Luận án Nghiên cứu các tính chất động học và phát triển hệ laser rắn tử ngoại sử dụng vật liệu pha tạp Ion Ce3+

g lan truyền bên trong lăng kính sẽ được phản xạ toàn phần tại mặt bên. Khi đó, chùm tia đi vào và đi ra với góc tới thông thường thì mất mát do phản xạ Fresnel là khá lớn. Lăng kính Pellin-Broca (PB) có thể được biểu diễn bằng một nêm quang học (với góc nghiêng Brewster - β) và một lăng kính vuông cân (lăng kính Porro), dẫn đến lăng kính Pellin-Broca với góc tới của chùm laser là góc Brewster (θβ) có thể được sử dụng như một bộ phản xạ một chiều, truyền qua gần như hoàn toàn ánh sáng phân cực π. Đối với một bước sóng duy nhất, mất mát do phản xạ Fresnel là bằng 0 khi góc tới là góc Brewster. Đường truyền của chùm tia trong lăng kính Pellin-Broca với góc tới là góc Brewter được biểu diễn trong Hình 3.20a [112]. Hình 3.20. a) Đường truyền của chùm laser tới tại góc Brewter (θβ) trong lăng kính Pellin-Broca. b) Cấu hình vòng phản xạ nội toàn phần được sử dụng làm BCH cho laser [112]. 85 Một cặp lăng kính Pellin-Broca nghiêng đồng trục với chùm laser tới góc Brewster được sử dụng làm buồng cộng hưởng vòng có thể phản xạ toàn phần (TIR) chùm laser tín hiệu bên trong BCH, Hình 3.20b. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày các kết quả phát triển hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF phản xạ nội toàn phần sử dụng cặp lăng kính Pellin-Broca làm BCH. 3.5.2. Hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF sử dụng cấu hình phản xạ nội toàn phần Cấu hình BCH laser phản xạ nội toàn phần sử dụng hai lăng kính Pellin- Broca bằng vật liệu Calcium Fluoride (CaF2) đóng vai trò như hai gương trong BCH. Sơ đồ thiết kế hệ thực nghiệm laser tử ngoại Ce:LiCAF phản xạ nội toàn phần sử dụng hai lăng kính Pellin-Broca được biểu diễn trên Hình 3.21. Nguồn bơm. Laser Q-switching Nd:YAG phát họa ba bậc bốn (4ω, 266 nm), độ rộng xung 7,6 ns, tần số lặp lại 10 Hz; phân cực π, thấu kính trụ tiêu cự f=700 mm, vết bơm trên bề mặt tinh thể 5 mm, điều này có nghĩa rằng chùm bơm choán hết chiều dài của tinh thể laser. Hình 3.21. Cấu hình hệ thực nghiệm Ce:LiCAF sử dụng cấu hình TIR.. Môi trường hoạt chất Ce:LiCAF. Tinh thể Ce:LiCAF được nuôi bằng phương pháp Czochralski, kích thước 5x5x10 mm, được đánh bóng bề mặt, nồng độ pha tạp ion Ce3+ 1%. Buồng cộng hưởng sử dụng hai lăng kính Pellin-Broca (vật liệu CaF2), chiết suất 1,41. Buồng cộng hưởng có thể nhận được khi sử dụng cấu hình phản 86 xạ nội toàn phần bởi hai lăng kính PB, hai lăng kính được được nghiêng tại góc Brewter so với chùm laser tín hiệu, do đó các mất mát do phản xạ là nhỏ nhất tại bước sóng laser. Một trong những lăng kính PB (lăng kính bên phải, Hình 3.21) được quay dưới sự hỗ trợ của vi chỉnh một vài độ để cho phép một phần của phát xạ laser thoát khỏi BCH. 3.5.3. Đặc trưng phát xạ của laser Ce:LiCAF sử dụng cấu hình phản xạ nội toàn phần Các đặc trưng của hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF phản xạ nội toàn phần như: hiệu suất, độ rộng phổ và độ rộng xung của phát xạ laser đã được đánh giá. Hình 3.22 chỉ ra sự phụ thuộc hiệu suất laser ra và năng lượng laser bơm của laser tử ngoại Ce:LiCAF được bơm bằng họa ba bậc bốn của laser Nd:YAG. Hiệu suất dốc khoảng 3,8% và hiệu suất chuyển đổi cực đại là 2,1%. Hiệu suất nhận được của cấu hình TIR là thấp khi so sánh với các cấu hình trước đây đã được công bố [81]. Hiệu suất thấp gây ra bởi các mất mất xảy ra trên bề mặt lăng kính, tinh thể. Chiết suất của tinh thể là 1,41, khi đó hệ số mất mát do phản xạ trên bề mặt tinh thể xấp xỉ 2,7%. Hình 3.22. Sự phụ thuộc của năng lượng laser tử ngoại Ce:LiCAF vào năng lượng kích thích của laser Nd:YAG. Hiệu suất 3,8%, hiệu suất chuyển đổi cực đại 2,1%. Một nguyên nhân nữa dẫn đến hiệu suất laser lối ra thấp, là do các góc tới Brewter được tính toán cho bước sóng laser 290 nm mà không tính đến việc laser 87 Ce:LiCAF phát trên một dải phổ rộng, trong khi đó góc Brewter phụ thuộc vào bước sóng và chiết suất của vật liệu làm lăng kính. Hình 3.23 trình bày đặc trưng về phổ phát xạ băng rộng và độ rộng xung laser Ce:LiCAF với đỉnh phổ tại bước sóng 289 nm, độ rộng phổ 3,5 nm; độ rộng xung laser lối ra là 4.4 ns. Hình 3.23. Phổ băng rộng (a) và độ rộng xung (b) của laser tử ngoại Ce:LiCAF sử dụng cấu hình TIR với hai lăng kính PB. Đỉnh phổ tại bước sóng 289 nm, độ rộng phổ 3,5 nm, độ rộng xung 4,4 ns. Việc phát thành công laser tử ngoại với cấu hình phản xạ nội toàn phần sử dụng hai lăng kính PB cho thấy việc thay thế các gương trong BCH bằng các linh kiện quang học có sẵn khác là hiệu quả. Điều này có ý nghĩa trong việc phát triển các laser trong vùng tử ngoại mà các linh kiện quang học đắt tiền, dễ bị phá hủy về mặt quang học do điều kiện môi trường, ví dụ như độ ẩm, nấm mốc tại phòng thí nghiệm ở Việt Nam. Thiết kế này không chỉ có ý nghĩa đối với laser trong vùng tử ngoại mà còn có thể được sử dụng cho laser phát xạ vùng bước sóng tử ngoại chân không. Vật liệu làm lăng kính là CaF2 có hệ số truyền qua cao trong vùng VUV, mất mát do hấp thụ bên trong với tấm CaF2 dày 10 mm tại bước sóng 157 nm là nhỏ hơn 0,5%. Do đó, BCH sử dụng lăng kính PB CaF2 dễ sử dụng, thích hợp làm BCH cho laser từ vùng tử ngoại gần đến tử ngoại chân không. Kết quả nghiên cứu này có thể được định hướng trong việc phát triển các laser VUV với BCH sử dụng các môi trường hoạt chất fluoride khác như: Nd:LiCAF, Nd:LaF, Nd:LBF hoặc Nd:LLF. Việc phát thành công laser tử ngoại Ce:LiCAF sử dụng cấu hình phản xạ nội toàn phần với hai lăng kính PB cũng cho thấy với những điều kiện thực nghiệm đặc biệt, cần có những cấu hình, thiết kế phù hợp. 88 KẾT LUẬN CHƢƠNG III Từ kết quả nghiên cứu động học phát xạ cho laser UV Ce:LiCAF với cấu hình băng rộng phát đơn xung ngắn và cấu hình phát băng hẹp, điều chỉnh bước sóng sử dụng cách tử Littrow, chúng tôi đã phát triển thành công các hệ thực nghiệm cho laser này tại phòng thí nghiệm Việt Nam, bao gồm:  Hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF băng rộng đã được phát triển thành công. Hiệu suất laser lên đến 33%, với năng lượng laser lớn nhất thu được 3,4 mJ tại năng lượng bơm hấp thụ 14 mJ, chiều dài L=20 mm, hệ số phản xạ gương cuối R1=96,7%, gương ra R2=30%. Đánh giá được động học phát xạ băng rộng với các năng lượng laser bơm khác nhau.  