Phát sóng hài bậc III

1. PHÁT SÓNG HÀI BẬC III
SVTH :
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

2. MỘT SỐ THÔNG TIN CẦN THIẾT
• Tài liệu quang phi tuyến:
http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%2
0tu/Semina%20tren%20lop/seminar.html#6
• https://drive.google.com/folderview?id=0B2JJJMzJbJcw
ajNXZWpzdGRTb1MtRXdRN0hrZFhiQQ&usp=sharing

3. 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,
2
3
1
3
33
1
3
63 AAAAAAAE
lk
lk
k
k
k
k 





  

4. 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(coscos
4
1
321321321321321321   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)

5. 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(
02
2
1
2
1
4
3
EEEEEP 
  





 1
2
31
2
2
3
1
)3(
01
2
1
2
1
4
3
EEEEEP 
  





 3
2
23
2
1
3
3
)3(
03
2
1
2
1
4
3
EEEEEP 
  3
1
)3(
01
4
1
3 EP  
  3
2
)3(
02
4
1
3 EP  
  3
3
)3(
03
4
1
3 EP  
  321
)3(
0321321321321
4
1
)()()( EEEPPPP  

6. ĐỘ PHÂN CỰC PHI TUYẾN
  2
2
1
)3(
02121
4
1
)2(2 EEPP  
  1
2
2
)3(
01212
4
1
)2(2 EEPP  
  3
2
2
)3(
03232
4
1
)2(2 EEPP  
  2
2
3
)3(
02323
4
1
)2(2 EEPP  
  3
2
1
)3(
03131
4
1
)2(2 EEPP  
  1
2
3
)3(
01313
4
1
)2(2 EEPP  

7. ĐỘ PHÂN CỰC PHI TUYẾN

8. PHÁT SÓNG HÀI BẬC III
 Sựphátsónghàibậc III làmộttrườnghợpriêngcủasựtrộn 4 sóng, trongđó 𝜔1 =
𝜔2 = 𝜔3, 𝜔4= 3𝜔

9. PHÁT SÓNG HÀI BẬC III
Ta có:   321
)3(
0321
4
1
EEEP  
  ),(
4
1
3 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:
ki
eE
cn
i
dz
dE 
 )()3(
8
3)3( 3)3(
3

 Trong đó:
 

33
3
3 nn
c
kkk 

10. PHÁT SÓNG HÀI BẬC III
Lấy tích phân từ 0 tới L, ta được:











 ki
e
E
cn
i
dzeE
cn
i
E
kLi
L
ki 1
)()3(
8
3
)()3(
8
3
)3( 3)3(
3
0
3)3(
3






• Hiệu suất biến hoán công suất đối với sự phát sóng hài bậc III:
 



















 





 
 2
2
2223
3
42
0
2
3
2
2
sin
)0()3(
16
9
0
)(
kL
kL
LI
nncI
LI
eTHG 






11. PHÁT SÓNG HÀI BẬC III
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)

12. 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
𝑛 𝐴 3𝜔 > 𝑛 𝐴 𝜔
Khi ta trộnthêmmộtlượngkhí B có𝑛 𝐵 3𝜔 < 𝑛 𝐵 𝜔
=>Chúng ta cóthểcó𝑛 𝐴𝐵 𝜔 < 𝑛 𝐴𝐵 3𝜔 .
PHÁT SÓNG HÀI BẬC III

13. Đểthõamãnđiềukiện n(𝜔)=n(3𝜔) đòihỏi:
𝑓𝑛 𝑛 𝑛(𝜔) + 𝑓𝑝 𝑛 𝑝(𝜔)= 𝑓𝑛 𝑛 𝑛(3𝜔) + 𝑓𝑝 𝑛 𝑝 3𝜔
<=>𝑓𝑛 𝑛 𝑛 𝜔 − 𝑛 𝑛 3𝜔 = 𝑓𝑝 𝑛 𝑝 3𝜔 − 𝑛 𝑝 𝜔
<=>
𝑓𝑛
𝑓𝑝
=
𝑛 𝑝 3𝜔 −𝑛 𝑝(𝜔)
𝑛 𝑛 𝜔 −𝑛 𝑛(3𝜔)
Gọi 𝑛 𝑝 và 𝑛 𝑛 là chiết suất của hai chất khí có
tán 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 tần
số 𝜔 và 3𝜔
n(𝜔)=𝑓𝑛 𝑛 𝑛(𝜔) + 𝑓𝑝 𝑛 𝑝(𝜔)
𝑛(3𝜔)=𝑓𝑛 𝑛 𝑛(3𝜔) + 𝑓𝑝 𝑛 𝑝(3𝜔)
PHÁT SÓNG HÀI BẬC III

14. 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

15. 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.

16. 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,…

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