Tài liệu Các đặc trưng, tính ổn định và quá trình không dừng của hiệu ứng lưỡng ổn định quang học

^ BO CIAO DUC VA DAO TAO DAI HOC QUÓC GIÀ HA NÓI TRl/ÒNG DAI HOC KHOA HOC TlJ NHIÉN PHUNG QUÓC BAO CÀC DÀC TRlTNG, TINH ÒN DINH VÀ QUA TRÌNH KHÒNG DÙNG CÙA HIEU UNO LirÒNG ON DINH QUANG HOC LUAN AN TIEN SÌ VAT LY CHUYÈN NGÀNH: QUANG HOC MA SO: 1.02.18 Ngiròi hiK'mg clÀn khoa hoc: CIAO SU-TIÉN Sì KHOA HOC DINH VÀN HOÀNG CAI HOC QUOC OIA HA NOI TRUNGTÀMTHai-iGT'ir; Ti;!JViF« -H HA NOI, 2000 LUI CAM DOAN Tòi xin cam doan bàn luàn an này là còng trình nghién cfru ci'ia riéng tòi. Cac so liéu, ké't qua néu trong lu^n an là trung thuc va chu'a tìrng duoc còng bo trong btì ky mòr còng trình nào khàc. Tac già Phùng Quò'c Bào BANG K t HIÈU VÀ C H C VIÉT TÀT Càc chOf viét tat LHB laser chu'a vàt liéu hA'p thu bào hoà. LOD luang ón dinh. LODQ lu&ng 6n dinh quang. Ky hieu La tinh B He so' chuyén dòi Einstein. e Vàn toc ành sàng trong chAn khòng. d , d f^ Dò mà't diéu hiròng trén thang do ròng dóng nhA't trong boat chrft va chA't hA'p thu bao hoà. /''^^^, P\^ Hàm dang vach mò ròng khòng dóng nhà't trong boat chfft va chà't hà'p thu bao hoà. g, g^^ Hàm dang vach mò ròng dóng nhà't trong boat chfft va cbA't Mp thu bào hoà. G J He so mò ròng khòng dóng nhà't dang Gauss. „ Chi so mode. k^. k^ He so cA'u hình buóng còng hucfng. . / Dò dai ngàn boat chà't va chà't hà'p thu bao hoà. L Dò dai buóng còng huàng. ;? So photon trong mode thó j . A',, A^,,^ Hiéu do tich luy va thành phdn Fourier khòng gian cùa uó trong boat chà't LHB ma ròng dóng nhà't. in N^, N^- Hiéu dò tich luy va thành phàn Fourier khòng gian cua nò trong chà't hà'p thu bào hoà LHB mò ròng dóng nhà't. A^:, A^; Hiéu dò tich luy hiéu dung trong càc mòi trucmg LHB mò ròng dóng nhà't. A^.. ' A ^ . . Hiéu dò tich luy va thành phàn Fourier khòng gian cùa no trong boat chà't LHB mò ròng khòng dóng nhà't. A^,. ' ^ . , Hiéu dò tich luy va thành phàn Fourier khòng gian cùa no trong chà't hà'p thu bao hoà LHB mò ròng khòng dóng nhà't. Q, Cuòng dò LHB. K.-• Ro, Hàng so' borm boat chà't va chà't hà'p thu bào hoà. /?.,, R. Hàm barn boat chà't va chà't hà'p thu bào hoà trong LHB mò ròng dóng nhà't. / ? . . ' /?./, Hàm bam boat chà'f va chà't hà'p thu bào hoà liong LHB ino ròng khòng dóng nhà't. Ky hieu Hy Lap a, a^ Ty so cùa dò mò ròng dóng nhà't trén dò mò ròng khòng dóng nhà't trong boat chà't va chà't hà'p thu bào hoà. a^j„ ^a^^a^ff Càc già tri tói han LOD cùa ty so' cùa dò mò ròng. P He so' mò ròng khòng dóng nhà't cùa hai mòi tnròng LHB. X Hao phi tóng còng ò mode thii* j . /^ (X ) ' Yh He so' tich thoàt cùa càc miìc trén trong boat chà't va chà't hà'p thu bào hoà. r Dò mò ròng dóng nhà't. IV dj ,S.^ Dò mà't diéu huòng trén thang dò ròng khòng dóng nhàt trong boat chat va chat hà'p thu bào hoà. s,s^ Dò mò ròng khòng dóng nhà't trong boat chà't va chat hà'p thu bào hoà. 0)^ Tàn so' tàm vach nguyén tu mò ròng dóng nhà't trong càc mòi trucmg LHB Qfl, Qf,^ Tàn só tàm vach khué'ch dai va hà'p thu. n^ Tàn só mode thù* j . a^ ,a^ Toc dò barn trong boat chà't laser va trong chà't hà'p thu bào hoà. ^hmìn •> ^bc -> ^hoff ^^^ S*^ ^'"Ì ^*^' ^*?" LOD cùa toc dò bom hà'p thu. r Bié'n thòi gian khòng thii nguyén. ^ He só bào hoà cùa LHB ^^^, ^^., (^^,^ Càc già tri tói han LOD cùa he só bào hoà. MUC LUC Lòfi cam doan i Bang k5^ hiéu va chu" viét tàt ii Muc lue v Mò dàu 1 Chuomg L Hieu limg LODQ trong LHB 6 Chucmg 2. He phuorng trình co bàn 2.LMÒ hình LHB 22 