Với việc tối ưu các thông số BCH, năng lượng laser bơm, hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF phát đơn xung ngắn 450 ps dựa trên phương pháp quá độ BCH đã được phát triển, tương ứng sự nén xung 15 lần so với xung bơm.  Hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF băng hẹp, điều chỉnh bước sóng sử dụng cách tử Littrow đã được phát triển. Vùng điều chỉnh bước sóng thu được trong vùng 281 nm – 299 nm, với phổ phát xạ laser thu được 0,2 nm.  Tối ưu năng lượng laser bơm và thông số BCH, một laser băng hẹp, điều chỉnh bước sóng phát xung ngắn cũng đã được thực hiện, độ rộng xung thu được ngắn nhất 453 ps tại bước sóng 281,5 nm.  Hiệu ứng phát huỳnh quang của tinh thể Ce:LiCAF được cắt dạng kim cương được đánh giá với cấu hình bơm một mặt và hai mặt. Tinh thể Ce:LiCAF được cắt dạng kim cương với thông số υ1 = 80 o, υ2 = υ4 = 86 o , υ3 = 108 o , chiều cao h=16 mm sử dụng cấu hình bơm hai mặt, cho hiệu suất phát xạ tử ngoại là 9%. Kết quả có ý nghĩa rất quan trọng trong việc khuếch đại các xung laser cực ngắn, công suất cao trong vùng tử ngoại.  Hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF sử dụng cấu hình phản xạ nội toàn phần với hai lăng kính Pellin Broca đã được phát triển. Phổ phát xạ 3,5 nm của laser Ce:LiCAF băng rộng với đỉnh phổ tại 289 nm, độ rộng xung 4,4 ns. Các kết quả cho thấy việc thay thế các gương quang học trong BCH bằng các linh kiện có sẵn là khả thi, và có thể định hướng cho việc phát triển các laser trong vùng UV và VUV. 89 KẾT LUẬN CHUNG Trong quá trình nghiên cứu và phát triển hệ laser tử ngoại rắn Ce:Fluoride, luận án đã đạt được một số kết quả chính sau đây: 1. Tổng hợp và phân tích các đặc trưng của các môi trường Fluoride pha tạp ion Cerium sử dụng làm môi trường hoạt chất cho laser phát trực tiếp bức xạ tử ngoại. Các kết quả chỉ ra môi trường tinh Ce:LiCAF là môi trường hoạt chất với những ưu điểm nổi bật thích hợp cho việc phát triển các nguồn laser UV xung ngắn, phát băng hẹp và điều chỉnh bước sóng, laser công suất cao. 2. Nghiên cứu tường minh và hệ thống động học phát xạ đơn xung ngắn bơm gần ngưỡng của môi trường Ce:LiCAF trên cơ sở sử dụng hệ phương trình tốc độ mở rộng đa bước sóng. Sự ảnh hưởng của năng lượng bơm, các thông số của BCH (hệ số phản xạ gương, chiều dài BCH) lên độ rộng xung laser lối ra trong phát xạ của laser tử ngoại Ce:LiCAF đã được nghiên cứu. Các tính toán này định hướng cho việc tối ưu các thông số để phát triển phương pháp quá độ BCH phát xung ngắn cho laser tử ngoại có thể đạt được là 267 ps khi sử dụng xung bơm 7 ns. Phát triển thành công hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF với hiệu suất laser lên đến 33%, năng lượng phát laser cực đại 3,4 mJ tại năng lượng bơm hấp thụ 14 mJ. Với việc tối ưu các thông số BCH và năng lượng laser bơm, laser hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF phát đơn xung ngắn dựa trên phương pháp quá độ BCH đã phát xung laser có độ rộng 450 ps, với hệ số nén xung 15 lần. 3. Nghiên cứu động học phát xạ băng hẹp, điều chỉnh bước sóng của hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF với cấu hình sử dụng cách tử Littrow. Ảnh hưởng của các thông số BCH và năng lượng laser bơm lên độ rộng phổ băng hẹp và độ rộng xung laser lối ra đã được đánh giá. Với cách tử 2400 vạch/mm, hệ số phản xạ 30%, hệ số phản xạ gương ra 14%, chiều dài BCH 20 mm, laser tử ngoại có khả năng phát băng hẹp với độ rộng 90 phổ 20 pm, phát đơn xung ngắn nhất 299 ps, vùng điều chỉnh bước sóng của laser tử ngoại Ce:LiCAF đạt được từ 278 nm đến 302 nm. Phát triển thành công hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF băng hẹp, điều chỉnh bước sóng sử dụng cách tử Littrow trong vùng 281 nm – 299 nm, với độ rộng phổ laser thu được 0,2 nm. Tối ưu năng lượng laser bơm và thông số, một laser băng hẹp, điều chỉnh bước sóng phát đơn xung ngắn bơm gần ngưỡng với độ rộng xung thu được ngắn nhất 453 ps tại bước sóng 281,5 nm. 4. Các nghiên cứu mở rộng cho laser tử ngoại Ce:LiCAF với việc sử dụng tinh thể cắt dạng kim cương và cấu hình phản xạ nội toàn phần đã được thực hiện. Hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF sử dụng tinh thể được cắt dạng kim cương, bơm hai mặt, hiệu suất phát xạ tử ngoại 9%, độ rộng phổ 2 nm, độ rộng xung 3,8 ns. Các kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc khuếch đại các xung laser cực ngắn, công suất cao trong vùng tử ngoại. Nghiên cứu phát triển hệ laser tử ngoại Ce:LiCAF cấu hình phản xạ nội toàn phần sử dụng lăng kính Pellin-Broca làm BCH phát xạ băng rộng 3,5 nm, đỉnh phổ 289 nm, độ rộng xung 4,4 ns. Việc phát thành công laser với cấu hình này mở ra các ứng dụng trong một số điều kiện thí nghiệm đặc biệt. Trong thời gian thực hiện luận án, các kết quả nghiên cứu liên quan đến luận án đã được đăng trong 02 bài báo thuộc danh mục ISI, 02 bài đăng trên tạp chí Quốc gia và 03 bài đăng trong Kỷ yếu HNKH chuyên ngành. Các kết quả và kinh nghiệm thu được trong quá trình phát triển hệ laser tử ngoại rắn Ce:LiCAF không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu cơ bản mà còn có tính ứng dụng cao. Các kết quả nghiên cứu này mở ra nhiều ứng dụng mới, đặc biệt là các nghiên cứu về quang phổ laser và môi trường, mà sẽ được tiếp tục nghiên cứu trong thời gian tới. 91 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Pham Van Duong, Nguyen Xuan Tu, Nguyen Van Diep, Pham Hong Minh, Marilou Cadatal-Raduban, Sarukura Nobuhiko, “Development of a short pulse broadband and narrow linewidth ultraviolet laser using Ce:LiCAF crystal”, Communications in Physics, 29(3SI), (2019), pp. 341- 349. 2. Minh Hong Pham, Marilou Cadatal-Raduban, Duong Van Pham, Tu Xuan Nguyen, Mui Viet Luong, Kohei Yamanoi, Toshihiko Shimizu, Nobuhiko Sarukura and Hung Dai Nguyen, “Tunable narrow linewidth picoseconds pulses from a single grating gain-switched Ce:LiCAF laser, Laser Phys. 28 (2018) 085802 (5pp). DOI: 10.1088/1555-6611/aac369. 