Kết quả đề tài: Đạt

Nghiên cứu các đặc trưng phổ phát xạ và phổ khuếch đại quang của thuỷ tinh pha tạp Erbium nồng độ cao, xác định hệ số phát xạ chuyển đổi ngược (Up-conversion) và tiết diện hồi phục của phát xạ chuyển đổi ngược của ion Erbium trong sợi quang pha tạp Erbium khi bơm bằng 2 bước sóng nhằm chế tạo khuếch đại quang trong vùng khả kiến trên cơ sở thuỷ tinh pha tạp Erbium

Năm bắt đầu thực hiện: 2011

Năm kết thúc thực hiện: 2011

Năm nghiệm thu: 31/12/2011

1. Nghiên cứu các tính chất phát quang và phân bố phổ phát xạ của vật liệu thuỷ tinh pha tạp Erbium nồng độ cao trong vùng khả kiến và hồng ngoại gần (tiết diện phát xạ và hấp thụ của ion Er, thời gian sống của ion Er trên các mức kích thích) 2. Đo đạc phổ khuếch đại trong vùng khả kiến của ion Er trong vật liệu pha tạp nồng độ cao khi có phát xạ chuyển đổi ngược trong các điều kiện có tín hiệu lối vào. Xác định vùng phổ khuếch đại và công suất của nguồn bơm, công suất ra của khuếch đại. 3. Thực hiện cấu hình bơm 2 bước sóng bằng hai chiều khác nhau bằng thực nghiệm để thu được khuếch đại quang trong vùng khả kiến tối ưu.. 4. Kết hợp với phía Viện VL Stepanov để mô hình hoá khuếch đại quang trong vùng khả kiến sử dụng phát xạ chuyển đổi ngược của ion Er trong thuỷ tinh silica-alumina