2.2. He phuofng trình toc dò LHB mò ròng dóng nhà't 26 2.3. He phucmg trình toc dò LHB mò ròng khòng dóng nhà't 30 2.3.L He phucmg trình toc dò chung 30 2.3.2. LHB vòng mò ròng khòng dóng nhà't 32 2.3.2. L LHB vòng Lorentz-Lorentz 34 2.3.2.2. LHB vòng Gauss-Gauss 36 2.3.3. LHB Fabry-Perot mò ròng khòng dóng nhà't 37 2.3.3.L LHB Fabry-Perot Lorentz-Lorentz 39 2.3.3.2. LHB Fabry-Perot Gauss-Gauss 40 2.4. Phàn tich ón dinh tuyé'n tmh 42 2.4. L Khào sàt ón dinh nghiém dùng cùa LHB vòng 44 2.4.2. Khào sàt ón dinh nghiém dùng cùa LHB Fabry-Perot 46 Ké't luàn 49 Chuong 3, LOD trong LHB mò ròng dóng nhàt 3.L Phuorng trình trang thài dùmg 51 3.2. Bié'n thién càn LOD 53 3.3. Gian dÓpha LOD 55 3.4. Bié'n thién dò ròng LOD 59 VI 3.5. Tinh ón dinh cùa càc nghiém dìmg 6! 3.6. Ành huòng cùa cà'u hình buóng còng huòng 65 Ké't luàn 67 Chuomg 4. LOD trong LHB mò ròng khòng dóng nhàt 4.L Càc càn LOD 70 4.1.1. Bié'n thién càn LOD theo toc dò bom hà'p thu 70 4.1.2. Bié'n thién càn LOD theo he só bào hoà 72 4.L3. Bié'n thién càn LOD theo ty só dò mò ròng 73 4.2. Càc mat tham sÓ tói han 74 4.3. Gian dÓ pha LOD 77 4.3. L Ành huòng cùa cà'u hình buÓng còng huòng 78 4.3.2. Ành huòng cùa dang mò ròng khòng dóng nhà't 78 4.L Già tri khòi phàt LOD 80 4.2. Dò ròng LOD 81 4.3.DòcaoLOD 84 4.4. Ành huòng cùa he só mò ròng vach (3 86 4.7.1. Ành huòng lén càc già tri tói han va gian dò pha LOD 4.7.2. Ành huòng lén dò ròng va dò cao LOD 86 89 4.8. Tinh Ón djnh cùa càc nhành duòng cong LOD 92 Ké't luàn 97 Chufìfng 5. Qua trình khòng dìmg cùa hieu umg LOD trong LHB ma ròng dóng nhàt 5.1. He phuoìig trình dòng hoc 99 5.2. Qua trình phàt khòng dìmg 100 5.2.L Càc diéu kién ban dàu 100 VII 5.2.2. Qua trình phàt khòng dìmg 101 5.3. Ành huòng cùa càc tham sÓ lén qua trình phàt khòng dìmg 5.3. L Ành huòng cùa dò mà't diéu huòng 104 5.3.2. Ành huòng cùa toc dò bofm hà'p thu 105 5.3.3. Ành huòng cùa he so' bào hoà 107 5.4. Dòng thài ón dinh cùa cUòng dò LHB dìjrng 108 5.4. L Nhiéu loan xung bom dang nhày bàc 108 5.4.2. Nhiéu loan xung bam dang chu" nhàt 109 Ké't luàn 111 Két luàn chung 113 Phuiuc 116 A. Dinh 15^ Routh-Hurwitz mò ròng 116 B. Giòi han àp dung phirong phàp gàn dùng he phuong trình toc dò trong LHB Fabry-Perot 117 C. Hàm sai só bié'n phiic W{z) 119 D. Nghiém phucfng trình bàc ba 121 Tài liéu tham khào 123 MODAU Ngay sau khi duofc phàt hién va quan sàt bang thuc nghiém vào nàm 1976, hiéu ùng lu5ng ón dinh quang hoc (LODQ) trong càc quang he phi tuyé'n dà dành ducfc mot su quan tàm chù 5^ dac biét ve hoc thuàt cung nhu ve thuc tién vi nhung khà nàng day hiìa ben cùa nò trong ITnh vuc diéu khién, xù 15^ só thòng tin quang va phàt trién thè' he mày tinh thuàn tuj^ quang hoc. Ve mat khoa hoc co bàn, hiéu ling LODQ là mot vi du dién hình ve dòng thài tàp thè va su tu tó chiJc trong mot he mò nàm ò xa trang thài càn bang nhiét dòng. Chu trình tré cùa boat dòng LODQ cho thà'y sU tuofng tu vói qua trình chuyén pha loai I trong càc he càn bang. Bang càch thay dói tham sÓ diéu khién ben ngoài, nguòi ta co thè làm cho cuòmg dò bue xa lÓi ra khòng con là mot dai lucmg dìmg nfra ma trò thành mot chuòi xung khòng tat dSn, hoac tuàn boàn theo thòi gian (tu phàt xung déu dan) hoac hoàn toàn ngàu nhién (hòn loan quang). Ve mat tfng dung còng nghé, quang he LOD co thè ducfc dùng làm yé'u tó nhò quang hoc luu giù thòng tin - ca so de xày dung he mày tinh quang hoc. NhOng he LODQ con co thè dùng làm tà't cà nhfmg yé'u tÓ càn thié't