuếch đại xung laser cực ngắn, công suất cao trong vùng tử ngoại và mở ra nhiều ứng dụng mới trong quang phổ laser và môi trường.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG I. VẬT LIỆU VÀ LASER TỬ NGOẠI Ce:FLUORIDE

• CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC CHO LASER TỬ NGOẠI SỬ DỤNG TINH THỂ Ce:LiCAF

  • 2.1. Mô hình lý thuyết cho động học phát xạ laser đa bước sóng
  • 2.2. Động học phát xạ laser tử ngoại Ce:LiCAF băng rộng và phát xung ngắn bằng phương pháp quá độ buồng cộng hưởng
  • 2.3. Động học phát xạ laser tử ngoại Ce:LiCAF băng hẹp, điều chỉnh bước sóng sử dụng cách tử Littrow
  • Kết luận chương II

• CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ LASER TỬ NGOẠI RẮN SỬ DỤNG MÔI TRƯỜNG TINH THỂ Ce:LiCAF

  • 3.1. Hệ thực nghiệm laser tử ngoại rắn Ce:LiCAF
  • 3.2. Laser tử ngoại Ce:LiCAF băng rộng phát đơn xung ngắn
  • 3.3. Laser tử ngoại Ce:LiCAF băng hẹp, điều chỉnh bước sóng, đơn xung ngắn sử dụng cấu hình cách tử Littrow
  • 3.4. Laser tử ngoại Ce:LiCAF sử dụng tinh thể cắt dạng kim cương
  • 3.5. Laser tử ngoại Ce:LiCAF sử dụng cấu hình phản xạ nội toàn phần
  • Kết luận chương III

• KẾT LUẬN CHUNG