Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Phân bố lực trong không gian của kìm quang học Kerr sử dụng chùm tia Gauss

Nhằm chỉ ra tác động của hiệu ứng Kerr trong quá trình bẫy các vicầu phi tuyến (hoặc vi cầu nhúng trong môi trường phi tuyến) và định hướng cho thực nghiệm, khảo sát phân bố 3 chiều của quang lực tác động lên vi cầu có chiết suất phi tuyến (hoặc tuyến tính) nhúng trong môi trường tuyến tính (hoặc môi trường phi tuyến- môi trường Kerr).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Phân bố lực trong không gian của kìm quang học Kerr sử dụng chùm tia GaussBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ HOÀNG VĂN NAM PHÂN BỐ LỰC TRONG KHÔNG GIAN CỦA KÌM QUANG HỌC KERR SỬ DỤNG CHÙM TIA LASER GAUSS Chuyên ngành: Quang học Mã số : 62.44.01.09 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội, 2016 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNGNgười hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Hồ Quang Qúy 2. TS Cao Thành Lê Phản biện 1: GS.TS Trần Công Phong Phản biện 2: PGS.TS Đỗ Quốc Hùng Phản biện 3: TS Phạm Vũ Thịnh Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Viện, họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự vào hồi… giờ… ngày… tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Thư viện quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU Đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về lực quang học,bẫy quang học và kìm quang học cả trong lý thuyết và thực nghiệm, kếtquả và được đưa vào ứng dụng nhiều lĩnh vực trong khoa học, đời sống[15], [20], [24], [29], [30], [32], [35], [44], [45], [62]. Để bẫy vi cầu,các nhà khoa học đã dùng các chùm tia laser có phân bố dạng hàmGaussian cho vi cầu có chiết suất lớn hơn chiết suất môi trường chất lưu[21] và chùm dạng hàm Hollow - Gaussian cho vi cầu có chiết suất nhỏhơn chiết suất môi trường chất lưu [20], [25], [38], [48], [43]. Về lý thuyết, đã quan tâm đến quang lực tác động lên vi cầu khicó sự khác nhau về kích thước, hình dạng, thông qua các chế độ Mie,Rayleigh... Tuy nhiên, khi chùm laser hội tụ, cường độ tại tâm kìm vàlân cận sẽ lớn, dẫn đến xuất hiện hiệu ứng Kerr. Khi đó, nếu vi cầu vàmôi trường chất lưu có hệ số chiết suất phi tuyến bậc ba cao, đặc biệtvới chất lưu là các chất hữu cơ hay các vi cầu là những phân tử sống màta chưa hiểu rõ bản chất thì cần phải xem xét nghiên cứu thêm về hiệuứng Kerr trong quá trình bẫy. Trong thực nghiệm, một số trường hợp vi cầu không ổn định trongquá trình bẫy và khó điều khiển. Có thể do xuất hiện hiệu ứng Kerr (nhưđã nói ở trên) khi ta bẫy vi cầu (nhạy với hiệu ứng Kerr) hoặc vi cầutrong môi trường chất lưu (nhạy với hiệu ứng Kerr). Vì khi đó, chiếtsuất vi cầu và chất lưu sẽ thay đổi, kéo theo thay đổi điều kiện bẫy, màcòn gây nên hiện tượng tự hội tụ của chùm tia Gaussian, làm chùm tiabị biến dạng một lần nữa. Các thay đổi đó ảnh hưởng đến độ lớn và sựphân bố quang lực trong không gian chất lưu, tức ảnh hưởng đến vùngbẫy và vùng ổn định của bẫy. Nhằm mục đích quan tâm những vấn đề đang còn bỏ ngỏ, để bổsung cho lý thuyết và thực nghiệm với sự có mặt của hiệu ứng Kerrtrong quá trình bẫy, giải thích một số trường hợp không bẫy được,nhưng khi thay đổi cường độ chùm thì có thể bẫy được, chúng tôi đã đềxuất đề tài luận án là: “Phân bố lực trong không gian của kìm quanghọc Kerr sử dụng chùm tia Gauss”. 