cho xù ly só thòng tin quang hoc nhu bò tao xung, bó xén xung, bò phàn biét xung, bò han che' xung va bò bié'n hoàn biìc xa ké't hop tir che' dò lién tue sang che' dò xung. Mac dù co lich su phàt trién gàn nhu dóng thòi cùng vói laser, nhimg cho dén nay laser chu'a vàt liéu hà'p thu bào hoà trong buÓng còng huòng (LHB) va càc và'n de lién quan dé'n he dòng hoc này vàn con là chù de nghién culi, trao dói duac quan tàm ròng rai. Trong mò hình LHB tiéu chu^n, mòi truòng khué'ch dai va mòi tiiròng hàp thu hoac duofc dàt tàch biét nbau trong buóng còng huòng hoac cùng tón tai tu nhién ò trong thè tich boat chat. Trén quan dièm he dòng lue, LHB là hìnli màu ve su canh tranh giGa khué'ch dai phi tuyén va hao phi phi tuyé'n. Ve nghién cùu ly thuyé't LOD cùa he LHB, truòc day dà co nhiéu còng trình cùa càc tàc già trong nuòc cung nhu ngoài niróc [1, 2, 3, 56, 61, 62]. Da sÓ càc còng trình này déu nhàm muc dich chiing tò su co thè xày ra cùa hiéu ùtig LODQ va tìm diéu kién xu^t hién hiéu ùng theo tham SÓ diéu khièn quan tàm. Dai lirong barn trong mòi tiuòng hà'p thu bào hoà thuòng duoc xem là bang sÓ va chi dìmg lai ò truòng bop mò ròng vach dang Lorentz. Khào sàt tinh ón dinh cùa càc nhành duòng cong cuòng dò mode dijfng dang chir S chua duac quan tàm day dù. Nghién cuti qua trình khòng dìmg trong che' dò phàt tu do don mode va qua trình qua dò trong dóng thài ón dinh cùa cuòng dò LHB trong trang thài LOD dijfng se góp phàn hoàn chinh bóc tranh dòng hoc phi tuyé'n cùa he LHB . Vàn de dat ra trong luàn àn này là nghién ciJu càc dac trimg, tmh Ón dinh va càc qua trình khòng dìmg cùa hiéu lìng LODQ trong boat dóng dcfn mode cùa LHB. Su mò róng vach xày ra trong boat chà't va chà't hà'p thu bào hoà co thè cùng dÓng nhà't hoac cùng khòng dÓng nhà't (dang Lorentz hoac dang Gauss). Nhiìng mò hình LHB cu thè khào sàt là LHB mò ròng dóng nhà't Lorentz-Lorentz, LHB mò ròng khòng dÓng nhà't Lorentz-Lorentz va LHB mò ròng khòng dóng nhà't Gauss-Gauss. Mòi mò hình LHB lai duce xét tuong ìmg vói cà hai loai cà'u hình buÓng còng huòng vòng va Fabry-Perot. Xuà't phàt tur he phucmg trình dòng hoc dang vi phàn mò tà boat dòng cùa LHB don mode, chiing tòi dà nit ra duac he phuong trình toc dò thòng thuòng. Trong truòng bop LHB mò ròng dóng nhà't, càc bié'n mòi truòng nit gon là càc hiéu dò tich luy hiéu dung. Càc phuong trình tÓc dò dÓi vói càc thành phàn Fourier khòng gian dugc giù nguyén dói vói LHB mò ròng khòng dóng nhà't. Gàn dùng phuong trình toc dò nhà't quan này co thè àp dung cho càc càu hình buóng còng huòng vòng va buÓng còng huòng Fabry-Perot vói càc dang mò ròng vach dóng nhaft cung nhu khòng dóng nhà't. Trén co so ìf thuyé't này, chung tòi dà khào sàt boat dòng trong trang thài dùng cùa LHB don mode. Càc dai luong toc dò bom trong mòi tnròng boat chà't va mòi truòng hà'p thu bào hoà déu là càc hàm phu thuóc tàn só tuy theo dang mò ròng vach trong càc mòi truòng tuong ilng. Trong mò hình LHB mò ròng dóng nhà't, càc hàm mò ròng dóng nhà't trong cà hai mòi truòng déu co dang Lorentz vói dò léch tuy f giuà càc tàn sÓ tàm vach. Su mò ròng vach khòng dóng nhà't dang Lorentz va dang Gauss duoc khào sàt khi dò bàn ròng khòng dóng nhà't trong mòi tmòng hà'p thu bào hoà sai khàc mot he só vói dò bàn ròng khòng dóng nhà't trong boat chà't. Su léch tàn sÓ tmng tàm giua càc còng tua mò ròng khòng dÓng nhà't này duoc xét trong hai truòng bop thuc té' cu thè, khi tàm vach hà'p thu tròng vói tàm vach khué'ch