3. Marilou Cadatal-Raduban, Minh Hong Pham, Duong Van Pham, Duong Thi Thuy Bui,·Kohei Yamanoi, Kohei Takeda,·Melvin John F. Empizo, Luong Viet Mui, Toshihiko Shimizu, Hung Dai Nguyen, Nobuhiko Sarukura, Tsuguo Fukuda, “Total internal reflection-based side-pumping configuration for terawatt ultraviolet amplifier and laser oscillator development”, Applied Physics B, (2018,) 124:125, https://doi.org/10.1007/s00340-018-6995-9. 4. Arita Ren, Empizo Melvin John F, Minami Yuki, Luong Viet Mui, Taniguchi Takaya, Yamanoi Kohei, Shimizu Toshihiko, Sarukura Nobuhiko, Raduban Marilou Cadatal, Pham Duong Van, Nguyen Xuan Tu, Pham Hong Minh, “A High Q-Factor, Easy-To-Use, Broadband Ce:LiCAF Laser Resonator Based On Total Internal Reflection”, Communications in Physics, Vol. 26(3), (2016), pp. 245-249, DOI:10.15625/0868-3166/26/3/8945. 5. Phạm Văn Dƣơng, Nguyễn Xuân Tú, Bùi Thị Thúy Dương, Nguyễn Văn Điệp, Phạm Hồng Minh, “Nghiên cứu và thiết kế hệ laser Ce:LiCAF hoạt động trong vùng tử ngoại có độ phẩm chất khác nhau”, Kỷ yếu Hội nghị Vật lý Kỹ thuật Toàn quốc lần thứ V, ISBN: 978-604-913-232-2, (2018), trang 425-431. 92 6. Pham Van Duong, Nguyen Van Diep, Nguyen Xuan Loi, Hoang Tien Son, Nguyen Thi Minh Tam, Pham Hong Minh and Nobuhiko Sarukura, “Recent research and development of solid state ultraviolet lasers using Ce:LiCAF crystal”, Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy & Applications IX, ISBN: 978-604-913-578-1, (2017), pp119-124. 7. Phạm Văn Dƣơng, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Xuân Tú, Phùng Việt Tiệp, Phạm Hồng Minh, Nghiên cứu và phát triển các hệ laser tử ngoại rắn sử dụng tinh thể Ce:LiCAF, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học 45 năm thành lập Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Tiểu ban CNTT-ĐT- TĐH - CNVT; ngày 14/10/2020, ISBN: 978-604-9985-06-5, trang 81- 88. 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lynch, David K.; Livingston, William Charles, Color and Light in Nature, 2001. [2] Hockberger, Philip E., A history of ultraviolet photobiology for humans, animals and microorganisms, Photochem. Photobiol., 76(6), 2002, 561-79. [3] Torma H; Berne B; Vahlquist A., UV irradiation and topical vitamin A modulate retinol esterification in hairless mouse epidermis, Acta Derm. Venereol., 68(4), 1988, 291-299. [4] Bernstein C., Bernstein H., Payne C. M., Garewal H., DNA repair/pro-apoptotic dual-role proteins in five major DNA repair pathways: fail-safe protection against carcinogenesis, Mutat. Res., 511 (2), 2002, 145-78. [5] Halliday G.M., Byrne S.N., Damian D.L., Ultraviolet A radiation: its role in immunosuppression and carcinogenesis, Semin Cutan Med Surg., 30(4), 2011, 21421. [6] H. J. Kostkowski, D. E. Erminy and A. T. Hattenburg, Radiometric Standards in the Vacuum Ultraviolet, Advances in Geophysics (Academic, New York), Vol. 14, 1970, pp. 111. [7] W. R. Ott and W.L. Wiese, Far Ultraviolet spectral radiance calibrations at NBS, Optcal Engineering., 12(3), 1973, pp. 86. [8] J. M. Bridges, W. R. Ott, E. Pitz, A. Schulz, D. Einfeld, and D. Stuck, Spectral radiance calibrations between 165-300 nm: an interlaboratory comparison, Applied Optics, 16(7), 1977, 1788-1790. [9] J. M. Bridges and W.R. Ott, Vacuum ultraviolet radiometry. 3: The argon mini-arc as a new secondary standard of spectral radiance, Appl. Opt., 16(2), 1977, pp. 367. [10] Erik R. Barthel, et al., “How Does the Solvent Control Electron Transfer? Experimental and Theoretical Studies of the Simplest Charge Transfer Reaction”, J. Phys. Chem. B, 105, 2001, 12230. [11] C. Consani, G. Auboeck, et al., “Ultrafast Tryptophan-to-Heme Electron Transfer in Myoglobins Revealed by UV 2D Spectroscopy”, Science, 339, 2013, 1586. [12] Ravasio A, et al., “Single-shot diffractive imaging with a table-top femtosecond soft X-ray laser-harmonics source”, Phys. Rev. Lett., 103, 2009, 028104. [13] Claude Rullière, Femtosecond laser pulses: principles and experiments, Second Edition, Springer 2005, pp. 60-67. 94 [14] Yu X., Li Y., Gu X., et al., Laser-induced breakdown spectroscopy application in environmental monitoring of water quality: a review, Environ Monit. Assess., 186(12), 2014, 8969-80. [15] Luca Fiorani, Francesco Colao, Antonio Palucci, Environmental monitoring by laser radar, Romanian Journal of Physics, 56(3), 2010, 448-459. [16] Viana L. F., Súarez Y. R., Et al., Use of fish scales in environmental monitoring by the application of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), Chemosphere., 228, 2019, 258-263. [17] Hafeez, S., Sing Wong, et al., Detection and Monitoring of Marine Pollution Using Remote Sensing Technologies, Monitoring of Marine Pollution, 2019, Book Chapter, DOI:10.5772/intechopen.81657. [18] R. D. Saunders, W. R. Ott, and J. M. Bridges, Spectral irradiance standard for the ultraviolet: the deuterium lamp, Appl. Opt., 17(4), 1978, 593-600. [19] K.A. Stankov, S.Z. Kurtev and LY. Milev, High energy output from a short channel N2 laser, Opto Comm., 62, 1987, 32. [20] F. Encinas Sanz J. M. Guerra Perez, A high power high energy pure N2 laser in the first and second positive systems, Applied Physics B, Vol. 52(1), 1991, 42-45. [21] Lozovskiĭ, P. M., Chernov, S. P., & Essel’bakh, P. B. High-power hydrogen laser emitting vacuum ultraviolet radiation at high pulse repetition frequency, Soviet Journal of Quantum Electronics, 7(7), 1977, 916-917. [22] W. B. Bridges, Laser oscillation in singly ionized argon in the visible spectrum, Appl. Phys. Lett., 4, 1964, 128. [23] O. Svelto, Principles of Lasers, Plenum Press, New York (1998) [24] S. K. Searles, G. A. Hart, Stimulated emission at 281.8 nm from XeBr, Appl. Phys. Lett., 27, 1975, 243. [25] J. G. Eden and S. K. Searles, Observation of stimulated emission in KrCl, Applied Physics Letters, Vol. 29 (6), 1976, 350. [26] T. Enami et al., “High spectral purity and high durability kHz KrF excimer laser with advanced RF pre-ionization