Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của sợi tinh thể quang tử mạng lục giác đều ứng dụng trong phát siêu liên tục

• Tác giả: Trần Quốc Vũ
• Người hướng dẫn: TS. Đinh Xuân Khoa
• Trường học: Trường Đại Học Vinh
• Chuyên ngành: Quang Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Trưng Tán Sắc Sợi Tinh Thể Quang Tử Mạng Lục Giác Đều Ứng Dụng Phát Siêu Liên Tục
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Nghệ An

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI TINH THỂ QUANG TỬ VÀ MÔ HÌNH VẬT LÝ CHO PHÁT SIÊU LIÊN TỤC
• 1.1. Tinh thể quang tử
• 1.2. Sợi tinh thể quang tử
• 1.3. Phân loại PCF
• 1.4. Cơ chế dẫn sáng của PCF
• 1.5. Ưu điểm của PCF so với sợi quang thông thường
• 1.6. Ứng dụng của PCF
• 1.7. Phương pháp chế tạo PCF
• 1.8. Tính chất và các đặc trưng của PCF
• 1.9. Tính chất đơn mode cao của PCF
• 1.10. Đặc trưng chiết suất hiệu dụng
• 1.11. Đặc trưng diện tích mode hiệu dụng và hệ số phi tuyến
• 1.12. Đặc trưng tán sắc trong PCF
• 1.13. Mất mát trong PCF
• 1.14. Mất mát hấp thụ
• 1.15. Giam giữ mất mát
• 1.16. Mất mát uốn cong
• 1.17. Mô hình vật lý cho phát siêu liên tục
• 1.18. Phương trình lan truyền xung trong sợi quang
• 1.19. Lan truyền xung ngắn
• 1.20. Lan truyền xung cực ngắn
• 1.21. Phương pháp số để giải phương trình lan truyền
• 1.22. Một số tính chất vật lý của silica và hợp chất thơm
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA PCF LÕI RỖNG THẨM THẤU CÁC HỢP CHẤT THƠM
• 2.1. Giới thiệu chương
• 2.2. Cấu trúc của PCF lõi rỗng thẩm thấu hợp chất thơm
• 2.3. Nghiên cứu các đặc trưng của PCF lõi rỗng với mạng lục giác đều được thẩm thấu hợp chất thơm
• 2.4. Đặc trưng chiết suất hiệu dụng
• 2.5. Đặc trưng diện tích mode hiệu dụng
• 2.6. Đặc trưng tán sắc
• 2.7. Đặc trưng giam giữ mất mát
• 2.8. Tối ưu các tham số cấu trúc của các PCF về đặc trưng tán sắc để ứng dụng phát siêu liên tục
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHÁT SIÊU LIÊN TỤC TRONG PCF LÕI RỖNG THẨM THẤU HỢP CHẤT THƠM
• 3.1. Giới thiệu chương
• 3.2. Nghiên cứu SC trong PCF lõi rỗng thẩm thấu toluen
• 3.3. Nghiên cứu SC trong PCF lõi rỗng thẩm thấu nitrobenzen
• 3.4. Nghiên cứu SG trong PCF lõi rỗng thẩm thấu benzen
• KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN CHUNG
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về sợi tinh thể quang tử

Sợi tinh thể quang tử (PCF) là một loại sợi quang mới, được phát triển từ năm 1996, với cấu trúc đặc biệt cho phép điều khiển ánh sáng một cách hiệu quả. PCF có khả năng giam giữ ánh sáng lớn và điều chỉnh độ tán sắc, mang lại nhiều ưu điểm so với sợi quang thông thường. Cấu trúc của PCF bao gồm một lõi được bao quanh bởi một mạng lưới các lỗ không khí, tạo ra một môi trường quang học độc đáo. Việc nghiên cứu và phát triển PCF đã mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực quang học, đặc biệt là trong phát siêu liên tục. Theo Russell và các đồng nghiệp, PCF có thể được coi là một tinh thể lượng tử ánh sáng, cho phép điều chỉnh các tham số quang học một cách linh hoạt.

1.1. Đặc điểm và cấu trúc của PCF

Cấu trúc của PCF cho phép điều chỉnh các thông số quang học như chiết suất hiệu dụng và diện tích mode hiệu dụng. Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng dẫn sáng và độ tán sắc của sợi. Việc lựa chọn chất liệu và cấu trúc mạng lưới là rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của PCF. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc thẩm thấu chất lỏng vào lõi hoặc lớp vỏ của PCF có thể tạo ra những đặc tính quang học mới, mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong cảm biến và phát siêu liên tục.

II. Nghiên cứu đặc trưng tán sắc của PCF

Đặc trưng tán sắc của PCF là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển các ứng dụng quang học. Tán sắc quang học trong PCF có thể được điều chỉnh thông qua các tham số hình học như kích thước và khoảng cách giữa các lỗ không khí. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc điều chỉnh các tham số này có thể tạo ra các đường tán sắc phẳng, rất thích hợp cho việc phát siêu liên tục. Các mô hình toán học như phương trình Schrödinger phi tuyến tổng quát (GNLSE) được sử dụng để mô phỏng và phân tích các đặc trưng tán sắc của PCF, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc phát triển công nghệ quang học.

2.1. Tán sắc và ứng dụng trong phát siêu liên tục

Tán sắc trong PCF có thể được điều chỉnh để đạt được độ tán sắc bằng không, điều này rất quan trọng cho việc phát siêu liên tục. Việc lựa chọn chất lỏng thẩm thấu vào PCF có thể tạo ra các đường tán sắc phẳng, giúp tối ưu hóa quá trình phát siêu liên tục. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng các chất lỏng như toluen và nitrobenzen có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phát siêu liên tục của PCF. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong lĩnh vực viễn thông và cảm biến quang học.

III. Phân tích và đánh giá giá trị thực tiễn

Nghiên cứu về đặc trưng tán sắc của PCF không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc phát triển các PCF với khả năng điều chỉnh tán sắc mở ra nhiều cơ hội trong lĩnh vực viễn thông, cảm biến và các ứng dụng quang học khác. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên nhiều tạp chí chuyên ngành, chứng minh tính khả thi và ứng dụng của công nghệ này. Hơn nữa, việc thẩm thấu chất lỏng vào PCF có thể tạo ra các cảm biến quang học nhạy bén, phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong đời sống.

3.1. Ứng dụng trong công nghệ quang học

Các ứng dụng của PCF trong công nghệ quang học rất đa dạng, từ viễn thông đến cảm biến. Việc phát triển các PCF với đặc trưng tán sắc tối ưu có thể cải thiện đáng kể hiệu suất truyền dẫn thông tin quang. Hơn nữa, các PCF thẩm thấu chất lỏng có thể được sử dụng trong các cảm biến nhiệt độ và áp suất, mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực quang học. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn trong nghiên cứu PCF sẽ tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của công nghệ quang học trong tương lai.