dai va khi tàm vach hà'p thu trùng vói tàn sÓ mode phàt laser. Ngoài phàn mò dàu, phàn ké't luàn va danh muc càc tài liéu tham khào, nói dung luàn àn duoc trìnli bay trong 5 chirong. Chuong 1 tóng quan ve hiéu ùng LOD quang hoc trong LHB. Chuong 2 trình bay mò hình ly thuyé't cùa LHB khào sàt trong luàn àn va he phuong trình toc dò mò tà boat dòng don mode cùa LHB trong cà hai tmòng bop mò ròng dóng nhà't va mò ròng khòng dóng nhà't. Chuong 3 khào sàt boat dòng LOD cùa LHB mò ròng dóng nhà't. Chuong 4 khào sàt boat dòng LOD cùa LHB mò ròng khòng dóng nhà't dang Lorentz-Lorentz va dang Gauss-Gauss. Chuong 5 trình bay nghién cuti ve qua trình phàt khòng dijfng va khào sàt dòng hoc ón djnh cùa cuòng dò LHB mò ròng dóng nhà't trong trang thài LOD dìmg. Bang khào sàt giài tich càc càn LOD khà dT trong LHB mò ròng dóng nhà't va phàn tich su bié'n thién cùa chung bang phuong phàp sÓ trong truòng bop mò ròng khòng dóng nhà't, chung tòi dà chung tò duoc su tón tai càc già tri tói han cùa càc tham só LHB hoac làm xuà't hién hiéu ùìig LOD, hoac ành huòng dén càc dàc tiimg cùa no. Càc già tri này duoc bièu dién duói dang càc gian dÓ pha LOD hai chiéu hoac ba chiéu trong khòng gian tham só va chia khòng gian này thành nhiìng mién laser tàt, mién LOD day dù, mién LOD càt mot phàn va mién don ón dinh. Nhung nghién cùn càc dàc tnmg co bàn cùa duòng cong LOD (cu thè là toc dò bom laser khòi phàt, dò ròng, dò cao) cho thà'y quy luàt chung ve ành huòng cùa càc tham sÓ diéu khièn LHB. Tinh ón dinh nghiém LOD dijfng duoc khào sàt sÓ trén co so phép phàn tich Ón dinh tuyé'n tinh Lyapunov theo tiéu chucin Routh-Hurwitz. DÓi vói LHB mò ròng dóng nhà't, toàn bò nhành trén va nhành duói cùa duòng cong LOD luòn luón ón djnh, con nhành giOa luòn luòn bà't ón djnh. Trong LHB mò ròng khòng dóng nhà't, tinh Ón djnh cùa càc nhành duòng cong LOD dién bié'n theo tham só phùc tap hon, co thè xuà't hién mot cùa só bà't ón djnh ò phàn dàu cùa nhành trén ngay sau dièm quay lai, nhung trong moi tiiròng bop, nhành giira luón luón b^t ón dinh va nhành duói luòn luòn ón djnh. Dói vói LHB mò ròng dóng nhà't, duói tàc dung cùa toc dò bom boat chà't co dang xung nhày bàc tai thòi dièm ban dàu, su phàt trién laser trong he xày ra tùf tìf. Thòi dièm khòi phàt cung nhu thòi gian dat tói cuòng dò biJc xa dùng phu thuóc nhiéu vào càc tham sÓ diéu khièn. LHB Fabry-Perot co quàn tinh lón hon so vói LHB vòng cùng bó tham sÓ diéu khièn. Khào sàt dòng hoc tinh ón dinh cùa cuòng dò LHB dìfng dói vói càc thang giàng bom boat chà't co dang nh^y bàc va dang chQ nhàt vói bién dò va thòi gian xung khàc nbau cho thà'y nhung k^t qua phàn tich ón djnh tuyé'n tinh trong gàn dùng da su dung là co thè chà'p nhàn duoc. Bàn luàn àn này duoc hoàn thành tai bò món Quang luong tir, Khoa Vàt 15^, Truòng Dai hoc Khoa hoc tu nhién. Dai hoc QuÓc già Ha Nói. Càc ké't qua cùa luàn àn dà duoc bào cào ò càc xemina tai bò mòn Quang hoc luong tùf, tai Hòi nghj Vàt \f Chàu A - Thài Bình Duong làn thó 7 [10], tai bòi Ughi Quang va Quang phÓ toàn quò'c làn thù 2 [41] va dà duoc còng bÓ ò càc tap chi trong nuóc [11 - 14, 17] va tap chi nuóc ngoài [15, 16]. Trong thòi gian hoc tàp va nghién cùu de hoàn thành bàn luàn vàn này, tòi dà dugc su quan tàm, buóng dàn, dóng góp va ùng ho cùa càc thày, càc ban dóng nghiép. Truóc hé't, tòi xin bay tò long biét on sàu sàc Giào su-Tié'n sT Dinh Vàn Hoàng, nguòi thày cùa tòi, dà tàn tinh huóng dàn, chi bào, giùp dd tòi hoàn