Lưỡng ổn định quang

SVTH:NGÔ THỊ HẠNH 1113126TRƯƠNG PHƯƠNG DUNG 1113065TRẦN NHỊ ÁI 1113021LÂM SUNG 1113363TRẦN PHƯƠNG NGUYÊN 1113290

LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG

(OPTICAL BISTABILITY)

MỘT SỐ THÔNG TIN CẦN THIẾT

Tài liệu quang phi tuyến: http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.html#6

https://drive.google.com/folderview?id=0B2JJJMzJbJcwajNXZWpzdGRTb1MtRXdRN0hrZFhiQQ&usp=sharing

Nội dung bài báo cáo

1. Giới thiệu về lưỡng ổn định quang:• Lưỡng ổn định quang là gì?• Cơ chế• Nguyên nhân

2. Lý thuyết và kết quả• Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến• Lưỡng ổn định quang dựa trên chiết suất phi tuyến.

3. Máy tính quang học

Giới thiệu về lưỡng ổn định quang

Lưỡng ổn định quang là gì?

• Một hệ quang phi tuyến được gọi là lưỡng ổn nếu nó có hai trạng thái đầu ra là truyền cộng hưởng và ổn định ứng với cùng một trạng thái đầu vào và nó phụ

thuộc vào cường độ của chùm sáng đưa vào.

• Nhờ vào khả năng lưu trữ thông tin mà các thiết bi lưỡng ổn định quang được ứng dụng trong lĩnh vực truyền thông tin quang, khả năng lưu trữ và pulse

shapers.

Giới thiệu về lưỡng ổn định quang

Nguyên nhân

Tương tác phi tuyến trong môi trường nguyên

tử

Cơ chế hồi tiếp trong tụ quang

học

Giới thiệu về lưỡng ổn định quang

Cơ chế

Khi cường độ đầu vào Ii tăng dần từ giá trị 0 thì cường độ đầu ra It tăng một cách đều dặn nhưng rất chậm.Nhưng khi Ii tăng đến một giá trị IH (CƯờng độ chuyển mạch cao)

thì It tăng đột biến.Sau đó giảm Ii thì cươg độ đầu ra vẫn giữ nguyên không đổi.Cho đến khi nó giảm đến giá trị IL (cường độ chuyển mạch thấp) thì It giảm đột ngột giảm

xuống.

Giới thiệu về lưỡng ổn định quang

Quá trình hình thành nên một đường cong khép kín

giống như đường từ trễ trong từ học.

Kết luận:Khi cường độ đầu vào nằm trong khoảng từ IL đến IH thì cường độ đầu ra có hai giá trị thấp

hoặc cao.

* Xét một hệ lưỡng ổn định quang bao gồm một môi trường phi tuyến trong một buồng cộng

hưởng Fabry-Perot.

-Các gương của buồng cộng hưởng có hệ số phản xạ R

-Hệ số truyền qua T

-Môi trường phi tuyến có chiết suất n

Lý thuyết và kết quả

Hình 1.1 Thiết bị lưỡng ổn định quang dưới dạng một giao thoa kế Fabry-Perot chứa một môi trường phi tuyến.

Lý thuyết và kết quả

(1.2a)

(1.2b)

(1.3)

Lý thuyết và kết quả

Hình 1. Buồng cộng hưởng Fabry-Perot phi tuyến.

Lý thuyết và kết quả

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

Một số vật liệu phi tuyến có tính chất đặc biệt, hệ số hấp thụ của chúng giảm khi cường độ ánh sáng đi vào nó tăng.

Mối quan hệ giữa hệ số hấp thụ và cường độ ánh sáng tới có thể được biểu diễn như sau:

I là cường độ trường cục bộ

Is là cường độ bão hòa.

Hình 2. Đặc tuyến vào-ra điễn hình của một thiết bị lưỡng ổn

hấp thụ.

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

Đối với những vật liệu này, khi cường độ ánh sáng đầu vào tăng, điện trường bên trong hệ cũng tăng, làm giảm hệ số hấp thụ và vì thế cường độ trường lại tăng thêm nữa. Sau đó, nếu cường độ của trường tới giảm, trường bên trong hệ có xu hướng giữ nguyên độ lớn vì

trước đó hệ số hấp thụ đã giảm

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

 (4)

 (6)

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

Tiếp theo, chúng ta sẽ tính toán cường độ chuyển mạch cao IH cho hệ lưỡng ổn định quang dựa trên hấp thụ phi tuyến.

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

Từ (7) và (8) suy ra:(9)

Giả sử rằng thời gian đáp ứng của hệ thỏa điều kiện nên:(10)

Thế các giá trị bằng số vào (12), ta được:

hay :

1.Lưỡng ổn định quang theo cơ chế hấp thụ phi tuyến

2.Lưỡng ổn định quang dựa trên chiết suất phi tuyến

Cơ chế

2.Lưỡng ổn định quang dựa trên chiết suất phi tuyến

Hệ số phản xạ của các gương tương đối lớn nên hệ có khả năng lưu giữ các photon ánh sáng. Khi cường độ bên ngoài giảm,

cường độ ánh sáng bên trong buồng vẫn được duy trì ở giá trị cũ trong một khoảng thời gian nhất định nên cường độ truyền qua

trong khoảng thời gian đó vẫn lớn.

HỆ SỐ TRUYỀN QUA

2.Lưỡng ổn định quang dựa trên chiết suất phi tuyến

HỆ SỐ TRUYỀN QUA

Suy ra:

(13)Đặt , (13) có thể được viết lại là:

(14)Như đã nói trên: (15)

I là cường độ bên trong buồng cộng hưởng (16)

Thế (15) và (16) vào (14), ta được: (17)

2.Lưỡng ổn định quang dựa trên chiết suất phi tuyến

Sử dụng các tính chất của hàm sin, chúng ta cũng có thể viết: (18)

Đặt:

(18) Được viết lại là:(19)

2.Lưỡng ổn định quang dựa trên chiết suất phi tuyến

Cường độ chuyển mạch cao IH

Máy tính quang học

Ý tưởng về một loại máy tính sử dụng ánh sáng (hay các photon) làm phương tiện mã hóa và truyền thông tin thay cho dòng điện (hay các

electron) trong các máy tính truyền thống được khởi xướng năm 1960. Do là, các chùm sáng tần số khác nhau có thể cùng truyền trong một môi

trường, trong khi các dòng điện khác nhau không thể truyền chung với nhau trong một dây dẫn . Vì thế, máy tính quang học có khả năng xử lý thông tin song song với tốc độ ánh sáng, nhận tín hiệu truyền đến từ cáp quang mà không cần các bộ

chuyển đổi quang – điện.

Để thực hiện ý tưởng này chúng ta cần có một thiết bị quang học có thể thực hiện được các phép toán logic cơ bản như các cổng AND, OR, NOR, v.v….trong điện tử số. Hay nói cách khác, thiết bị đó phải có đặc tuyến vào-ra phi tuyến và có chức năng chuyển mạch. Hệ lưỡng ổn định quang là một ứng cử viên thích hợp có thể đảm nhận vai trò này.

Nhỏ gọn mạnh mẽ và thân thiện với môi trường, siêu máy tính quang học đang được nghiên cứu phát triển bởi Optalysys hứa hẹn sẽ sớm đạt được tốc độ xử lý

lên đến hàng nghìn triệu triệu phép tính một giây (exaflops)

Máy tính quang học

CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE