Điều khiển hệ số phi tuyến kerr của môi trường khí nguyên tử 85rb dựa trên hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THƠNG TIN TĨM TẮT
VỀ NHỮNG ĐĨNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Đề tài luận án: “Điều khiển hệ số phi tuyến Kerr của môi trường khí nguyên tử
85
Rb dựa trên hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ”.
Chuyên ngành:

Quang học

Mã số:

62.44.01.09

Nghiên cứu sinh:
Người hướng dẫn:

Lê Văn Đoài
1. PGS. TS. Nguyễn Huy Bằng
2. TS. Đoàn Hoài Sơn

Những kết luận mới của Luận án:
1. Dựa trên khả năng cảm ứng đồng thời các trạng thái lượng tử gần nhau
bởi một trường laser mạnh theo quy tắc dịch chuyển lưỡng cực điện, chúng tơi đã
đề xuất mơ hình hệ lượng tử năm mức năng lượng cấu hình bậc thang để tăng
cường phi tuyến Kerr dựa trên hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ (EIT).
2. Sử dụng lý thuyết bán cổ điển kết hợp với lý thuyết nhiễu loạn dừng trong
giới hạn gần đúng trường yếu và gần đúng sóng quay, độ cảm bậc ba và hệ số phi
tuyến Kerr của hệ lượng tử năm mức năng lượng đã được dẫn ra như là hàm của

tham số cấu trúc nguyên tử và của laser điều khiển. Kết quả giải tích thu được
trong luận án sẽ cung cấp thơng tin quan trọng cho triển khai các nghiên cứu ứng
dụng cần biết chính xác hệ số phi tuyến Kerr.
3. Kết quả giải tích thu được trong đề tài này có thể áp dụng cho các hệ nguyên
tử hoặc phân tử có cấu trúc phổ phù hợp với mơ hình hệ lượng tử năm mức bậc thang.
Hơn nữa, kết quả thu được cho hệ năm mức hồn tồn có thể quy về cho các hệ ba hoặc
bốn mức năng lượng đã được nghiên cứu trước đây.
4. Để minh họa ứng dụng của mơ hình đã được đề xuất vào trong thực tế,
chúng tôi áp dụng cho hệ nguyên tử 85Rb. Kết quả nghiên cứu cho thấy, độ phi
tuyến Kerr trong ba miền phổ EIT lớn hơn vài bậc so với khi không có EIT và lớn
hơn cỡ sáu bậc so với phi tuyến Kerr của vật liệu truyền thống. Do đó, sử dụng môi
trường phi tuyến Kerr được tăng cường bởi EIT vào thiết bị quang tử sẽ cho phép
giảm ngưỡng (tức là tăng độ nhạy) cỡ hàng triệu lần so với sử dụng vật liệu truyền
thống.
5. Sự tăng cường phi tuyến Kerr trong miền phổ rộng là một ưu điểm nổi bật


của mơ hình năm mức năng lượng được đề xuất trong đề tài này so với các mơ
hình ba hoặc bốn mức đã được nghiên cứu trước đây. Ngoài ra, trong mỗi cửa sổ
EIT, giá trị của hệ số phi tuyến Kerr được phân tách thành hai miền ngược dấu
nhau. Đặc biệt, biên độ và dấu của giá trị hệ số phi tuyến Kerr có thể điều khiển
được bằng cách thay đổi tần số và/hoặc cường độ của trường laser điều khiển.
6. Chúng tôi đã khảo sát ảnh hưởng của mở rộng Doppler lên phi tuyến
Kerr. Kết quả cho thấy biên độ phi tuyến Kerr giảm khi chuyển động nhiệt của môi
trường nguyên tử tăng lên. Đây cơ sở cho lựa chọn các tham số phù hợp để điều
khiển các quá trình phi tuyến Kerr ở nhiệt độ khác nhau.
7. Việc tìm ra được biểu thức giải tích của hệ số phi tuyến Kerr theo các
tham số có ý nghĩa quan trọng bởi nó khơng chỉ cho phép chúng ta nghiên cứu
định lượng về sự tăng cường và khả năng điều khiển phi tuyến Kerr của môi
trường EIT mà làm cơ sở cho lựa chọn chính xác tham số thực nghiệm kiểm

chứng. Ngoài ra, kết quả giải tích đã góp phần làm sáng tỏ bản chất của sự tăng
cường phi tuyến Kerr dựa trên hiệu ứng EIT và định hướng cho các nghiên cứu
ứng dụng trong chế tạo các thiết bị quang tử có ngưỡng phi tuyến thấp.

8. Các kết quả nghiên cứu trong luận án đã được công bố trong 03 bài
báo trên các tạp chí quốc tế trong danh mục ISI.
Nghệ An, ngày 12 tháng 04 năm 2015
Nghiên cứu sinh

Lê Văn Đoài