thành luàn àn. Tòi xin chàn thành càm on càc Giào su, càn bò giàng day, càn bò nghién cùn ò bò mòn Quang hoc Luong tu, bò mòn Dja Vàt 15^, Khoa Vàt \f, nhóm xemina Toàn ùng dung, Khoa Toàn - Co - Tin, Tnròng Dai hoc Khoa hoc Tu nhién, Trung tàm Dién tu hoc Luong tu, Trung tàm Khoa hoc Tu nhién va Còng nghé Quò'c già dà dòng vién, giùp do va dóng góp cho tòi nhiéu f kién quy bau trong qua trình thuc hién de tài luàn àn này. Tòi xin chàn thành càm on Ban Chù nhiém Khoa Vàt ly dà quan tàm, giùp do va tao diéu kién thuàn lai cho tói hoàn thành luàn àn. Chuong 1. HIÈU ÙNG LODQ TRONG LHB Cho dé'n nay, hiéu ùng LODQ da trò thành dói tuong nghién cùu ly thuyé't cung nhu thuc nghiém va thuc té' dà là mot huóng phàt trièn dòc làp cùa quang hoc phi tuyé'n. So dì hiéu ùng này thu hùt duofc mot su quan tàm dac biét là vi no là mot trong nhung vi du dièn hình ve su tu tó choc cùa he quang hoc nàm ò xa trang thài càn bang nhiét dóng va dóng thòi co khà nàng ùng dung thuc té' trong xù ly thòng tin quang cung nhu trong su phàt trién the he mày tfnh co càc yé'u to' logie thuàn tuy quang hoc. Mot he quang hoc duoc goi là luong ón djnh né'u nhu vói cùng mot già trj cùa tin hiéu vào (con goi là tham só luong ón dinh) trong mot mién bié'n thién nào dò, tin hiéu ra (dai luong luòng ón dinh) co thè co hai bay nhiéu mùc ón djnh khà d i He nhu vày boat dóng giò'ng nhu mot mach trigger dien tir, chi khàc ò chó no là thuàn tùy quang hoc. Dac trung vào-ra cùa he LODQ co dang tóng quàt nhu trén hình 1.1. ^ ^o NJ Hlnh 1.1 Dàc tnxng truyén qua cùa he LOD. NguÓn:TLTK[34]." ÒNGD oU u r1 11 1 1 lì it M * 1 1 P • ^/ -^^^ h u CUÒNG «0 r ó i vÀo Ro ràng ràng he này pbài co tmh phi tuyé'n quang hoc. Nhung néu chi nhu vày thòi thì chua dù, trong he con pbài co lién ké't phàn bòi dàm bào cho tinh da trj ón djnh cùa tin hiéu ra. Nói khàc di, boat dòng LODQ là hiéu ùng tó bop cùa tinh phi tuyé'n quang hoc cùa vàt lieu cùng vói lién ké't phàn bòi. Tuy thuóc vào co che' vàt ly cùa tinh phi tuyé'n quang hoc trong he ma nguòi ta phàn biét LODQ hà'p thu, LODQ tàn sàc va LODQ hòn hop hà'p thutàn sàc. Néu nhu he LODQ co boat dóng laser thì he này dirgfc goi là he LODQ boat dòng (bay tich cUc). Vói nhiJng diéu kién nhà't djnh, trong mot kboàng bié'n thién nào dò cùa tham só diéu khièn (thuòng là còng suà't bom laser), cuòng dò laser ló'i ra co thè co hai già trj ón dinh. Hiéu ùng LODQ con co thè xày ra trong he khòng co boat dóng laser. Trong truòng hofp này, mot chùm bue xa laser dugfc bom vào he va vói nhùng diéu kién xàc dinh, trong mot kboàng già trj nào dò cùa cuòng dò bue xa laser ló'i vào, ò ló'i ra co thè co hai trang thài cUòng dò bue xa ón djnh . He LODQ nhu vày duoc goi là he LODQ thu dóng. Hieu ùng LODQ con co thè duoc phàn loai nhò co che' lién két phàn bòi su dung trong he. Néu lién ké't phàn hói duoc dua tu ben ngoài vào he, hoac thòng qua buóng cong huòng quang hoc hoac nhò càc vòng phàn hói dién - quang thì ta co he LODQ phàn hói ngoài. Né'u lién ké't phàn hói dugc sinh ra va tón tai ngay trong bàn thàn he thì he dugc goi là he LODQ phàn hói noi tai. De nhàn manh khà nàng tièu hình hoà cùa càc he LODQ phàn bòi nói tai, nguòi ta con dùng hai thuàt ngù khàc: LODQ co buóng còng huòng va LODQ khòng co buóng còng huòng. Khi do he LODQ co vòng phàn hói dien - quang dugc goi là càc he LODQ ngoai lai (bay ben tap). Y tuòng dàu tién ve he LODQ dugc Seidel chinb thùc dira ra vào nàm 1969. Dòc làp va gàn nhu dóng ihòi, trong