discharge”, Proc. SPIE 3334, 1998. [27] N. Kataoka, M., K. Uchino, K. Muraoka, A. Takahashi, T. Okada, M. Maeda, T. Hori, K. Terashima, A., T. Enami, H. Mizoguchi, Performance Improvement of a 95 Dicharge-pumped ArF Excimer Laser by Xenon Gas Addition, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 38, 1999, 6735-6738. [28] K. H. Drexhage, T. W. Hansch,·E. P. Ippen, F. P. Schafer, C. V. Shank, B. B. Snavely, Dye Laser, Edited: F. P. Schafer, Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH, Chap. 2, 1973. [28] K. H. Drexhage, Structure and properties of laser dyes, Laser Focus, Vol. 3, 1973, pp. 35-36. [30] T. G. Pavlopoulos, Laser dyes: structure and spectroscopic properties, Edited by H S Freeman and A. T. Peters, Elsevier Sciences, 2000, pp.275-337. [31] P Gregory, High Technology Applications of Organic colorants, Plenum Press, New York, London, 1991, pp. 27–28. [32] S. M. Taibjee, S. T. Cheung, S. Laube and S. W. Lanigan, Controlled study of excimer and pulsed dye lasers in the treatment of psoriasis, British Journal of Dermatology, 153, 2005, pp. 960-966. [33] H. Haug and S. W. Koch: Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors, 2 nd edition, World Scientific, 1993. [34] M. Kneissl, Z. Yang, M. Teepe, C. Knollenberg, O.Schmidt, P. Kiesel, N. M. Johnson, S. Schujman and L. J. Schowalter, Ultraviolet semiconductor laser diodes on bulk AlN, Journal of Applied Physics, 101, 2007, 123103; [35] M. Wegener, Extreme Nonlinear Optics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, Chap. 2, 2004. [36] C Chen, Y Wu, A Jiang, B Wu, G You, R Li, S Lin, New nonlinear-optical crystal:LiB3O5, J. Opt. Soc. Am. B, 6, 1989, 616-621. [37] C Chen, B Wu, G You, A Jiang, Y Huang, High-efficiency and wide-band second harmonic generation properties of new crystal ß-BaB2O4, Proceedings International Quantum Electronics Conference, Washington, D.C., 1984, paper MCC5. [38] R. C. Eckardt, H. Masuda, Y. X. Fan, R. L. Byer, Absolute and relative nonlinear optical coefficients of KDP, KD*P, BaB2O4, LiIO3, MgO:LiNbO3, and KTP measured by phase-matched second-harmonic generation, IEEE J Quantum Electron, 26, 1990, 922-933. 96 [39] B. Wellmann, D. J. Spence, and D. W. Coutts, Tunable continuous-wave deep- ultraviolet laser based on Ce:LiCAF, Optics Letters, 39, 2014, 1306. [40] B. Wellmann, D. Spence, and D. Coutts, Linewidth narrowing of a tunable mode- locked pumped continuous-wave Ce:LiCAF laser, Optics Letters, 40(13), 2015, 3065-3068. [41] Eduardo Granados, David W. Coutts, and David J. Spence, Mode-locked deep ultraviolet Ce:LiCAF laser, Optics Letters, 34(11), 2009, 1660-1662. [42] Wei-Nai Chen, Yung-Chang Chen, Hui-Ming Hung, Roja Raman Mekalathur, Investigating the effect of hygroscopicity of aerosols on optical profiles of PBL observed by dual-wavelength lidar, The European Physical Journal Conferences, 176(36), 2017, 05059. [43] P. Prasad, M. Roja Raman, et al., Characterization of atmospheric Black Carbon over a semi-urban site of Southeast India: Local sources and long-range transport, Atmospheric Research, 213(15), 2018, 411-421. [44] Marilou Cadatal, Yusuke Furukawa, et al., Vacuum ultraviolet optical properties of a micro-pulling-down-method grown Nd 3+ :(La0.9,Ba0.1)F2.9, Journal of the Optical Society of America B, 25(7), 2008, pp. B27-B31. [45] Akira Yoshikawa, Tsuguo Fukuda et al., Challenge and study for developing of novel single crystalline optical materials using micro-pulling-down method, Optical Materials, 30(1), 2007, pp 6-10. [46] T. Yanagida, Akira Yoshikawa, Y. Yokota, et al., Crystal growth, optical properties, and α-ray responses of Ce-doped LiCaAlF6 for different Ce concentration, Optical Materials, 32(2), 2009, pp. 311-314. [47] T. Shimizu, M. V. Luong, M. C.-Raduban, M. J. F. Empizo, K. Yamanoi, R. Arita, Y. Minami, N. Sarukura, N. Mitsuo, H. Azechi, M. H. Pham, H. D. Nguyen, K. Ichiyanagi, S. Nozawa, R. Fukaya, S. Adachi., “High pressure band gap modification of LiCaAlF6”, Applied Physics Letters, 110, 2017, 141902. [48] Mui Viet Luong, M. J. F. Empizo, M. Cadatal-Raduban, R. Arita, Y. Minami, T. Shimizu, N. Sarukura, H. Azechi, Minh Hong Pham, Hung Dai Nguyen, Y. Kawazoe, K. G. Steenbergen, P. Schwerdtferger, “First-principles calculations of electronic and optical properties of LiCaAlF6 and LiSrAlF6 crystals as VUV to UV solid-state laser materials”, Optical Materials, 65, 2017, 15-20. 97 [49] Y. Minami, R. Arita, M. Cadatal-Raduban, Minh Hong Pham, M. J. Fernandez Empizo, Mui Viet Luong, T. Hori, M. Takabatake, K. Fukuda, K. Mori, K. Yamanoi, T. Shimizu, N. Sarukura, K. Fukuda, N. Kawaguchi, Y. Yokota, A. Yoshikawa, “Temperature-dependent evaluation of Nd:LiCAF optical properties as potential vacuum ultraviolet laser material”, Optical Materials, 58, 2016, 5-8 [50] Mui V. L., M. Cadatal-Raduban, M. J. F. Empizo, R. Arita, Y. Minami, T. Shimizu, N. Sarukura, H. Azechi, Minh H. P., Hung D. N., and Y. Kawazoe, “Comparison of the electronic band structures of LiCaAlF6 and LiSrAlF6 ultraviolet laser host media from ab initio calculation”, Jpn. J. Appl. Phys. 54, 2015, 122602. [51] R. Arita, Y. Minami, M. Cadatal-Raduban, Minh H. P., Melvin J. F. E., Mui V. L., T. Hori, M. Takabatake, K. Fukuda, K. Mori, K. Yamanoi, T. Shimizu, N. Sarukura, K. Fukuda, N. Kawaguchi, Y. Yokota, A. Yoshikawa, “Significant blue-shift in photoluminescence excitation spectra of Nd 3+ :LaF3 potential laser medium at low- temperature”, Optical Materials, 47, 2015, 462-464. [52] K. Yamanoi, R. Nishi, K. Takeda, Y. Shinzato, M. Tsuboi, Mui V. L., T. Nakazato, T. Shimizu, N. Sarukura, Marilou C. R., Minh H. P., Hung D. N., S. K., Y. Yokota, A. Yoshikawa, T. Togashi, M. Nagasono, T. Ishikawa, “Perovskite fluoride crystals as light emitting materials in vacuum ultraviolet region”, Optical Materials, 36 2014, 769-772. [53] Marilou C.R., T. Shimizu, K. Yamanoi, K. Takeda, Minh H. P., T. Nakazato, N. Sarukura, N. Kawaguchi, Ke. Fukuda, T. Suyama, T. Yanagida, Y. Yokota, A. Yoshikawa., “Micro-pulling down method-grown Er3+:LiCaAlF6 