BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIEN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ h0ÀNG ĐìHh hẢiI HGHIÊNH cỨU ÁIIh hŒJỞIG cỦA MỘT SÓ ThÔING SỐ LÊN KìM QUAHG hỌc SU DUNG hAI chiM XUNG GAUSS IIGG]Qc chIEU LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ hÀ HỘI 2014 BO GIAO DUC VA DAO TAO BO QUOC PHONG VIEN KHOA HOC VA CONG NGHE QUAN SU’ hOANG Dillh hAI HGhIÊN cỨU ÁIh hŒJỞIG cỦA MỘT SÓ ThÔNG SỐ LÊN KiM QUANG hQc SU DUNG hAI choM XUNG GAUSS IGG] Qc chIEU chuyén nganh: Quang học Mã số: 62.09 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HGŒỊIỜI h0|ỚIG DẪN KhÚA hỌc 1. hé Quang Quy bÀ HỘI 2014 LỜI cAM Đ0AI Tôi xin cam đ0an nội dung của bản luận án này là công lrình nghiên cứu của riêng lôi. các số liệu, kết quả lr0ng luận văn là trung thực và chơia đojợc công số lr0ng sất kỳ một công trình nà0 khác. Tác giả luận án hang Dinh hai LỜI cẢM ƠI Luận án đơyợc h0àn thành dojới sự hojớng dẫn kh0a học của PGS.
hồ Quang Quý, lác giả xin dojgc Bay 46 lòng siết ơn chân thành lới các thay giá0, những ngojời đã đặt đề lài, dẫn dắt lận tình và động viên lác giả trOng suốt quá lrình nghiên cứu đề h0àn thành luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giá0, cô giá0, các nhà kh0a học và các sạn đồng nghiệp lr0ng Viện Vật lý kỹ thuật, Phòng Đà0 ta0 - Viện Kh0a học và công nghệ Quân sự - bộ Quốc Phòng, Trơjờng Đại học Vinh, Trojờng cĐSP IIghệ An đã đóng góp những ý kiến kh0a học số ích ch0 nội dung của luận án, lạ0 điều kiện và giúp đỡ lác giả lr0ng thời gian học lập và nghiên cứu. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc lới sạn sè, ngojời thân tr0ng gia đình đã quan lâm, động viên, giúp đỡ lác giả lr0ng quá trình nghiên cứu và h0àn thành luận án. Xin tran trong cam ơn! Tác giả luận án MUc LUc Danh mục các ký hiệu.
1 Danh mục các hình vẽ .- 22525 iii M6 aU oe. e cece ceeeneeeteeeeneeeeeteeeesteentseeetieeeetteeenas 1 chojong 1. TONG QUATI VE KiM QUATIG hQc SU DUG hAI chiM XUIIG GAUSS IIGGŒJc chIÈU. Kim quang hoc str dung hai chom xung Gauss ngojợc chiều .1 cau hình quang dia hai chòm xung Gauss ngược chiéu.2 biểu thức qgòng độ lồng đìa hai chùm xung Gauss ngược 123 Anh haéng qia kh0ảng qách d đến phân số qgòng độ lổng 19 1.4 Ảnh hgởng aia mat that chim lia Wo đến phân số qJờng 12.5 biểu thức quang lực lác dụng lên hại điện môi.
23 126 Ảnh hgởng dia oán kính mặt thắt Wo lên phân bố quang /135;/130nnn ad.7 _ Ảnh hgởng dia độ sông xung r lên phân số quang lực dọc 26 128 Anh haéng aia kh0ang dich hai mal thal d đến quang lực 1.9 _ Ảnh hgởng dia oán kính mặi thái Wo lên quang lựcngang 29 1.10 Ảnh hgởng qia kh0ảng cách hai mặt thái d lên quang lực 32 HIQŒH. tt HH HH HH TH HT gưệt 12.11 Anh haéng aia độ sông xung lên quang lực ngang.3 chuyển động br0wn của vi hạt điện môi lr0ng chất lơiu. 35 14 các yếu lố ảnh hơlởng đến ôn định của sẫy quang học.1 Sự dần thiết qia sự ổn định.ccccccccccererecres 38 142 — qácyếu lô ảnh hgởng đến ổn định aia hại l0ng quá tình bẪY.5 Kết luận chơơng l.---:-cc©-+++2+++EE++eEExrerxxrerkerrrkerrrkree 39 chojong 2. QUA TTìIh ĐỘIIG hỌc cỦA.1 Phojong trimh Lagevin ch0 trojong hop tổng quái.2 Phojơng lrình động học của vi hat trOng sẫy quang học sử dụng hai chùm xung Gauss ngoợc chiỀu.
