Phát sóng hài bậc III

PHÁT SÓNG HÀI BẬC IIISVTH :

NGÔ THỊ UYÊN TRÚC 1113458

LẠI THỊ PHƯƠNG YÊN 1113522

NGUYỄN DUY KHÁNH 1113199

NGÔ THỊ PHƯỜNG 1113331

BÀNH HỮU PHƯỚC 1113328

GVHD:

Th.S. NGUYỄN THANH LÂM

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

http://mientayvn.com/Cao hoc quang dien tu/Semina tren lop/seminar.html

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

SỰ TRỘN 4 SÓNG

Giả sử có 3 sóng phẳng đơn sắc truyền dọc theo trục z vào một môi trường

phi tuyến bậc III. Điện trường tổng hợp trong môi trường phi tuyến bậc 3 sẽ là

tổng hợp của ba điện trường ứng với ba sóng này:

tEtEtEE 332211 coscoscos (1)

),( 111 zEE

),( 122 zEE

),( 333 zEE

Để cho việc tính toán thuận tiện và ngắn gọn, ta sẽ đặt tEA kkk cos (k= 1,2,3)

Theo (1):321

3

1,

23

1

3

33

1

3 63 AAAAAAAElk

lk

k

k

k

k

SỰ TRỘN 4 SÓNG

Với:

)3cos(4

1)cos(

4

3)(cos 33333 tEtEtEA kkkkkkk

)2cos(4

1)2cos(

4

1)cos(

2

1 2222

lklklklkllklk EEtEEtEEAA

)cos()cos(coscos4

1321321321321321321 ttEEEAAA

k=1,2,3; l=1,2,3;Các cặp k,l khả dĩ là: (1,2), (2,1), (2,3), (3,2), (1,3), (3,1).(đại số tổ

hợp)

ĐỘ PHÂN CỰC PHI TUYẾN

Độ phân cực phi tuyến bậc 3 là:

Sẽ bao gồm các thành phần:

2

2

32

2

1

3

2

)3(

022

1

2

1

4

3EEEEEP

1

2

31

2

2

3

1

)3(

012

1

2

1

4

3EEEEEP

3

2

23

2

1

3

3

)3(

032

1

2

1

4

3EEEEEP

3

1

)3(

014

13 EP

3

2

)3(

024

13 EP

3

3

)3(

034

13 EP

321

)3(

03213213213214

1)()()( EEEPPPP


2

2

1

)3(

021214

1)2(2 EEPP

1

2

2

)3(

012124

1)2(2 EEPP

3

2

2

)3(

032324

1)2(2 EEPP

2

2

3

)3(

023234

1)2(2 EEPP

3

2

1

)3(

031314

1)2(2 EEPP

1

2

3

)3(

013134

1)2(2 EEPP


PHÁT SÓNG HÀI BẬC III

Sựphátsónghàibậc III làmộttrườnghợpriêngcủasựtrộn 4 sóng, trongđó 𝜔1 = 𝜔2 = 𝜔3, 𝜔4= 3𝜔


Ta có: 321

)3(

03214

1EEEP

),(4

13 3)3(

0 zEP

Để thuận tiện cho việc tính toán sau này chúng ta sẽ biểu diễn độ phân cực phi tuyến bậc

III dưới dạng số phức.

c

ikztiNL keezPP 33

3 ),3(2

1~

Tương tự khi khảo sát sóng hài bâc hai, ta cũng có:

kieEcn

i

dz

dE )()3(8

3)3( 3)3(

3

Trong đó:

33

33 nn

ckkk


Lấy tích phân từ 0 tới L, ta được:

ki

eE

cn

idzeE

cn

iE

kLiL

ki 1)()3(

8

3)()3(

8

3)3( 3)3(

30

3)3(

3

• Hiệu suất biến hoán công suất đối với sự phát sóng hài bậc III:

2

2

222

3

3

42

0

2

3

2

2sin

)0()3(16

9

0

)(

kL

kL

LInncI

LIeTHG


Điều kiện đồng bộ ba pha của phát sóng hài bậc III:

∆𝑘 = 0

3𝜔

𝑐[𝑛 𝜔 − 𝑛 3𝜔 ] = 0

𝑛 𝜔 − 𝑛 3𝜔 =0

n(𝜔) = 𝑛 3𝜔 (3)

Đây là trường hợp, điều kiện đồng bộ pha (3) sẽ

không được thõa mãn, do môi trường phi tuyến

sẽ bị tán sắc.