as prospectivevacuum ultravioletlasermaterial”, Journal of Crystal Growth, 362, 2013, 167–169. [54] K. Yamanoi, Y. Minami, R. Nishi, Y. Shinzato, M. Tsuboi, Mui V. L., T. Nakazato, T. Shimizu, N. Sarukura, M. Cadatal-Raduban, Minh H. P., Hung D. N., Y. Yokota, A. Yoshikawa, M. Nagasono, T. Ishikawa., “VUV fluorescence from Nd3+:LuLiF4 by two photon excitation using femtosecond laser”, Optical Materials, 35, 2013 2030-2033. [55] T. Nakazato, Y. Furukaw, M. Cadatal-Raduban, Minh H. Pham, T. Tatsumi, A. Saiki, Y. Arikawa, N. Sarukura, H. Nishimura, H. Azechi, K. Mima, T. Fukuda, M. Hosaka, M. Katoh, and N. Kosugi, “Systematic Study on Ce:LuLiF4 as a Fast 98 Scintillator Using Storage Ring Free-Electron Lasers”, Jpn. J. Appl. Phys., 49, 2010, pp. 122602. [56] Nakazato. T, Cadatal-Raduban. M, Yamanoi. K, Tsuboi. M, Furukawa. Y, Pham. M, Estacio. E, Shimizu. T, Sarukura. N, Fukuda. K, Suyama. T, Yanagida. T, Yokota. Y, Yoshikawa. A, Saito. F. “Nd3+:LaF3 as a Step-Wise Excited Scintillator for Femtosecond Ultraviolet Pulses”, IEEE Trans. Nuc. Sci., Vol. 57, 2010, pp. 1208-1210. [57] N. T. M. An, N. T. H. Lien, N. D. Hoang, N. T. Nghia, D. Q. Hoa, Spectral evolution of distributed feedback laser of gold nanoparticles doped solid-state dye laser medium. Journal of Applied Physics, 122, 2017, pp. 133110. [58] P. M. Tien, B. V. Hai, D. T. Tho, D. Q. Hoa and D. V. Trung, Development of distributed feedback dye lasers for differential absorption lidar measurement of ozone in the lower atmosphere, Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy & Applications IX, Publishing House for Science and Technology, 2017, ISSN 1859- 4271, pp.472-476 [59] P. M. Tien, B. V. Hai, D. T. Tho, D. Q. Hoa and D. V. Trung, Development of UV laser source based on distributed feedback dye lasers for use in measurement of ozone in the lower atmosphere, Communications in Physics, 27(4), 2017, pp. 345- 355. [60] C. D. Marshall, J. E. Speth, S. A. Payne, W. F. Krupke, G. J. Quarles, V. Castillo, B. H. T Chai, Ultraviolet laser emission properties of Ce 3+ -doped LiSrAlF6 and LiCaAlF6, J. Opt Soc. Am. B, 11, 1994, 2054-2065. [61] J. F. Pinto, L. Esterowitz, G. J. Quarles, High performance Ce 3+ :LiSrAlF6/LiCaAlF6 UV lasers with extended tenability, Electron Lett., 31 (23), 1995, 2009-2011. [62] S. V. Govorkov, A. O. Wiessner, Th. Schroder, U. Stamm, W. Zschocke, D. Basting, Efficient High Average Power and Narrow Spectral Linewidth Operation of Ce:LiCAF Laser at 1 kHz Repetition Rate, OSA Trends in Optics and Photonics, Vol. 19, Advanced Solid Bote Lasers Walter R. Bosenberg and Mnrtin M. Fejer (eds.), 1998 Optical Society of America. 99 [63] A. J. Bayramian, C. D. Marshall, J. H. Wu, J. A. Speth, and S. A. Payne, Ce:LiSrAlF6 Laser Performance with Antisolarant Pump Beam, OSA TOPS on Advanced Solid-State Lasers, 1996, 60-66. [64] S.Kuze, D. du Boulay, N. Ishizawa, N. Kodama, M. Yamaga, and B. Henderson, Structures of LiCaAlF6 and LiSrAlF6 at 120 and 300K by synchrotron X-ray single- crystal diffraction, Journal of Solid State Chemistry, 177, (2004) 3505-3513. [65] D. J. Ehrlich, P. F. Moulton, and R. M. Osgood, Ultraviolet solid-state Ce:YLF6 laser at 325 nm, Optics Letters, Vol. 4 (6), 1979, 184-186. [66] K. S. Lim and D. S. Hamilton, Optical gain and loss studies in Ce 3+ :YLiF4, J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 6, No. 7, 1989, 1401-1406. [67] K. S. Lim and D. S. Hamilton, UV-Induced Loss Mechanisms in Ce 3+ :YLiF4, Journal of Luminescence, 40&41, 1988, 319 320. [68] D. J. Ehrlich, P. F. Moulton, and R. M. Osgood, Optically pumped Ce:LaF3 laser 286 nm, Optics Letters, Vol. 5 (8), 1980, 339-341. [69] Shigeru Sato, Optical absorption and X-ray photoemission spectra of Lathanum and Cerium Halides, J. of the physical Society of Japan, Vol. 41 (3), 1976, 913-919. [70] K. H. Yang and J. A. DeLuca, UV fluorescence of cerium doped lutetium and lanthanum trifluorides, potential tunable coherent sources from 2760 to 3220 Å, Appl. Phys. Lett., 31, 1977, 594. [71] David W. Coutts, Andrew J. S. Mc. Gonigle, Cerium-doped fluoride lasers, IEEE J. Quantum Electronics, 40, 2004, pp. 1430-1440. [72] N. Sarukura, M. A. Dubinskii, Z. Liu, V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Y. Abdulsabirov, K. Edamatsu, Y. Suzuki, T. Itoh, Y. Segawa, Ce 3+ -activated fluoride crystals as prospective active media for widely tunable ultraviolet ultrafast lasers with direct 10-ns pumping, IEEE J. Select Topics Quant Electron, 1, 1995, 792-804. [73] M. A. Dubinskii, A. C. Cefalas, E. Sarantpoulou, S. M. Spyrou, C. A. Nicolaides, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, V. V. Semashko, Efficient LaF3:Nd 3+ -based vacuum-ultraviolet laser at 172 nm, J. Opt. Soc. Am. B, 9, 1992, 1148-1150. [74] J. K. Lawson, S. A. Payne, Excited-state absorption of Pr 3+ -doped fluoride crystals, Opt. Mater., 2, 1993, 225-232. 100 [75] H. V. Lips, N. Schwentner, G. Sliwinski, K. Petermann, Emission and excitation spectra of Er 3+ , Ho 3+ , Pr 3+ , Tm 3+ , and Cr 3+ doped YAG, YAlO3, and LiSrAlF6 crystals in the UV and VUV, Journal of Applie. Spectroscopy, 62, 1995, 803-814. [76] J. Thogersen, J. D. Gill, H. K. Haugen, Stepwise multiphoton excitation of the 4f(2)5d configuration in Nd 3+ :YLF, Opt. Comm., 132, 1996, 83-88. [77] J. Becker, J. Y. Gesland, N. Yu. Kirikova, J. C. Krupa, V. N. Makhov, M. Runne, M. Queffelec, T. V. Uvarova, G. Zimmerer, VUV emission of Er 3+ and Tm 3+ in fluoride crystals, Journal of Luminescence, 78, 1998, 91-96. [78] M. A. Dubinskii, V. V. Semashko, A. K. Naumov, R. Y. Abdulsabirov, S. L. Korableva, Ce 3+ -doped Colquiriite: A New Concept of All-solid-state Tunable Ultraviolet Laser, Journal of Modern Optics, Vol. 40 (1), 1993, 1-5. [79] M. A. Dubinskii, P. Misra, Untraviolet Spectroscopy and UV laser, Marcel Dekker, Inc., 2002, pp. 33. [80] R. R. Jacobs, W. F. Krupke, and M. J. Weber, Measurement of excited state absorption loss for Ce 3+ in Y3Al5O12 and implications for tunable 5d4f rare earth lasers, Appl. Phys. Lett., 33(5), 