Nhằm tạo vật liệu chiết suất âm đa tần số trong miền quang học của môi trường khí nguyên tử nhiều mức năng lượng dựa trên hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ (EIT) và nghiên cứu điều khiển miền chiết suất âm (dịch chuyển, mở rộng) theo cường độ, tần số, phân cực, pha của các trường laser kích thích và từ trường ngoài, TS. Lê Văn Đoài cùng các cộng sự tại Trường Đại học Vinh - Bộ Giáo dục và Đào tạo đã thực hiện đề tài nghiên cứu về "Tạo vật liệu chiết suất âm trong miền quang học dựa vào hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ".

 

Đề tài được triển khai với ba nội dung chính, mỗi nội dung đều bao gồm cách tiếp cận lý thuyết và thực nghiệm

Nội dung 1: Tạo vật liệu chiết suất âm đa tần số trong miền quang học của môi trường khí nguyên tử nhiều mức năng lượng dựa trên hiệu ứng EIT

Xây dựng cấu hình kích thích: Phát triển mô hình cấu hình kích thích hệ nguyên tử nhiều mức năng lượng bằng các trường laser để tạo chiết suất âm đa tần số quang học.

Thiết lập phương trình: Dẫn ra hệ phương trình ma trận mật độ mô tả sự tiến triển của hệ nguyên tử trong các trường laser, sau đó tìm nghiệm cho các phần tử ma trận mật độ liên quan đến dịch chuyển lưỡng cực điện và lưỡng cực từ.

Xác định độ cảm và chiết suất: Tìm các biểu thức cho độ cảm điện và độ cảm từ của môi trường khí nguyên tử, từ đó suy ra biểu thức chiết suất của môi trường.

Khảo sát và tìm kiếm: Áp dụng các kết quả tính toán cho môi trường khí nguyên tử Rubidium (Rb) và sử dụng phần mềm đồ thị để khảo sát, tìm kiếm các miền tần số quang học xuất hiện chiết suất âm.

Nội dung 2: Nghiên cứu điều khiển miền chiết suất âm theo cường độ, tần số, phân cực và pha của các trường laser kích thích

Mô hình hóa lý thuyết: Xây dựng mô hình lý thuyết và dẫn ra hệ phương trình ma trận mật độ có xét đến sự phân cực và pha của các trường laser. Tìm nghiệm cho các phần tử ma trận mật độ liên quan đến dịch chuyển lưỡng cực điện và lưỡng cực từ, đồng thời tìm biểu thức chiết suất của môi trường khi đưa vào sự phân cực và pha của các trường laser.

Nghiên cứu điều khiển: Áp dụng các kết quả tính toán cho môi trường khí nguyên tử Rb và sử dụng phần mềm đồ thị để nghiên cứu điều khiển các miền chiết suất âm theo các tham số cường độ, tần số, phân cực và pha của các trường laser kích thích.

Nội dung 3: Nghiên cứu điều khiển miền chiết suất âm theo từ trường ngoài

Mô hình hóa lý thuyết: Xây dựng mô hình lý thuyết và dẫn ra hệ phương trình ma trận mật độ có xét đến từ trường ngoài. Tìm nghiệm cho các phần tử ma trận mật độ liên quan đến dịch chuyển lưỡng cực điện và lưỡng cực từ.

Xác định chiết suất: Tìm biểu thức chiết suất của môi trường khi đưa vào từ trường ngoài.

Nghiên cứu điều khiển: Áp dụng các kết quả tính toán cho môi trường khí nguyên tử Rb và sử dụng phần mềm đồ thị để nghiên cứu điều khiển các miền chiết suất âm theo từ trường ngoài.

Đề tài đã hoàn thành đầy đủ các nội dung nghiên cứu, xây dựng được mô hình giải tích để tạo chiết suất âm trong môi trường EIT nhiều mức năng lượng. Các kết quả nổi bật bao gồm:

Tạo đa miền chiết suất âm: Đã tạo ra được nhiều miền tần số quang học khác nhau có chiết suất âm trong môi trường khí nguyên tử. Điều này mang lại lợi thế lớn trong việc lựa chọn tần số quang học phù hợp cho các nghiên cứu ứng dụng.

Điều khiển dịch chuyển miền chiết suất âm: Các nhà khoa học đã chứng minh khả năng dịch chuyển miền chiết suất âm về các vùng bước sóng ngắn hoặc dài chỉ bằng cách điều chỉnh các tham số của trường ngoài.

Điều khiển độ rộng miền chiết suất âm: Độ rộng của miền chiết suất âm cũng có thể được điều khiển linh hoạt thông qua việc thay đổi các tham số của trường ngoài.

Kết quả có tính ứng dụng cao: Các kết quả thu được dưới dạng biểu thức giải tích, đặc biệt có tích hợp thêm hiệu ứng mở rộng Doppler. Điều này làm cho chúng đặc biệt hữu ích cho các nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng liên quan trong điều kiện nhiệt độ phòng.

Những phát hiện này cho thấy tiềm năng to lớn trong việc phát triển các vật liệu quang học mới với các tính chất kiểm soát được.

Với những kết quả đã đạt được, đặc biệt là việc xây dựng được mô hình giải tích nghiên cứu tạo chiết suất âm trong môi trường EIT nhiều mức năng lượng, cùng với khả năng tạo nhiều miền tần số, điều khiển dịch chuyển và độ rộng của miền chiết suất âm, chúng tôi kiến nghị tiếp tục phát triển đề tài theo hướng thực nghiệm và nghiên cứu ứng dụng liên quan trong điều kiện nhiệt độ phòng. Việc tích hợp hiệu ứng Doppler vào các biểu thức giải tích càng củng cố tính khả thi và ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21080/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)