Kết quả đề tài: Đạt

Nghiên cứu, phát triển cả về vật lý và công nghệ của các hệ laser toàn rắn (bơm bằng laser bán dẫn) sử dụng những hiệu ứng biến đổi phi tuyến dựa trên hiệu ứng Raman bên trong buồng cộng hưởng laser.

Năm bắt đầu thực hiện: 2010

Năm kết thúc thực hiện: 2012

Năm nghiệm thu: 31/12/2012

Các nhà khoa học của cả hai phía cùng phối hợp với nhau để nghiên cứu, phát triển cả về vật lý và công nghệ của các hệ laser rắn bơm bằng laser bán dẫn có sử dụng những hiệu ứng biến đổi phi tuyến dựa trên hiệu ứng Raman trong buồng cộng hưởng laser. -Các nghiên cứu hợp tác sẽ tập trung khảo sát các tinh thể Raman có tiềm năng, ví dụ như vanadate, tungstate, barium nitrate. Các laser dựa trên các tinh thể Raman nghiên cứu có thể hoạt động cả ở chế độ xung hoặc liên tục, và đều có khả năng biến đổi tần số từ miền hồng ngoại (~1064 nm) tới hồng ngoại xa (các bức xạ Stokes ~1,2 micro mét). Những khảo sát về khả năng ứng dụng các tinh thể phi tuyến để biến đổi, dịch chuyển các bức xạ Raman đã thu được về miền phổ khả kiến, thông qua các hiệu ứng cộng tận số hay nhân tần cũng sẽ được tiến hành. Các nghiên cứu đối với những hệ laser Raman phát xung dự kiến sẽ phát được hai vạch Stokes, và do đó, chúng tôi hy vọng sẽ mở rông hơn nữa vùng biến đổi bước sóng của laser trong vùng hồng ngoại hay nhìn thấy.

Nhóm tác giả đã hoàn thành tốt các mục tiêu và nội dung nghiên cứu đã đăng ký, có kết quả cụ thể và có ý nghĩa tốt về KH&CN cũng như đào tạo. \Kinh phí của nhiệm vụ được sử dụng đúng theo qui định. \Một số nội dung KHCN mới đã xuất hiện và nhiều hứa hẹn. mặt khác, một số vấn đề KHCN mà cả hai bên thấy cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện để đi đến kết quả mới. Hai bên đều mong muốn tiếp tục được hợp tác và phát triển các kết quả đã thu được. \Hai bên thực hiện Nhiệm vụ trân trọng cám ơn sự hỗ trợ tài chính và hành chính của Viện KHCN VN và Quỹ NCCB Viện hàn lâm KH Belarus \Nhóm tác giả đã tiến hành đề tài trong hai năm và đưa ra những kết quả sau đây: \Kết quả lý thuyết: \- Đã tiến hành các khảo sát lý thuyết về bức xạ Raman trong buồng cộng hưởng sử dụng hiệu ứng phát hòa ba bậc hai, hoặc hiệu ứng trộn tần số trên hệ laser rắn. \- Đã xây dựng các phương trình mô tả công suất của bức xạ hòa ba bậc hai hoặc bức xạ tần số trộn trong hệ laser Raman với môi trường phi tuyến đặt bên trong buồng cộng hưởng; \- Đã thiết lập các đánh giá phân tích công suất như hàm của các mode bơm và các thông số khác của hệ thống laser. Đã nghiêm cứu và chỉ ra mối quan hệ giữa các tham số để đạt tới công suất bức xạ cực đại cũng như điều kiện phát của cả tán xạ Raman kích thích nhờ trộn tần số, và do đó, của chính tần số trộn. \Kết quả thực nghiệm: \- Đã tiến hành xây dựng và triển khai các thí nghiệm đối với các hệ thống laser rắn bơm bằng laser diode và các linh kiện; đã khảo sát với các chế độ laser phát xung dài và thông số chính đã được thử nghiệm. Đã đo được các xung laser với thời gian 3,5 ms. Trong các điều kiện đó, hoạt động và cho bức xạ Raman. Ngưỡng phát Raman là 1,2 W (công suất của laser diode). \- Đã khảo sát động học Raman trong hệ thống laser đã xây dựng. Đã thu được các kết quả cho thấy đặc điểm phức tạp của bức xạ tại chế độ sát ngưỡng Raman. Một trong những nguyên nhân có thể là: do ảnh hưởng phi tuyến của hiệu ứng biến đổi Raman trong hệ laser. Ảnh hưởng của hiệu ứng hình thành thấu kính nhiệt tăng dần và càng lớn khi năng lượng bơm lớn, dẫn đến sự suy giảm dần bức xạ Raman và laser. Đã khảo sát động học laser dưới tác động của hiệu ứng nhiệt với các chế độ thời gian xung laser khác nhau, và với trường hợp sát ngưỡng Raman. \- Đã tiến hành khảo sát việc tối ưu hóa buồng cộng hưởng của hệ laser biến đổi Raman. Ở chế độ tối ưu, gương ra ở bước sóng Stokes là 0,8%, đã thu được công suất của vạch Stokes là 2.3W, ứng với công suất bơm 18 W. \- Đã thực hiện biến đổi phi tuyến đối với bức xạ hồng ngoại xung dài của hệ laser ở bước sóng 064 nm và bức xạ Stokes ở bước sóng 1176 nm sang miền quang phổ nhìn thấy bằng phương pháp phát hòa ba bậc hai, cho phép thu được các bước sóng 532 nm và 588 nm. Đã thu được công suất ra tới 170 mW. \- Đã khảo sát thực nghiệm hiệu ứng phát tần số tổng tại bước sóng 559 nm với laser biến đổi Raman bơm bằng laser diode. Công suất ra trong vùng nhìn thấy thu được là 470 mW. \- Đã xây dựng một hệ thống laser toàn rắn chế thử (prototype) có khả năng biến đổi tấn số phi tuyến gồm hai tầng biến đổi quang phi tuyến, cho phép chuyển đổi bức xạ từ vùng hồng ngoại về vùng nhìn thấy. \Tính mới, tính khả thi và giá trị khoa học của các kết quả: \- Các kết quả thu được của đề tài là hoàn toàn mới, cho phép tạo ra những khả năng mới trong việc xây dựng các hệ thống laser kiểu continuous-wave và quasi-continuous, có thể phát ra các bước sóng liên tục biến đổi nhờ hiệu ứng biến đổi Raman. \- Việc phát triển về lý thuyết rất hữu ích và cho phép đưa ra được những phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm, hiểu rõ thêm các quá trình động học của bức xạ laser đã khảo sát hoặc các dự đoán trước với hệ laser đã xây dựng. \- Kết quả thực nghiệm cho phép tiến hành chế tạo ra mẫu prototype của hệ thống laeer Raman quy mô trong phòng thí nghiệm; có thể phát gần như liên tục hai bước sóng miền hồng ngoại và ba bước sóng vùng nhìn thấy. Các bức xạ này có thể được sử dụng hữu ích trong các lĩnh vực quang phổ, sinh học hay y học. \Có thể ứng dụng trong các phòng thí nghiệm quang phi tuyến, quang phổ laser, các phòng thí nghiệm hay các viện nghiên cứu thuộc các trường đại học hoặc tại các cơ sở y sinh học

Hồ sơ nghiệm thu đề tài