NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC TÁN XẠ RAMAN CƯỠNG BỨC TRONG MÔI TRƯỜNG PHI TUYẾN CHỨA TRONG SỢI TINH THỂ QUANG TỬ LÕI RỖNG
Quang học (Mã số: 9.44.01.10)
Luận án này tập trung nghiên cứu tương tác tán xạ Raman cưỡng bức (SRS) trong môi trường khí Hidro phi tuyến chứa trong sợi tinh thể quang tử lõi rỗng (HC-PCF). Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ những hạn chế của laser Raman sợi quang truyền thống về hiệu suất và khả năng mở rộng phổ. Sợi quang tử lõi rỗng chứa khí phi tuyến được nhận định là giải pháp tiềm năng nhờ hiệu suất cao của các hiệu ứng phi tuyến như tán sắc vận tốc nhóm bậc cao, tự biến điệu pha, tương tác bốn sóng và tán xạ Raman cưỡng bức, do tính chất vùng cấm, tiết diện mode cơ bản nhỏ và hệ số phi tuyến cao.
Nghiên cứu làm rõ bản chất tán xạ Raman trong HC-PCF bằng cách khảo sát các quá trình SRS kết hợp nhanh trong cả hai cấu hình bơm ngược (BSRS) và bơm thuận (FSRS) trong môi trường khí H2. Luận án cũng xem xét ảnh hưởng của kích thước lõi rỗng, mở rộng Doppler, và va chạm giữa các phân tử khí H2 với thành trong của sợi quang tử lõi rỗng lên sự mở rộng của vạch phổ Raman.
Các đóng góp chính bao gồm việc đề xuất thành công mô hình lời giải tiệm cận gần đúng cho BSRS kết hợp nhanh trong môi trường phi tuyến H2, giải thích sự xuất hiện chuỗi xung soliton của sóng Stokes và hiệu ứng tự tương tự đã quan sát trong thực nghiệm. Luận án cũng mô tả và phân tích chi tiết quá trình tương tác động học phức tạp giữa các trường laser bơm, trường tín hiệu Stokes, trường kết hợp và mật độ nghịch đảo phân tử trong chế độ SRS kết hợp nhanh, làm sáng tỏ vai trò của trường kết hợp. Ngoài ra, nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của độ rộng xung bơm, độ dài sợi quang và áp suất khí chứa trong HC-PCF nhằm đưa ra các tham số tối ưu cho hiệu suất phát sóng Stokes, cung cấp cơ sở cho thiết kế thực nghiệm.