thi nghiém cùa mình, Szoke va còng su dà bom mot chùm laser vào trong mot buóng còng huòng quang hoc chùa mòi truòng hà'p thu bào boa va da chiing tò su "tdy tràng" mòi tiuòng do hà'p thu bào hoà, ké't hgp vói lién ké't phàn hói quang hoc nhò buóng còng huòng co thè làm xuà't hién hién tugng tré. Càc tàc già dà dua ra mó hình dàu tién ve LODQ hà'p thu xuà't phàt tir diéu kién bién dói vói tuong tàc cùa bue xa laser vói vàt liéu phi tuyé'n dat trong buÓng còng huòng Fabry-Perot song phàng va tir phuong trình dói vói su bào hoà cùa he nguyén tu hai mùc mò ròng dóng nhà't dà rùt ra diéu kién xày ra LODQ cung nhu sU nhàn nhugng giira do ph^m chà't buóng còng huòng va dò hà'p thu [34]. Sau do. Me Cali dà giài bang só bé phuong trình Maxwell-Bloch co diéu kién bién cho buóng còng huòng Fabry-Perot chùa mòi truòng hà'p thu bào hoà va thà'y rang trong nhùng diéu kién thicb hgp, mot he nhu vày co thè co he só khué'ch dai vi phàn va boat dòng nhu mot transistor. Còng trình này dà mò duòng cho nhung thuc nghiém cùa Gibbs, Me Cali va Venkatesnn dói vói boi Na trong buóng còng huòng Fabry-Perot trong dò kbang djnh niurng tién doan chù yéu cùa Me Cali. Truóc khi quan sàt dugc hiéu ùng LODQ trong boi Na bang thuc nghiém, tà't cà nhu'ng nghién cùu ve LODQ riéng déu dugc tié'n hành dò'i vói truòng hgp hà'p thu thuàn tuy. Da so' càc ké't qua thuc nghiém ve boi Na lai khòng phù hgp vói ly thuyé't LODQ hà'p thu va do dò dà dàn dé'n su phàt hién LODQ tàn sàc. Mac dù de phàn tich két qua thuc nghiém ve boi Na càn phài dóng thòi tinh dé'n cà tàn sac làn hà'p thu nhung Gibbs, Me Cali va Venkatesan dà dua ra mot mó hình LODQ tàn sàc thuàn tuy mó tà khà tòt nhu'ng nguyén ly co bàn cùa LODQ tàn sàc. Mò hình này co thè dugc phàt trièn bang càch dua thém vào nhu'ng yé'u to' nhu ành liiròng cùa song dùng, hà'p thu phi tuyé'n, dóng thòi co thè khào sàt dugc nhung mòi truòng phùc tap hon, co vài chuyèn dòi còng huòng, co mò ròng khòng dóng nhà't [34]. Nhffng ké't qua cùa càc còng trình dàu tién này dà khòi dàu cho mot giai doan phàt trièn mói trong nghién cuti hieu ùng LODQ cà ve ly thuyét làn thuc nghiém. Dac biét dàng chù y là nhung dóng góp cùa Bonifacio va Lugiato trong viéc tìm hiéu bàn chat hiéu ùng LODQ [20, 51-53]. Theo càc tàc già, dàc tfnh tré va sU tón tai dóng thòi hai trang thài ón dinh chùng tò LODQ co thè xem nhu là su chuyèn pha khòng càn bang loai mot. Nhung tfnh chà't quang hoc co bàn cùa mòi tnròng dién mòi, cu thè là hà'p tbii vh khùc xa, dugc mó tà bòi hàm dién mói phùc - dàp ùng dòng hoc cùa he vói truòng bù:c xa. LODQ hà'p thu ve nguyén tàc co thè quan sàt dugc khi khòng co mat tàn sàc va nguge lai, nhung trén thuc té' cà hai co che này thuòng di kòin vói nbau. Càc ké't qua cho thà'y néu vach mò ròng khòng dóng nhàt, LODQ tàn sàc chi xày ra khi LODQ hà'p thu khòng thè xuà't bién. Bonifacio va Lugiato cung dà dùng ly thuyé't LODQ hòn hgp hà'p thu-tàn sac dugc khào sàt dua trén he phuong trình Maxwell-Bloch trong gàn dùng tnròng trung bình de phàn tfch mot loat càc tfnh chà't quan trong cuà LODQ, vf du nhu su chàm dàn tói ban, tu phàt xung, phó huynh quang còng huòng va vai trò cùa càc hiéu ùng tàp thè trong mói truòng nguyén tu. He phuong trình Maxwell-Bloch là mot còng cu manh co thè dùng de mó tà khà chi tié't nhiéu hién tugng xày ra trong quang hoc phi tuyé'n khi ma bàn chà't lugng tu cùa truòng dién tu khòng dóng vai trò quan trong, nói mot càch chinh xàc hon là khi khòng tfnh