Nhưng trongmôitrườngkhí, chúng ta cóthểdùngmộtcáchkhácđể n(𝜔) =n(3𝜔).

Cộng thêm một khí khác

Giả sửchấtkhí A đượcdùngtrongsónghàibậc 3 làtánsắcbìnhthường

𝑛𝐴 3𝜔 > 𝑛𝐴 𝜔Khi ta trộnthêmmộtlượngkhí B có𝑛𝐵 3𝜔 < 𝑛𝐵 𝜔

=>Chúng ta cóthểcó𝑛𝐴𝐵 𝜔 < 𝑛𝐴𝐵 3𝜔 .


Đểthõamãnđiềukiện n(𝜔)=n(3𝜔) đòihỏi:

𝑓𝑛𝑛𝑛(𝜔) + 𝑓𝑝𝑛𝑝(𝜔)= 𝑓𝑛𝑛𝑛(3𝜔) + 𝑓𝑝𝑛𝑝 3𝜔

<=>𝑓𝑛 𝑛𝑛 𝜔 − 𝑛𝑛 3𝜔 = 𝑓𝑝 𝑛𝑝 3𝜔 − 𝑛𝑝 𝜔

<=>𝑓𝑛

𝑓𝑝=

𝑛𝑝 3𝜔 −𝑛𝑝(𝜔)

𝑛𝑛 𝜔 −𝑛𝑛(3𝜔)

Gọi 𝑛𝑝 và 𝑛𝑛 là chiết suất của hai chất khí cótán sắc âm và dương

Gọi 𝑓𝑝 và 𝑓𝑛 là nồng độ riêng phần của chúng

Ta có chiết suất của hỗn hợp hai khí tai hai tầnsố 𝜔 và 3𝜔n(𝜔)=𝑓𝑛𝑛𝑛(𝜔) + 𝑓𝑝𝑛𝑝(𝜔)𝑛(3𝜔)=𝑓𝑛𝑛𝑛(3𝜔) + 𝑓𝑝𝑛𝑝(3𝜔)


ỨNG DỤNG CỦA PHÁT SÓNG HÀI BẬC III

Ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu

y sinh học, có thể kể đến là công cụ

không cần xâm nhập sâu vào các tế

bào mà vẫn có thể thực hiện các thao

tác phân tử để ghi lại những hình ảnh

về tế bào và mô của cơ thể với độ

phân giải chưa từng có

ỨNG DỤNG CỦA PHÁT SÓNG HÀI BẬC III

Kính hiển vi qua quan sát tế bào não chuột dựa trên hiện tượng phát sóng hài bậc 3

Xung laser ở bước sóng kích thích mẫu là 1200nm( màu đỏ), ánh sáng tán xạ xanh

dương thu được ở vùng tán xạ phía sau.

Cơ chế tương phản trong kính hiển vi được cải thiện (hợp

pha, độ cảm phi tuyến)

-Ghi nhận hình ảnh hình thái học của các mô hình động vật nhỏ (cá ngựa vằn, ruồi

giấm)

-Ghi nhận hình ảnh lipit trong các tế bào và mô

-Phép phân tích phân cực THG: quan sát giác mạc con người, các tế bào lipit của da,…

Hình ảnh chụp mặt cắt giác mạc ở người bằng nhiều phương thức THG, SHG…

Science

Phát sóng hài bậc III