1978, 410-412. [81] A A Shavelev, A S Nizamutdinov, V V Semashko, M A Marisov, Growth of solid solutions with colquiriite structure LiCa0,2Sr0,8AlF6:Ce, Journal of Physics: Conference Series, 2014, 560, 012001. [82] Shimamura K., Growth of Ce-doped LiCaAlF6 and LiSrAlF6 single crystals by the Czochralski technique under CF4 atmosphere, J. Crystal Growth, 2000, 211, pp. 302. [83] J. Ueda, S. Tanabe, and T. Nakanishi, Analysis of Ce 3+ luminescence quenching in solid solutions between Y3Al5O12 and Y3Ga5O12 by temperature dependence of photoconductivity measurement, Journal of Applied Physics, 110(5), 2011, 053102. [84] R. L. Lang, The Spectrum of Trebly Ionized Cerium, Canadian Journal of Research, 14A (7), 1936, 127. [85] M. A. Dubinskii, V. V. Semashko, A. K. Naumov, R. Y. Abdulsabirov, and S. L. Korableva, Active medium for all-solid-state tunable UV laser, OSA Proceedings on Advanced Solid-State Lasers, Albert A. Pinto and Tso Yee Fan, Eds., Vol. 15, Optical Society of America, Washington, D.C., 1993, p. 195-198. 101 [86] A. V. Gektin, N. V. Shiran, S. V. Neicheva, M. J. Weber, S. E. Derenzo, W. W. Moses, Energy transfer in LiCaAlF6:Ce 3+ , Journal of Luminescence, 102-103, 2003, 460-463. [87] V. A. Fromzel and C. R. Prasad, A tunable, narrow linewidth. 1 kHz Ce:LiCAF laser with 46% efficiency, Advanced Solid-State Photonics, OSA Trends in Optics and Photonics, Optical Society of America, 2003, paper 203. [88] N. Sarukura, Z. Liu, S. Izumida, M. A. Dubinskii, R. Y. Abdulsabirov, and S. L. Korableva, All-solid-state tunable ultraviolet subnanosecond laser with direct pumping by the fifth harmonic of a Nd:YAG laser, Appl. Opt., 37(27), 1998, 6446- 6448. [89] Z. Liu, N. Sarukura, M. A. Dubinskii, R. Y. Abdulsabirov, S. L Korableva, All- solid-state subnanosecond tunable ultraviolet laser sources based on Ce 3+ -activated fluoride crystals, J. Nonlinear Opt. Physics Mater., 8, 1999, 41-54. [90] Y. S. Liu, Generation of high-power nanosecond pulses from a Q-switched Nd:YAG oscillator using intracavity-injecting technique. Optics Letters, 4, 1979, 372-374. [91] P. Ewart, Frequency tunable, nanosecond duration pulses from flashlamp pumped dye lasers by pulsed Q-modulation, Opt. Commun., 28, 1979, 379-382. [92] N. Sarukura, Z. Liu, Y. Segawa, V. V. Semashko, A. K. Naumov, S. L. Korableva, R. Y. Abdulsabirov, M. A. Dubinskii, Ultraviolet subnanosecond pulse train generation from an all-solid-state Ce:LiCAF laser, Appl. Phys. Lett., 67, 1995, 602- 604. [93] Minh H. P., Marilou, C. R., Mui V. L., Hai H. Le, Kohei Y., Tomoharu N., Toshihiko S., Nobuhiko S. and Hung D. N, Numerical simulation of ultraviolet picosecond Ce:LiCAF laser emission by optimized resonator transients, Jpn. J. Appl. Phys., 53, 2014, 062701. [94] M. Cadatal-Raduban, Minh H. P., L. V. Mui, N. D. Hung and N. Sarukura, Ultrashort Pulse Generation in Ce:LiCAF Ultraviolet Laser, Book Chapter, Numerical Simulations in Engineering and Science, 2018, 99-126. DOI: 10.5772/intechopen.73501. [95] Z. Liu, N. Sarukura, M. A. Dubinskii, V. V. Semashko, a. K. Naumov, S. L. Korableva and R. Y. Abdusabirov, Tunable Ultraviolet Short-Pulse Generation 102 from a Ce:LiCAF Laser Amplifier System and Its Sum-Frequency Mixing with an Nd:YAG Laser, Jpn. J. Appl. Phys., 37, 1998, L 36–L 38 [96] Nguyen Van Hao, Pham Hong Minh, Birefringent filter used in laser technology, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, 135(05), 2015, 173 - 177. [97] P. H. Minh, N. P. Nhat, D. Q.Khanh, N. D. Hung, L. V. Mui, N. Sarukura, L. Astafyeva, Investigation of the spectral and temporal processes of all solid state ultraviolet Ce 3+ :LiCaAlF6 laser emissions, Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy & Applications VII, ISSN 1859 - 4271, 2013, pp. 419-424. [98] Trương Thị Anh Đào, Nghiên cứu một số quá trình vật lý của laser phân tử màu trên nền rắn, Luận án Tiến sĩ, Viện Vật lý 2003. [99] Đoàn Hoài Sơn, Nghiên cứu vật lý và công nghệ laser màu phản hồi phân bố, Luận án Tiến sĩ, Viện Vật lý, 2006. [100] F. J. Duarte, Tunable laser Optics, 2sd Ed., Taylor & Francis Group, CRC Press, 2015. [101] Nguyễn Đại Hưng, Phan Văn Thích, Linh kiện và thiết bị Quang học Quang phổ, Nhà Xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, 2001. [102] F. P. Shafer, "Dye laser", Topics in Appiled Physics, (Springer Verlag, Berlin, Heidelberg New York), Vol. 1, 1990. [103] Wolfgang Demtröder Laser spectroscopy, Springer 5 th Ed., 2014 [104] Nguyễn Văn Hảo, Nghiên cứu động học và công nghệ của laser rắn Cr3+:LiSAF được bơm bằng laser bán dẫn, Luận án Tiến sĩ, Viện Vật lý, 2015. [105] P. Flamant, Rate equations for dye lasers: comment on the spiking phenomenon, Opt. Com., 25, 1978, 247-250. [106] A. J. Cox and Gary W. Scott, Short-cavity picosecond dye laser design, Applied Optics, 18(4), 1979, pp. 532-535. [107] Z. Lin, X. Li, R. Zhao, X. Song, Y. Wang and L. Huang, High-efficiency Bessel beam array generation by Huygens metasurfaces, Nanophotonics, 8(6), 2019; pp. 1079-1085. [108] D. Ding, Wenlong L. V., Xuequin L. V., X. Cai, Y. Zhang, B. Xu, J. Zhang, nfluence of grating parameters on the performance of a high-power blue external- cavity semiconductor laser, Applied Optics, 57(7), 2018, pp. 1589-1593. 103 [109] D. H. Martz, H. T. Nguyen, D. Patel, J. A. Britten, D. Alessi, E. Krous, M. A. Larotonda, J. George, B. Knollenberg, B. M. Luther, J. J. Rocca and C. S. Menoni, Large area high efficiency broad bandwidth 800 nm dielectric gratings for high energy laser pulse compression, Optics Express, 17(26), 2009, pp. 23809. [110] N. Sarukura, Z. Liu, H. Ohtake, Y. Segawa, M.A. Dubinskii, V. V. Semashko, A. K. Naumov, S.L. Korableva, R.Y. Abdulsabirov, Ultraviolet short pulses from an all-solid-state Ce:LiCAF master oscillator–power-amplifier system, Opt. Lett., 22, 1997, pp. 994. [111] G. Mourou et al, Optical Communication, 56(3), 1985, pp. 219-221. [112] H. Moosmüller, Brewster’s Angle Porro Prism: A Different Use for a Pellin- Broca Prism, Applied Optics, December 1998. 