Tại Việt nam, một số nhóm nghiên cứu về phát xạ của ion Erbium trong thuỷ tinh đã quan sát phát xạ chuyển đổi ngược tại các bước sóng 525-550nm và 647nm từ lâu, tuy nhiên chưa có một nghiên cứu cụ thể nào về bản chất của phát xạ chuyển đổi ngược ngoài nêu một số hiện tượng phát xạ khả kiến quan sát thấy. Một số nhóm nghiên cứu lý thuyết [Đại học Vinh, Trung tâm KH&CN QS] đã có một số nghiên cứu về chuyển đổi ngược của ion Erbium trong thuỷ tinh, nhưng chưa đề cập đến tối ưu hoá nguồn bơm và băng tần của chuyển đổi ngược ngoài các bước sóng khả kiến quan sát được. Chúng tôi đánh giá các kết quả nghiên cứu về chuyển đổi ngược ở trong nước có ích trong việc phát triển đề tài này là của nhóm nghiên cứu vật liệu thuỷ tinh silica-alumina pha tạp Er nồng độ cao tại Viện Khoa học vật liệu [nhóm Phạm Thu Nga và cộng sự]. Kết quả thực nghiệm thu được là: với nồng độ Er pha tạp càng cao, cường độ phát xạ chuyển đổi ngược tại vùng sóng màu lục càng lớn, và chúng còn phụ thuộc vào công suất bơm và bước sóng bơm (808 và 980 nm). \Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu của nhiệm vụ : Nhiệm vụ tiÕn hµnh tiÕp cËn b»ng c¶ lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm, trong ®ã lý thuyết sẽ giải bài toán ngược dựa trên các thông số đã biết của các ion Erbium trên các mức năng lượng kích thích như tiết diện hấp thụ và phát xạ trên các mức chuyển dời có thể có, thời gian sống của ion Er trên các mức kích thích... đã được khảo sát cho EDFA, bước sóng và công suất bơm, phổ của tín hiệu lối vào và phổ khuếch đại quang, độ dài và tiết diện tích cực của sợi pha tạp, mật độ và phân bố theo bán kính tiết diện sợi quang của ion pha tạp. Các kết quả tính toán lý thuyết nêu trên sẽ là các thông số để mô hình hoá quá trình phát xạ chuyển đổi ngược của khuếch đại quang pha tạp Erbium nồng độ cao trong vùng khả kiến sử dụng 2 bước sóng bơm và bơm theo 2 hướng khác nhau để tối ưu hoá công suất và bước sóng bơm trong vùng rộng và vùng khuếch đại phẳng. Thực nghiệm sẽ tiến hành nghiên cứu phát xạ chuyển đổi ngược của thuỷ tinh pha tạp Erbium nồng độ từ 2500 đến 4000 ppm chế tạo tại Viện Khoa học vật liệu hoặc từ các sợi quang pha tạp nồng độ cao. Các nguồn bơm là laser bán dẫn bước sóng 808 nm hoặc 980 nm với công suất điều chỉnh được từ 0 đến 160 mW. Cấu hình linh kiện để khảo sát là EDFA bơm bằng 2 bước sóng với hai hướng khác nhau hoặc bằng cấu trúc cộng hưởng vòng bằng quả cầu có hiệu ứng giam giữ ánh sáng mạnh bằng phản xạ toàn phần trên biên phân cách thuỷ tinh-không khí. Tính mới của đề tài là lần đầu tiên đặt vấn đề nghiên cứu phát xạ chuyển đổi ngược để chế tạo khuếch đại quang trong vùng khả kiến dựa trên hiểu biết tường minh về các thông số hấp thụ trên mức kích thích khi bơm bằng 2 bước sóng với hai chiều khác nhau. Nhóm tác giả đã tiến hành đề tài từ những yêu cầu thực tiễn và đưa ra một số ý nghĩa và kết quả sau đây: \Ý nghĩa thực tiễn và ứng dụng của kết quả nhiệm vụ : Mặc dù trong quá trình thực hiện nhiệm vụ này gặp rất nhiều khó khăn khách quan về phía bạn, nhưng tập thể thực hiện nhiệm vụ đã có nhiều cố gắng hoàn thành các nội dung đã đề ra, mặc dù một số tiểu mục chưa được hoàn thiện do chưa đánh giá hết các khó khăn mà phía đối tác gặp phải trong khi thực hiện, vì vậy đề ra nhiều nội dung như tham gia đào tạo cán bộ, nghiên cứu chung về mô phỏng và mô hình…chưa có kết quả tốt. Kết quả nổi bật nhất của nhiệm vụ này là đã thu được một số kết quả có giá trị khoa học cơ bản tốt, làm tiền đề cho các nghiên cứu cơ bản về phát xạ chuyển đổi ngược sâu hơn trong thời gian tới. \Các tác động khác của kết quả nhiệm vụ:Nhiệm vụ hợp tác nghiên cứu chung Việt nam-Belarus đã góp phần quan trọng để các nhóm nghiên cứu giữa hai nước đã có các mối quan hệ truyền thống lâu đời từ Liên bang Xô-viết nối lại các hợp tác đã bị ngắt quãng. Thông qua chương trình hợp tác, các tập thể nghiên cứu hai bên đã có cơ hội trao đổi và đề xuất các vấn đề nghiên cứu cùng quan tâm và cũng đã có một số kết quả khá tốt. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy phía Belarus gặp rất nhiều khó khăn thực hiện các nhiệm vụ hợp tác chung như : không tổ chức được các chuyến công tác sang Việt nam, kinh phí dành cho đoàn Việt nam theo thỏa thuận rất hạn hẹp và thay đổi thất thường, vì vậy hiệu quả hợp tác như dự kiến ban đầu không được cao, tác động về đào tạo dựa vào các nhiệm vụ này hầu như không có (do bạn hạn chế 01 nhiệm vụ chỉ có 05 ngày /1 người/1 năm trao đổi sang phía bạn, và cũng không có kinh phí thực hiện đủ thỏa thuận này). \Mặc dù trong quá trình thực hiện nhiệm vụ này gặp rất nhiều khó khăn khách quan về phía bạn, nhưng tập thể thực hiện nhiệm vụ đã có nhiều cố gắng hoàn thành các nội dung đã đề ra, mặc dù một số tiểu mục chưa được hoàn thiện do chưa đánh giá hết các khó khăn mà phía đối tác gặp phải trong khi thực hiện, vì vậy đề ra nhiều nội dung như tham gia đào tạo cán bộ, nghiên cứu chung về mô phỏng và mô hình…chưa có kết quả tốt. Kết quả nổi bật nhất của nhiệm vụ này là đã thu được một số kết quả có giá trị khoa học cơ bản tốt, làm tiền đề cho các nghiên cứu cơ bản về phát xạ chuyển đổi ngược sâu hơn trong thời gian tới.

Hồ sơ nghiệm thu