dé'n su thang giàng só photon va só nguyén tu trong bé. LODQ nói riéng va càc hiéu ùng quang hoc phi tuyé'n nói chung là ké't qua bièu hién cùa dàp ùng phi tuyé'n cùa mòi truòng vàt chat vói truòng bue xa laser còng suà't lón. Sir mó tà bàn co dièn bang he phuong trình Maxwell-Bloch dà bò qua dóng góp cùa bue xa tu phàt va bue xa càm ùng, su phu thuóc cùa càc hiéu ùng quang phi tuyé'n vào càc tfnh chà't tbò'ng kè cùa truòng bue xa va su thang giàng thóng ké cùa càc tfnh chat truòng bue xa. Thuc té', nghién cùu tbò'ng ké càc hiéu ùng phi tuyé'n rà't quan tigng vi thòng thuòng chùng bj tbàng giàng manh hon so vói càc bièu ùng tuyé'n tfnh. Do vày, su mó tà day dù mot hiéu ùng quang phi tuyé'n dòi bòi pbài àp dung thóng ké lugng tu. Khào sàt LODQ bang phuong phàp lugng tir chù yé'u han che' trong truòng hgp LODQ hà'p thu, trù còng trình cùa P. D. Drummond va D. F. Walls [29, 30] trong do càc tàc già xày dung toàn tu Hamilton cùa he 10 LODQ tàn sàc dói vói trUÒng hgp bé nguyén tu hai mùc trong buóng còng huòng co dò pbàm chà't lón dua trén mó hình phi tuyé'n bàc ba cùa do phàn CUC mói truòng va mò hình tuong tàc nguyén tu - tnròng bue xa trong gàn dùng luong cuc dién. Trén co so phuong trình Fokker-Planck tuong ùng vói phuong trình chù toàn tu màt dò cùa bé nguyén tu - truòng bue xa, càc tàc già dà khào sàt LODQ trong giói han bàn co dièn va trong gàn dùng tbàng giàng tuyé'n tfnh hoà. Hieu ùng LODQ dugc phàt hién va nghién cóu dói vói nhiéu vàt lieu. Sau boi Na, Ruby là vàt liéu phi tuyé'n thù hai cho hiéu ùng LODQ thu dóng. Nhung vàt lieu tié'p theo cho hiéu ùng luong ón djnh riéng là càc dung dich Kerr CS2 va Nitrobenzen dat trong buóng còng huòng Fabry-Perot phang, diéu khièn bang bue xa laser xung Ruby - tfnh phi tuyé'n quang hoc là thuàn tuy tàn sàc. Ngoài ra, trong qua trình nghién ctJu tìm kié'm càc vàt lieu phi tuyé'n cho LODQ thii dòng trong buóng còng huòng, con phài kè dé'n càc vàt lieu luòng ón dinh nhiét nhu ZnS, ZnSe, Si va mot só loai tbuy tinh pha màu. Hiéu ùng LODQ trong bàn dàn dugc Gibbs, Me Cali va Venkatesan phàt hién ra làn dàu tién trong GaAs. Nguyén nhàn cùa hiéu ùng là su thay dói phi tuyé'n cùa chié't suà't lién quan tói su còng huòng cùa càc exciton. Tié'p theo thuc nghiém trén GaAs là còng trình nghién cùu cùa Miller va càc còng su ve LODQ trong InSb gay ra do co che còng huòng vùng càm thang [71, 72]. Nhung he LODQ néu trén déu co phàn hói ben ngoài dugc dua vào bang he guong bay càc mat phàn xa tu nhién cùa màu ràn. Phàn hói ben ngoài con co thè dugc tao ra nhò càc mach dién tu trong càc he LODQ hòn tap, khi do tfnh phi tuyé'n cùa mòi truòng bj bién dói do su thay dói buóc pha phu tbuòc dién àp ben ngoài cùa bàn pha dat trong buóng còng huòng Fabry-Perot hoac dat ò giu'a hai kinh phàn cuc vuóng góc [37, 38]. 11 Nàm 1984, Miller va Gossard dà phàt hién ra mot loai LODQ mói, xuàt hién do su tàng hà'p thu khi tàng cuòng dò bue xa lò'i vào ina khòng càn lieti két phàn hói ben ngoài [22]. Hiéu ùng này dugc goi là LODQ tàng iià'p thu, thuòng quan sàt dugc trong càc chà't bàn dàn GeSe, GaAs-AlGaAs va CdS. Càc vòng tré LODQ tàng hà'p thu co dang ngugc vói càc loai LODQ khàc. Nguyén nhàn gay nén su tàng hà'p thu (tue là sir giàm dò truyén qua) cùa màu co thè là do su giàm dò ròng vùng cà'm khi tàng nhiét dò, su mò ròng cùa exciton, su tài chu^n hoà vùng càm bay su tàn xa cùa polariton trén càc exciton lién ké't. Khòng dùng buóng cong huòng quang hoc ben ngoài va