Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Tăng cường phi tuyến Kerr chéo dựa trên hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ

Mục đích nghiên cứu của Luận án này nhằm xây dựng mô hình giải tích biểu diễn hệ số phi tuyến Kerr chéo của hệ lượng tử bốn mức năng lượng cấu hình Y ngược khi có mặt của hiệu ứng Doppler. Áp dụng kết quả giải tích cho trường hợp 87Rb ở điều kiện nhiệt độ phòng. Nghiên cứu khả năng điều khiển và tăng cường phi tuyến Kerr chéo theo các thông số của trường laser liên kết và nhiệt độ của môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Tăng cường phi tuyến Kerr chéo dựa trên hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ------------------ NGUYỄN LÊ THỦY AN TĂNG CƯỜNG PHI TUYẾN KERR CHÉO DỰA TRÊN HIỆU ỨNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Chuyên ngành: Quang học Mã số: 9 44 01 10 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ NGHỆ AN, 2021 i Công trình được hoàn thành tại trường Đại học Vinh Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Vũ Ngọc Sáu 2. TS. Lê Văn Đoài Phản biện 1: ........................................................................................ ........................................................................................ Phản biện 2: ........................................................................................ ..................................................................................... ... Phản biện 3: ........................................................................................ ........................................................................................ Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp trường họp tại ............................................................................................................. vào hồi……..….giờ………phút, ngày………tháng……….năm………. MỞ ĐẦU Sự ra đời của laser đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới và các ứng dụng liên quan. Một trong những hướng nghiên cứu thú vị là điều khiển tính chất quang của nguyên tử dựa trên các hiệu ứng giao thoa Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện Quốc gia và thư viện Nguyễn Thúc Hào Hấp thụ và tán sắc là hai thông số cơ bản đặc trưng cho tính chất quang của môi trường nguyên tử. Haitrường thông Đại họcliên số này Vinhhệ với nhau theo phần thực và 1 Lí do chọn đề tài Hiệu ứng Kerr là sự đáp ứng phi tuyến được tạo ra trong môi trường dưới tác dụng của một trường ánh sáng mạnh, nó làm thay đổi tính chất lan truyền của ánh sáng trong môi trường. Tùy thuộc vào cách thức tạo ra hiệu ứng phi tuyến, có hai loại phổ biến đó là hiệu ứng Kerr tự điều biến pha (self - Kerr) và hiệu ứng Kerr điều biến pha chéo (cross – Kerr). Do vai trò đặc biệt quan trọng của phi tuyến Kerr nên các nhà nghiên cứu luôn luôn tìm kiếm các phương pháp để tăng cường phi tuyến Kerr trong điều kiện cường độ ánh sáng thấp. Năm 1989, sự khám phá ra hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ (electromagnetically induced transparency - EIT) của nhóm nghiên cứu Harris đã mang lại một giải pháp rất hiệu quả để làm giảm hấp thụ và tăng cường hệ số phi tuyến Kerr trong miền cộng hưởng. Bên cạnh đó, những nghiên cứu về tăng cường phi tuyến Kerr dựa trên hiệu ứng này cũng phát triển rất mạnh mẽ kể cả trong lý thuyết lẫn thực nghiệm và mang lại nhiều ứng dụng tiềm năng. Cấu hình cơ bản của phi tuyến Kerr biến điệu pha chéo dựa trên hiệu ứng EIT là các hệ nguyên tử bốn mức năng lượng (do sử dụng thêm một chùm laser tín hiệu để cảm ứng tạo phi tuyến Kerr chéo). Mô hình lý thuyết của hệ nguyên tử bốn mức năng lượng đầu tiên do Schmidt and Imamoglu đã đề xuất năm 1996. Mô hình này đã tạo ra hệ số phi tuyến Kerr chéo khổng lồ, mang lại nhiều ứng dụng trong chuyển mạch toàn quang, hoạt động của cổng pha phân cực và các quá trình thông tin lượng tử khác. Tuy nhiên, mô hình này cũng tồn tại nhiều hạn chế vì vận tốc nhóm của chùm dò chậm hơn so với chùm tín hiệu. Để khắc phục hạn chế trong mô hình bốn mức N và tăng độ dài tương tác, một số nhóm nghiên cứu đã đề xuất các mô hình tạo ra EIT kép, trong đó EIT cũng được hình thành với chùm tín hiệu. Gần đây, để tăng số cửa sổ EIT và để có nhiều miền phổ phi tuyến Kerr được tăng cường thì một số nhóm nghiên cứu đã sử dụng các hệ nguyên tử nhiều mức năng lượng (năm và sáu mức) được kích thích bởi nhiều trường laser điều khiển. Một cách khác để tăng số cửa sổ EIT là sử dụng các mức siêu tinh tế gần nhau được kích thích một chùm laser điều khiển. Theo cách này, nhóm quang học tại trường Đại học Vinh đã xây dựng được mô hình giải tích của hệ nguyên tử năm mức năng lượng cấu hình bậc thang để nghiên cứu hiệu ứng EIT, phi tuyến Kerr tự biến điệu pha, vận tốc nhóm ánh sáng, lưỡng ổn định quang. Các kết quả giải tích có sự phù hợp tốt với các kết quả thực nghiệm được quan sát tại phòng thí nghiệm quang học của trường Đại học Vinh. 2 Mặc dầu hiệu ứng EIT và phi tuyến Kerr tự biến điệu pha đã được nghiên cứu trong hệ nguyên tử năm mức năng lượng, tuy nhiên, hiệu ứng phi tuyến Kerr chéo vẫn chưa được nghiên cứu hiệu trong mô hình này. Trên cơ sở những điều kiện thuận lợi và tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu “Tăng cường phi tuyến Kerr chéo dựa trên hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ”. Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HIỆU ỨNG PHI TUYẾN KERR CHÉO 1.1. Sự phân cực phi tuyến Sự phân cực phi tuyến dưới tác dụng của trường ngoài được gây ra do một số cơ chế sau: - Phân cực do sự biến dạng của đám mây điện tử. - Phân cực do sự chuyển động nội phân tử. - Phân cực do sự định hướng phân tử. - Phân cực do cộng hưởng photon. 1.2. Hiệu ứng phi tuyến Kerr Dưới tác dụng của trường ánh sáng mạnh, chiết suất hiệu dụng của môi trường phụ thuộc vào cường độ trường ánh sáng theo hệ thức: n  n0  n2 E (t ) 2 , (1) Sự thay đổi chiế ...