104 PHỤ LỤC A. Tiết diện hấp thụ và tiết diện phát xạ của môi trƣờng tinh thể Ce:LiCAF đƣợc sử dụng trong tính toán Bƣớc sóng (nm) Tiết diện hấp thụ (x10 -18 cm 2 ) Tiết diện phát xạ (x10 -18 cm 2 ) 270 0.8025 0.31 270.5 0.8025 0.33 271 0.8025 0.3 271.5 0.8025 0.36 272 0.8025 0.45 272.5 0.8025 0.48 273 0.8025 0.51 273.5 0.8025 0.55 274 0.8025 0.59 274.5 0.8025 0.69 275 0.8025 0.89 275.5 0.8025 1.17 276 0.8025 1.55 276.5 0.8025 1.73 277 0.8025 1.99 277.5 0.8025 2.34 278 0.8025 2.98 278.5 0.8025 3.43 279 0.8025 3.81 279.5 0.8025 4.25 280 1.0925 4.5046 280.5 1.0085 4.9135 281 0.9007 5.4262 281.5 0.8025 5.8631 282 0.7402 6.366 282.5 0.698 6.8354 283 0.6513 7.3581 283.5 0.5979 7.9445 284 0.5506 8.5741 284.5 0.5158 8.7554 285 0.4898 9.1105 285.5 0.4681 9.2907 286 0.4462 9.627 286.5 0.4204 9.9512 287 0.3871 10.0266 287.5 0.3446 10.0452 288 0.3009 10.1408 105 288.5 0.2671 10.1473 289 0.252 9.8289 289.5 0.2522 9.7302 290 0.2606 9.4382 290.5 0.2703 9.0724 291 0.2768 8.7214 291.5 0.2779 8.4124 292 0.2713 8.0042 292.5 0.2551 7.6866 293 0.2313 7.1438 293.5 0.2055 6.696 294 0.1833 6.235 294.5 0.1702 6.0279 295 0.1669 5.7008 295.5 0.1695 5.1002 296 0.1737 4.9532 296.5 0.1754 4.8243 297 0.1721 4.5782 297.5 0.1652 4.3482 298 0.1567 4.0232 298.5 0.1489 3.8197 299 0.1437 3.6211 299.5 0.1418 3.4428 300 0.1422 3.2869 300.5 0.1439 3.1101 301 0.1458 3.0121 301.5 0.1471 2.9575 302 0.1478 2.8822 302.5 0.1478 2.7869 303 0.1472 2.7064 303.5 0.146 2.6524 304 0.1443 2.6226 304.5 0.1425 2.6066 305 0.1408 2.5894 305.5 0.1399 2.5573 306 0.1401 2.5113 306.5 0.1419 2.4615 307 0.1457 2.4145 307.5 0.1517 2.3628 308 0.1589 2.2967 308.5 0.1661 2.2239 309 0.1719 2.1636 309.5 0.1752 2.1257 106 310 0.1748 2.0774 310.5 0.1752 1.98 311 0.1752 1.93 311.5 0.1752 1.84 312 0.1752 1.76 312.5 0.1752 1.73 313 0.1752 1.68 314.5 0.1752 1.56 315 0.1752 1.54 315.5 0.1752 1.46 316 0.1752 1.37 316.5 0.1752 1.33 317 0.1752 1.22 317.5 0.1752 1.16 318 0.1752 1.14 318.5 0.1752 1.1 319 0.1752 1.03 319.5 0.1752 0.87 320 0.1752 0.81 320.5 0.1752 0.75 B. Chƣơng trình mô phỏng động học phát xạ cho laser tử ngoại Ce:LiCAF function dy=Ce1nano(t,y) global q1 N1 L2 sig Lc tau1 m n tip Ipeak; t1=10;tip1=tip^2;m1=m+1;c=(t-t1)^2; Ib=Ipeak*exp(-4*log(2)*c/tip1); m1=m+1; I=y(2:m1); dy1=Ib+(sum(sig(:,1).*I))*(N1-y(1))-(sum(sig(:,2).*I)+1./tau1)*y(1); dy2=[]; for j=1:m a=sig(j,2)*y(1)-sig(j,1)*(N1-y(1)); T1=2*(L2+Lc*(n-1))/30; dy2=[dy2;(2*Lc*a-q1)*y(j+1)/T1+(1e-10)*y(1)]; end; dy=[dy1;dy2]; -------------------------------- close all; clear all; format short; 107 sig= [283.0000 0.6513 7.3581 283.5000 0.5979 7.9445 284.0000 0.5506 8.5741 284.5000 0.5158 8.7554 285.0000 0.4898 9.1105 285.5000 0.4681 9.2907 286.0000 0.4462 9.6270 286.5000 0.4204 9.9512 287.0000 0.3871 10.0266 287.5000 0.3446 10.0452 288.0000 0.3009 10.1473 288.5000 0.2671 10.1408 289.0000 0.2520 9.8289 289.5000 0.2522 9.7302 290.0000 0.2606 9.4382 290.5000 0.2703 9.0724 291.0000 0.2768 8.7214 291.5000 0.2779 8.4124 292.0000 0.2713 8.0042]; x=284:0.05:292; y=spline(sig(:,1),sig(:,2),x); z=spline(sig(:,1),sig(:,3),x); sig1=[x' y' z']; sig1=sig1; [m,c1]=size(sig1); m1=m+1; sig2=sig1(:,1); sig=1e-18*[sig1(:,2),sig1(:,3)]; emiss=sig1(:,1); clear sig1; global L2 p1 q1 N1 sig Lc tau1 m n emiss to tip Ipeak; N1=3e17; Lc=1; %L2=2; r1=1; r2=0.3; tau=28; n=1.41; to=20; tip=7; P=20*1E5 LL2=[2 5 7 10 15 20] % Pump power Epump=[]; Eout=[]; for jj=1:length(LL2) L2=LL2(jj) anpha=4;% absorption coefficient l=Lc; % chieu dai tinh the cm h=6.62606957E-34; % j.s; c=3e10; % cm/s vetbom=0.1; %cm; lambda=266E-7; % Buoc song laser bom AA=pi*vetbom.^2*l; 108 Ipeak=P*lambda*(1 -exp(-anpha*l))./(1E9*h*c*pi*vetbom.^2); % Toc do bom f1=[]; Ln=[]; tau1=tau; q1=-log(r1*r2); f=zeros(m+1,1); y1=[]; x1=[]; for j=1:1:to [x y]=ode45('Ce1nano',[j-1 j],f); f=y(end,:)'; y1=[y1;y]; x1=[x1;x]; clear x y ; end; tg1=x1; tg2=y1; Max=max(y1); MaxI=max(Max); [h,c]=size(y1); MaxY1=max(y1); a1=[x1(1);x1;x1(end)]; INTP1=[]; for i=1:m a2=[0;y1(:,i+1);0]; INT1=polyarea(a1,a2); INTP1=[INTP1;INT1]; clear a2; end; f1=[f1;INTP1]; [mIN,nIN]=size(INTP1); INTENSITY=max(INTP1); figure(1); xx=sig2(1,1):0.001:sig2(m,1); yng=spline(sig2(:,1),INTP1(:,1),xx); tgo=max(yng); subplot(1,2,1) ax1 = gca; plot(ax1,xx,yng,'LineWidth',2); hold on set(ax1, 'FontSize',30) subplot(1,2,2) ax1 = gca; plot(ax1,xx,yng/tgo,'LineWidth',2); hold on set(ax1, 'FontSize',30) [mx1,nx1]=size(x1); INT11=[]; for i=1:mx1 c=[]; a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; c=y1(i,2:m1); 109 b=c'; a4=[b(1,1);b;b(end,1)]; IN=polyarea(a3,a4); INT11=[INT11;IN]; a4=[]; end; tg1=max(INT11) %tgg2=[tgg2 tg1] XX=x1; t1=10;tip1=tip.^2;m1=m+1;c=(XX-t1).^2; YY= exp(-4*log(2)*c/tip1); figure(2); subplot(3,2,jj) ax1 = gca; plot(ax1,x1,y1(:,1)/max(y1(:,1)),'B',x1,INT11/tg1,'R',XX,YY,'K','LineWidth',2);hold on; set(ax1, 'FontSize',20) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%tinh nang luong ra phu thuoc vao nang luong vao h=6.62606957E-34; % j.s; c=3e10; % cm/s E=INTP1*h*c./(1e-7*sig2) a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; a4=[0;E;0]; IN=polyarea(a3,a4); OutEnergy=IN*(1-r2)*(pi*vetbom.^2)*1000 PumpEnergy=P*tip*1e-9*1000 Epump=[Epump PumpEnergy]; Eout=[Eout OutEnergy]; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %..PLOT 3 DIMENSION INTENSITY VERSUS TIME AND WAVE of resonator 1 with 2...... [xx1,sigx2]=meshgrid(x1,sig2); figure(3);%important subplot(3,2,jj) ax1 = gca; MA=max(max(y1(:,2:m1))); mesh(ax1,xx1.',sigx2.',y1(:,2:m1)); set(ax1, 'FontSize',18) az = 90; el = 90; view(az, el); end ------------------------------------------------ close all; clear all; format short; sig= [285.0000 0.4898 9.1105 285.5000 0.4681 9.2907 286.0000 0.4462 9.6270 286.5000 0.4204 9.9512 287.0000 0.3871 10.0266 110 287.5000 0.3446 10.0452 288.0000 0.3009 10.1473 288.5000 0.2671 10.1408 289.0000 0.2520 9.8289 289.5000 0.2522 9.7302 290.0000 0.2606 9.4382 290.5000 0.2703 9.0724 291.0000 0.2768 8.7214]; % 291.5000 0.2779 8.4124 % 292.0000 0.2713 8.0042]; x=286:0.05:291; y=spline(sig(:,1),sig(:,2),x); z=spline(sig(:,1),sig(:,3),x); sig1=[x' y' z']; sig1=sig1; [m,c1]=size(sig1); m1=m+1; sig2=sig1(:,1); sig=1e-18*[sig1(:,2),sig1(:,3)]; emiss=sig1(:,1); clear sig1; global L2 p1 q1 N1 sig Lc tau1 m n emiss to tip Ipeak; N1=3e17; Lc=1; L2=2; r1=1; %r2=0.3; tau=28; n=1.41; to=20; tip=7; P=20*1E5 R2=[0.05 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7]; % Pump power Epump=[]; Eout=[]; for jj=1:length(R2) r2=R2(jj) anpha=4;% absorption coefficient l=Lc; % chieu dai tinh the cm h=6.62606957E-34; % j.s; c=3e10; % cm/s vetbom=0.1; %cm; lambda=266E-7; % Buoc song laser bom AA=pi*vetbom.