Thuậi l0án và quy lrình mô phỏng.4 chuyển br0wn lr0ng mặt phẳng liêu sản.5 _ Quá trình động học của vi hại khi có quang lực.6 Kếi luận chơ|ơng 2.----:2+©+++2c++tEEEttEEEtEEEerEkrerkrrrrkrrrrkree 56 chơjơng 3. ẢIIh hŒ]ỞIIG cỦA cÁc ThAM SỐ LÊH QUÁ TTÌHh ĐỘNG hỌc cỦA VI hẠT 3. Ảnh hơiởng của vị lrí san đầu của vi hạt. Ảnh hơlởng của năng lojợng lông.
Ảnh hơlởng của bán kính mặt thắt chùm lia. Ảnh hơlởng của kích thoNớc hạt.5 Kết luận chơJơng 3.----2¿-©2++222++22EE2EEEtSEEErErkrerrrrerrrrerrvee chơjơng 4. ẢIIh hƠ]ỞIIG cỦA cÁc ThAM SỐ LÊN VòïIG ÖN 1111.1 Khái niệm về vùng ôn định không gian - thời gian.2 _ Ảnh hoJởng của năng loiợng xung laser lên vùng ổn định. Ảnh hoJởng của sán kính thắt chùm lên vòng ổn định.
Ảnh hoJởng của độ rộng xung lên vòng ôn định.5 Anh hojong cua lần số lặp xung laser lên sự ổn định.6 _ Ảnh hoJởng của độ trễ xung lên vòng ôn định.7 _ Ảnh hoJởng của bán kính vi hạt lên vùng ổn định. Ảnh hoJởng của độ nhới chất loIu lên vùng ôn định.9 Kếi luận choJơng 4 KẾT LUẬIT e€hUIG.-- 2-2 2£+E£+EE£+EE£+EE£SEE2EE2EEerEerrrerree Tài liệu tham lhải0.-22-222©222S22222EE+2EEEESEEEEEEEEeEEkrerkrrerkrree 72 73 74 76 T7 79 81 87 89 91 93 98 DAIHh MỤCc cÁc KY hIEU Ký hiệu Y nghĩa a bán kính hại điện môi hình câu a hệ số ma sát nhớt B hệ số hấp thụ một lần b hé so Anhxtanh c Vận lộc ánh sáng lr0ng chân không Ge Tiêt diện lán xạ D hệ sô khuêch tan d Khang cách giữa hai đỉnh xung Eo Hăng lojợng lổng của chòm lia E, cojong d6 dién trojong cla chdm bén trai E, cojong d6 dién trojong cua chdm bên phải E Véc to cojong dé dién trojong £0 hằng số điện môi Egrad Luc gradient Fp Luc LOrentz Ea Lực lán xạ Fị Thành phân lực d0 siên đôi của lừ lrơiờng ƒ Luc lông hợp tác động và0 hại Fras Luc tác động phụ lhuộc vận lốc đa Luc tác động không phụ lhuộc vận lốc F srown Luc brOwn ⁄ gravity Trong luc F nydrate Lực đàn hồi của môi lroiờng TỊ Độ nhới của môi lroJờng A Tw trojong tojong ứng ir0ng gân đúng cận lrục h( hàm ngẫu nhiên (randum) 1 cojòng độ chùm Ha bên lrái I, cojờng độ chùm Ha bên phải T cojờng độ lông của hai chòm Ha k Sô sóng k Véc to song m= Ue Ti s6 chiết suất hat pay voi mdi trojong chat lou m khdi lojong hat bay Ho Độ lừ thIIm tr0ng chân không " chiét su↠của hại điện môi hình câu Hạ chiét suâi của môi lrojòng chứa hại điện môi Pp công suâi bơm P Véc lơ m0men lơiỡng cực p T0a độ hoơiớng lâm hệ số phân cực của hạt hình cầu tr0ng chế độ Tayleigh T bán độ rộng xung U Tang lojong chòm Gauss của laser Vv TOán hi laplace Ww bán kính het diện thăt chòm @o Tần số sóng Wo bán kính Hiêt diện thăi chòm tai mat phang z =0 bøjớc sóng của chùm laser Po 10a độ san đầu của hại sẫy p Véc to don vị the0 hơjớng xuyên lâm x Véc to don vi cua phan cực doc the0 hojong truc x z Véc lơ đơn vị dọc the0 hojớng truyền của chùm lia z hy Tlang lojong lrung bình của mội ph010n bơm Al Khôảng thời gian ôn định của hại Ir0ng sẫy Ap Đgiờng kính vòng ôn định oT Độ tré thời gian giữa hai xung DAIHh MỤC cÁc hìHh VẼ Tên hình Trang hình 1. Tia sáng khúc xạ lại gia0 diện của hại điện môi 10 hình 1. Sự phản xạ ánh sáng lại bề mặt hại điện môi.
Lực tác dụng lên hạt điện môi tr0ng chế độ Tayleigh. Sơ đồ chỉ liết cấu lạ0 sẫy quang học sử dụng một chùm laser lr0ng thực ghiỆm. - + ng gưệt 14 hình 1. Sơ đồ sẫy quang học sử dụng hai chòm Gauss ngojợc ChiỀU.
