Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nghiên cứu tương tác Raman kết hợp trong môi trường khí được chứa bởi sợi quang tử lõi rỗng

Đề tài giới thiệu, phân tích hiện tượng tán xạ Raman sử dụng cách tiếp cận cổ điển và lượng tử để mô tả tương tác ánh sáng - vật chất dựa trên nguồn gốc vật lý của quá trình tán xạ Raman. Ở đây, lý thuyết cơ bản được thiết lập bằng cách dẫn ra các phương trình mô tả quá trình tán xạ Raman từ tự phát tới cưỡng bức. Trong đó, hình thức luận cổ điển giúp ta có hình dung trực quan, ngược lại hình thức luận lượng tử cung cấp bức tranh vật lý đầy đủ về quá trình tán xạ Raman.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Nghiên cứu tương tác Raman kết hợp trong môi trường khí được chứa bởi sợi quang tử lõi rỗng ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ THU TRANGNGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC RAMAN KẾT HỢPTRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ ĐƯỢC CHỨA BỞI SỢI QUANG TỬ LÕI RỖNG LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Thái Nguyên-2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ THU TRANGNGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC RAMAN KẾT HỢPTRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ ĐƯỢC CHỨA BỞI SỢI QUANG TỬ LÕI RỖNG Chuyên ngành: Quang học Mã số: 8.44.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Nguyễn Mạnh Thắng TháiNguyên-2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quảnêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa từng được ai công bốtrong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN THỊ THU TRANG i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS.Nguyễn Mạnh Thắng đã tận tìnhhướng dẫn, giúp đỡem trong suốt quá trình thực hiệnLuận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ bộ môn Quang học, Ban chủ nhiệmkhoa Vật Lí, trường Đại học Khoa học – Đại Học Thái Nguyên đã giúp em hoàn thànhLuận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới cơ quan Tạp chí Khoa học và Công nghệ quânsự - Viện Khoa học và Công nghệ quân sự đã tạo điều kiện cho tôi về mặt thời gian cũngnhư cơ sở vật chất để tôi hoàn thiện đề tài này. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đãquan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Thị Thu Trang ii MỤC LỤCMỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1CHƯƠNG 1: TÁN XẠ RAMAN ....................................................................................... 7 1.1 Tán xạ Raman tự phát ............................................................................................... 7 1.2 Tán xạ Raman cưỡng bức ......................................................................................... 9 1.3 Tán xạ Raman tự phát và tán xạ Raman cưỡng bức ............................................... 10 1.4 Hệ phương trình cổ điển mô tả tương tác tán xạ Raman cưỡng bức ..................... 12 1.5 Hệ phương trình Maxwell - Bloch cho tán xạ Raman ............................................ 21 1.5.1 Toán tử ma trận mật độ .............................................................................. 21 1.5.2 Hệ kích thích nguyên tử hai mức ................................................................ 22 1.5.3 Phương trình đảo mật độ nguyên tử ............................................................ 24 1.5.4 Mô men dao động cảm ứng ........................................................................ 27 1.5.5 Phân cực phi tuyến..................................................................................... 27CHƯƠNG 2 : SỢI QUANG TỬ LÕI RỖNG (HC-PCFs) ............................................... 31 2.1 Sợi quang truyền thống ........................................................................................... 31 2.2 Sợi tinh thể quang tử lõi rỗng ................................................................................. 32 2.3 Dẫn sóng dựa trên vùng cấm quang tử ................................................................... 33 2.4 Mật độ trạng thái ..................................................................................................... 36 2.5 HC-PCFs tăng cường hiệu ứng tương tác phi tuyến laser - khí.............................. 38CHƯƠNG 3:TƯƠNG TÁC TÁN XẠ RAMAN KẾT HỢP THUẬN VÀ NGƯỢCTRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ H2 ĐƯỢC CHỨA BỞI HC-PCFs .................................... 42 3.1 Tán xạ Raman cưỡng bức ngược kết hợp ............................................................... 43 3.1.1 Hệ phương trình tương tác ba sóng kết hợp ................................................. 43 3.1.2 Sự tương tác và xuất hiện của chuỗi xung tín hiệu Stokes ngược .................. 46 3.1.3 Dạng tiệm cận soliton của chuỗi xung S ...