tu dòng dào trang thài lò'i ra là nhùng uu dièm cùa LODQ loai này, nhung nhugc dièm là do tuong phàn trang thài khòng lón. Ve mot só kbfa canh nào do, LODQ tàng hà'p thu giò'ng LODQ tàn sàc hon là giò'ng LODQ hà'p thu. Tuong tàc phi tuyé'n cùa ành sàng vói vàt liéu bàn dàn thè hién manh nhà't trong vùng phó exciton [67, 68, 81, 82]. Tfnh phi tuyé'n quang gay ra bòi càc tuong tàc dòng hoc va dóng lue hoc giua càc exciton trong he này manh dé'n noi trang thài cùa he photon - exciton trò nén khòng ón dinh va co the bicn dói sang trang thài mói. Su bài ón djnh này co the dugc ino tà nlur nbuiig chuyèn pha khòng càn bang duói tàc dung cùa càc kfcb tbfcb quang hoc. LODQ tàn sàc quan sàt dugc trong bàn dàn GaAs va InSb là vi du ve chuyèn pha khòng càn bang loai mot, trong dò cuòng dò bue xa laser truyén qua buóng còng huòng chùa mòi truòng phi tuyé'n quang hoc bj thay dói dot ngòt [71, 72]. Càc nghién cùu ve hién tugng LODQ tuong ùng (con goi là LODQ exciton) chié'm phàn lón trong nhung tài liéu lién quan hiéu ùng LODQ nói chung. Trong vùng phó exciton co thè tón tai hai hién tugng tré: tré noi *'màt dò exciton-ành sàng" va tré ngoai "ành sàng-ành sàng". Su xuà't hién hién tugng tré ngoai phu thuóc vào su tón tai cùa hién tugng tré nói va ngugc lai, su léch còng huòng giùa tàn só tnròng bue xa lò'i vào va tàn só exciton làm thay dói dò truyén qua cùa buóng cong huòng, xuà't hién tfnh phi tuyé'n exciton. Day là mot dàc dièm dòc dào va khàc bàn vói LODQ trong bé nguyén tu hai mùc, ò dò su tàng dò léch còng huòng luón luòn gay ành huòng xà'u dé'n boat dòng LODQ. Vào nhung nàm dàu cùa thàp ky 90', nguòi ta phàt hién dugc mot só vàt liéu hiJu co lién ké't n nhu càc polymer dàn dién polyacetilen va polydiaeetilen (PDA) co dò càm phi tuyé'n bàc 3 co 10'^- 10"^ ESU va thòi gian tfch thoàt nhò hon 6 ps [77]. Cùng vói tfnh mém déo trong cà'u trùc, nhu'ng ly do trén dà làm cho chùng trò thành nhung dòi tugng nghién cùu vàt liéu cho LODQ. Cùng vói PDA là PDA-toluene sulfonate (PTS) cung cho LODQ khi bj kfch thich bang laser co tàn só' ò mép duói dàm hà'p thu cùa nò [77]. Còng trình [44] trình bay nghién cùu ve LODQ hà'p thu, tàn sàc trong he 4 mùc dièn bình cho càc mói tnròng hùu co chiéu xa bang laser. Tfnh quang phi tuyé'n manh cùa càc chat bàn dàn lién quan dé'n exciton dugc già tàng rà't nhiéu do su giói nói lugng tu [64, 74]. Càc giéng lugng tu, day lugng tu va chà'm lugng tu bàn dàn gay nhiéu quan tàm, chù y trong nghién cù*u thié't ké' dung cu chuyèn mach. Co che hà'p thu càm ùng, tàng theo màt dò bue xa kfch thich, tao ra lién ké't phàn hói nói tai trong long vàt liéu cho phép don gian hoà va thu nhò dàng kè kfch thuóc thié't bj. LODQ nói tai trong càc cà'u trùc giéng lugng tu bàn dàn xuà't bién do càc chuyèn dòi giua càc vùng con trong giéng lugng tu. Càc mù*c nàng lugng càm ùng va kfch thfch quang co thè co trong moi cà'u trùc gié'ng lugng tu nhung dac biét ro ret trong càc gié'ng lugng tu khòng dòi xùng tue là trong càc gié'ng lugng lù co mómen luong ciré cùa mùc lugng tu trén va duói khàc nbau va su tàch dién tfch hiéu dung trong gié'ng lugng tu gay ra do kfch thfch dién tu lén mùc trén. Trong [43], càc tàc già nghién cùn LODQ trong giéng lugng tu bàn dàn hai mùc dua trén viéc giài tu hgp he phuong tinh Schrodinger dói vói càc trang thài lugng tu hoà cùa gié'ng lugng tu. Ké't qua cho thà'y càc cà'u trùc giéng lugng tu bàn dàn chi co hai mùc làm viéc co thè thoà man nhirng yéu càu cùa