2 * Mục đích nghiên cứu: Nhằm chỉ ra tác động của hiệu ứng Kerr trong quá trình bẫy các vicầu phi tuyến (hoặc vi cầu nhúng trong môi trường phi tuyến) và địnhhướng cho thực nghiệm, khảo sát phân bố 3 chiều của quang lực tácđộng lên vi cầu có chiết suất phi tuyến (hoặc tuyến tính) nhúng trongmôi trường tuyến tính (hoặc môi trường phi tuyến - môi trường Kerr). * Phương pháp nghiên cứu: Trên cơ sở cấu hình kìm quang học Kerr, lý thuyết về kìm quanghọc và quang phi tuyến, dẫn ra các biểu thức tường minh cho quang lựcdọc và quang lực ngang. Sử dụng phần mềm Maple, mô phỏng phân bốcủa cường độ chùm laser Gaussian, quang lực dọc, ngang trong khônggian hai chiều hoặc ba chiều. Từ các kết quả mô phỏng, phân tích vàbình luận về điều kiện hoạt động của kìm quang học và sự ổn định củavi cầu. * Nội dung nghiên cứu: Mô phỏng phân bố (hai chiều) của quang lực tác động lên vi cầutuyến tính (hoặc phi tuyến) trong mặt phẳng mẫu phi tuyến (hoặc tuyếntính); Khảo sát ảnh hưởng của các tham số chính như: hệ số chiết suấtphi tuyến, cường độ đỉnh, bán kính mặt thắt chùm tia Gaussian đầu vào,kích thước vi cầu lên quang lực ngang và phân bố của nó trên mặtphẳng mẫu. Mô phỏng phân bố (ba chiều) của quang lực tác động lên vi cầutuyến tính trong khối môi trường phi tuyến. Khảo sát ảnh hưởng của cáctham số chính như: Hệ số chiết suất phi tuyến, cường độ đỉnh, bán kínhmặt thắt chùm tia Gaussian đầu vào, kích thước vi cầu lên quang lực(dọc và ngang) và phân bố của nó trong khối chất lưu là môi trường phituyến. * Ý nghĩa về lý luận, thực tiễn của luận án: Các nghiên cứu trước chưa quan tâm tới hiệu ứng Kerr trong quátrình bẫy. Nội dung luận án bổ sung cho lý thuyết và thực nghiệm vềbẫy quang học với sự có mặt của hiệu ứng Kerr trong quá trình bẫy,định hướng lựa chọn tham số thực nghiệm cũng như giải thích một sốtrường hợp không bẫy được. 3 Nội dung luận án được trình bày theo cấu trúc sau:Chương 1. Kìm quang học: Công cụ bẫy và điều khiển vi hạt: Tổng quan và hệ thống một số kết quả đã nghiên cứu về kìmquang học, rút ra những điểm cần quan tâm cho các chương sau.Chương 2. Phân bố lực trong kìm quang học tuyến tính: Trên cơ sở mẫu kìm sử dụng một chùm tia trong môi trường tuyếntính (không nhạy với hiệu ứng Kerr), mô phỏng phân bố quang lựctrong không gian 3 chiều, khảo sát ảnh hưởng của một số tham sốquang học, đặc biệt là tỉ số chiết suất lên quang lực.Chương 3. Phân bố lực trong kìm quang học Kerr hai chiều: Đề xuất kìm quang học dùng một chùm tia dạng sóng phẳng bẫyvi cầu tuyến tính (phi tuyến) trong mặt phẳng chất lưu phi tuyến (tuyếntính), dẫn biểu thức tường minh quang lực tác động lên vi cầu có sựtham gia của hiệu ứng chiết suất thay đổi th ...