^2*l; Ipeak=P*lambda*(1 -exp(-anpha*l))./(1E9*h*c*pi*vetbom.^2); % Toc do bom f1=[]; Ln=[]; tau1=tau; q1=-log(r1*r2); f=zeros(m+1,1); 111 y1=[]; x1=[]; for j=1:1:to [x y]=ode45('Ce1nano',[j-1 j],f); f=y(end,:)'; y1=[y1;y]; x1=[x1;x]; clear x y ; end; tg1=x1; tg2=y1; Max=max(y1); MaxI=max(Max); [h,c]=size(y1); MaxY1=max(y1); a1=[x1(1);x1;x1(end)]; INTP1=[]; for i=1:m a2=[0;y1(:,i+1);0]; INT1=polyarea(a1,a2); INTP1=[INTP1;INT1]; clear a2; end; f1=[f1;INTP1]; [mIN,nIN]=size(INTP1); INTENSITY=max(INTP1); figure(1); xx=sig2(1,1):0.001:sig2(m,1); yng=spline(sig2(:,1),INTP1(:,1),xx); tgo=max(yng); subplot(1,2,1) ax1 = gca; plot(ax1,xx,yng,'LineWidth',2); hold on set(ax1, 'FontSize',30) subplot(1,2,2) ax1 = gca; plot(ax1,xx,yng/tgo,'LineWidth',2); hold on set(ax1, 'FontSize',30) [mx1,nx1]=size(x1); INT11=[]; for i=1:mx1 c=[]; a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; c=y1(i,2:m1); b=c'; a4=[b(1,1);b;b(end,1)]; IN=polyarea(a3,a4); INT11=[INT11;IN]; a4=[]; end; tg1=max(INT11) %tgg2=[tgg2 tg1] 112 XX=x1; t1=10;tip1=tip.^2;m1=m+1;c=(XX-t1).^2; YY= exp(-4*log(2)*c/tip1); figure(2); subplot(3,2,jj) ax1 = gca; plot(ax1,x1,y1(:,1)/max(y1(:,1)),'B',x1,INT11/tg1,'R',XX,YY,'K','LineWidth',2);hold on; set(ax1, 'FontSize',20) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%tinh nang luong ra phu thuoc vao nang luong vao h=6.62606957E-34; % j.s; c=3e10; % cm/s E=INTP1*h*c./(1e-7*sig2) a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; a4=[0;E;0]; IN=polyarea(a3,a4); OutEnergy=IN*(1-r2)*(pi*vetbom.^2)*1000 PumpEnergy=P*tip*1e-9*1000 Epump=[Epump PumpEnergy]; Eout=[Eout OutEnergy]; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %..PLOT 3 DIMENSION INTENSITY VERSUS TIME AND WAVE of resonator 1 with 2...... [xx1,sigx2]=meshgrid(x1,sig2); figure(3);%important subplot(3,2,jj) ax1 = gca; MA=max(max(y1(:,2:m1))); mesh(ax1,xx1.',sigx2.',y1(:,2:m1)); set(ax1, 'FontSize',18) az = 90; el = 90; view(az, el); end ---------------------------------------------- close all; clear all; format short; sig= [285.0000 0.4898 9.1105 285.5000 0.4681 9.2907 286.0000 0.4462 9.6270 286.5000 0.4204 9.9512 287.0000 0.3871 10.0266 287.5000 0.3446 10.0452 288.0000 0.3009 10.1473 288.5000 0.2671 10.1408 289.0000 0.2520 9.8289 289.5000 0.2522 9.7302 290.0000 0.2606 9.4382 290.5000 0.2703 9.0724 291.0000 0.2768 8.7214]; % 291.5000 0.2779 8.4124 113 % 292.0000 0.2713 8.0042]; x=286:0.05:291; y=spline(sig(:,1),sig(:,2),x); z=spline(sig(:,1),sig(:,3),x); sig1=[x' y' z']; sig1=sig1; [m,c1]=size(sig1); m1=m+1; sig2=sig1(:,1); sig=1e-18*[sig1(:,2),sig1(:,3)]; emiss=sig1(:,1); clear sig1; global L2 p1 q1 N1 sig Lc tau1 m n emiss to tip Ipeak; N1=3e17; Lc=1; L2=2; r1=1; r2=0.3; tau=28; n=1.41; to=20; tip=7; PP=[4 8 9 30 50 80]; % Pump power Epump=[]; Eout=[]; for jj=1:length(PP) P=PP(jj)*1E5 anpha=4;% absorption coefficient l=Lc; % chieu dai tinh the cm h=6.62606957E-34; % j.s; c=3e10; % cm/s vetbom=0.1; %cm; lambda=266E-7; % Buoc song laser bom AA=pi*vetbom.^2*l; Ipeak=P*lambda*(1 -exp(-anpha*l))./(1E9*h*c*pi*vetbom.^2); % Toc do bom f1=[]; Ln=[]; tau1=tau; q1=-log(r1*r2); f=zeros(m+1,1); y1=[]; x1=[]; for j=1:1:to [x y]=ode45('Ce1nano',[j-1 j],f); f=y(end,:)'; y1=[y1;y]; x1=[x1;x]; 114 clear x y ; end; tg1=x1; tg2=y1; Max=max(y1); MaxI=max(Max); [h,c]=size(y1); MaxY1=max(y1); a1=[x1(1);x1;x1(end)]; INTP1=[]; for i=1:m a2=[0;y1(:,i+1);0]; INT1=polyarea(a1,a2); INTP1=[INTP1;INT1]; clear a2; end; f1=[f1;INTP1]; [mIN,nIN]=size(INTP1); INTENSITY=max(INTP1); figure(1); xx=sig2(1,1):0.001:sig2(m,1); yng=spline(sig2(:,1),INTP1(:,1),xx); tgo=max(yng); subplot(1,2,1) ax1 = gca; plot(ax1,xx,yng,'LineWidth',2); hold on set(ax1, 'FontSize',30) subplot(1,2,2) ax1 = gca; plot(ax1,xx,yng/tgo,'LineWidth',2); hold on set(ax1, 'FontSize',30) [mx1,nx1]=size(x1); INT11=[]; for i=1:mx1 c=[]; a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; c=y1(i,2:m1); b=c'; a4=[b(1,1);b;b(end,1)]; IN=polyarea(a3,a4); INT11=[INT11;IN]; a4=[]; end; tg1=max(INT11) %tgg2=[tgg2 tg1] XX=x1; t1=10;tip1=tip.^2;m1=m+1;c=(XX-t1).^2; YY= exp(-4*log(2)*c/tip1); figure(2); subplot(3,2,jj) ax1 = gca; plot(ax1,x1,y1(:,1)/max(y1(:,1)),'B',x1,INT11/tg1,'R',XX,YY,'K','LineWidth',2);hold on; 115 set(ax1, 'FontSize',20) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%tinh nang luong ra phu thuoc vao nang luong vao h=6.62606957E-34; % j.s; c=3e10; % cm/s E=INTP1*h*c./(1e-7*sig2) a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; a4=[0;E;0]; IN=polyarea(a3,a4); OutEnergy=IN*(1-r2)*(pi*vetbom.^2)*1000 PumpEnergy=P*tip*1e-9*1000 Epump=[Epump PumpEnergy]; Eout=[Eout OutEnergy]; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %..Plot 3 Dimension Intensity Versus Time And Wave of resonator 1 with 2...... [xx1,sigx2]=meshgrid(x1,sig2); figure(3);%important subplot(3,2,jj) ax1 = gca; MA=max(max(y1(:,2:m1))); mesh(ax1,xx1.',sigx2.',y1(:,2:m1)); set(ax1, 'FontSize',18) az = 90; el = 90; view(az, el); end PHỤ LỤC B. Chƣơng trình tính toán động học laser Ce:LiCAF băng hẹp, điều chỉnh bƣớc sóng, đơn xung ngắn bơm gần ngƣỡng sử dụng cách tử Littrow. function dy=Ce1nano(t,y) global q1 N1 L2 sig Lc tau1 m n tip Ipeak; t1=10;tip1=tip^2;m1=m+1;c=(t-t1)^2; Ib=Ipeak*exp(-4*log(2)*c/tip1); m1=m+1; I=y(2:m1); dy1=Ib+(sum(sig(:,1).*I))*(N1-y(1))-(sum(sig(:,2).*I)+1./tau1)*y(1); dy2=[]; for j=1:m a=sig(j,2)*y(1)-sig(j,1)*(N1-y(1)); T1=2*(L2+Lc*(n-1))/30; dy2=[dy2;(2*Lc*a-q1(j))*y(j+1)/T1+(1e-10)*y(1)]; end; dy=[dy1;dy2]; %%%%%%%%%%%%%dong hoc phat bang hep close all;