S6 St EEEE 11211 11111111111111111111111111e11 1111 EtkE l5 hình 1. KhlIu độ số của hệ vật kính.---cc¿ccscczvcxscrez 19 hình 1. Phân số cojờng độ lông với các giá lrị khác nhau của khOảng cách giữa hai mặt that d: 15um (a), 104m (5), Sum (c) va In". Phân số cojờng độ tổng với các giá trị khác nhau của bán kính mat that Wo: 2um(a), 1.
Phân số quang lực dọc ir0ng mặt phẳng pha (z,!) với các gia tri khac nhau của bán kính mặt that Wo:0. Phân số của quang lực dọc tr0ng mặt phẳng pha (z.!) với cac gid tri khac nhau của độ rộng xung Tt: 0. Ảnh hoJởng của kh0ảng cách d lên quá lrình phân số của quang lực dọc: d = 5um(a), d = 10um(b), d = 15um(c) va D 900 Ôn -"-—--. Phân số quang lực ngang lr0ng mặt phẳng pha (p.1) ch0 các giá lrị của Wø: 0.
hồ thế lạ0 sởi lực ngang. Phụ thuộc cua gid tri cực đại quang lực ngang va0 ban kính mặt thắt trOng trojong hop t = 1t, d= 10um lại vị tri z=0. Phân số quang lực ngang F¿raap ir0ng mặt phẳng (p.}) với các giá tri khác mhau cua d: 1um(a), 5um(s), 1Oum(c) va hình 1. Quang lực ngang, F„aa; 4rOng mat phang pha (p,t) chO các xung có độ rộng khác nhau của t: 0,5ps(a), Ips(b) và 1,5ps(c) 34 hình 1.
Mô hình chuyển động br0wn. chuyển động br0wn của vi hạt thủy tinh tr0ng nojớc cách trục chòm la mội khOảng poọ= I(um) với pojớc thời gian mô phỏng khác nhau: a)ö1= 6z/ 2000, b)ổ #= 6z/ 4000 , c)ö#= 6z/ 8000 , đ) ởïf = 6z/10000. chuyên động br0wn của vi hại thủy tinh lr0ng nojớc cách lrục chòm lia mội khOảng po= 0(um) với pơjớc thời gian mô phỏng khác nhau: a)öổ†= 6z/ 2000, b)ổ#= 67/4000, c)ð#= 6z/ 8000, đ) ở? = 6z/10000. Vi tri cua hại Ir0ng sẫy lơiơng ứng với các thông số: U=0.
VỊ lrí của hat thể hiện lrên mặt liêu sản. Vị lrí của hat trOng pay tojong img voi cdc thông số: U=0. Vị lrí của hat trOng bay tojong tg voi cdc thong số: U=0.-- 2c 55c5sc2cxcccxcerverrxerxeerrrerrree 59 vi hình 3. Vị lrí của hạt lr0ng nẫy lojơng ứng với các thông số: U=0.
ee eeeeeceeeseeseeseeeeeeceeeseeseeececeeaeeeeeeeeeees 61 hình 3. Vị trí của hat trOng Bay tojong ứng với các thông số: U=5. Vị trí của hat trOng Bay tojong ứng với các thông số: TEl(ps), a=10(nm), À=1,064 (um), Wo=1(um), =(0+ 6) ps, po=2(um). Quá irình động học của hại trong bẫy loJơng ứng với các thông sô: U=0,9(J), r=1(ps), po=l(um), À=1,064(um), a=10(nm), =(0+6)ps, Wø=l(um)(a); Wø=2qim)G); Wø=3(im)(6); Wo=4(uim)(3) Q.11 111111111 111111 111111 TT TT TT TT TT TT TT TT TT TT TT TT tre 66 hình 3.
Quá irình động hoc cua hat trong bẫy loJơng ứng với các thông sô: U=0,9 (wJ), r=l(ps), pø= I(nm), À=1,064 (um), Wo =l(um), †=(0+6)ps: a= 8§(nm)(a); a= 10(nm)@); a=14(nm)(€); a= 18 (TIM) (A). Vòng ôn định của kim. M« HỊ giíi h1n vng en ®nh cña vỉ h†† trẦn mi phiéng bm. Sự phụ thuộc của thời gian én dinh va0 nang lojợng laser 75 hình 4.
Sự phụ thuộc của đojờng kính vùng ôn định và0 năng I0 Ui 80. Sự phụ thuộc của thời gian ôn định và0 sán kính thất hình 4. Sự phụ thuộc của đơjờng kính vùng ôn định và0 sán kính thất chùm. rêu T1 vii hình 4.
Sự phụ thuộc của thời gian ôn định và0 độ TỘng xung €0 -“--“1D. Sự phụ thuộc của đơjờng kính vùng ôn định và0 độ rộng XUIE ‡AUSS. G- Á HH TH HT TH HT HH TH như 78 hình 4. Ôn định của vi hạt phụ thuộc lần số lặp f = 16.
pe 80 xung ⁄ hình 4.