TS. Ngô Thị Phương
Khoa Vật lí
Chuyên đề Quang học
Advanced Optics
[1] Giáo trình quang học, Nguyễn Trần Trác – Diệp Ngọc Anh
[2] Bài tập quang học tập 2
– Tổ Vật lí đại cương – k. Lý - ĐHSP Tp.HCM
[3]
Hiệu
ứng
quang
học
phi
tuyến
,
Trần
Tuấn
–
Lê
Văn
Hiếu
Tài liệu tham khảo
[3]
Hiệu
ứng
quang
học
phi
tuyến
,
Trần

Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Giới thiệu
Phát minh ra laser
(cường độ ánh sáng mạnh, tính đơn sắc cao…)
1960
4
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Ngành học mới?
Giới thiệu
Quang học phi tuyến tính

Quang
điện tử
+ thiết bị thu phát hình ảnh
+ máy đọc đĩa nén và video
+ màn hình phẳng tinh thể lỏng, tivi …
+ máy in laser; máy đọc mã vạch
+ cáp quang; hệ viễn thông cáp
+ máy định vị laser, máy kết nối vệ tinh…
Đôi dòng lịch sử…
• 1960: Townes phát minh ra laser
• 1961: Franken et al. quan sát được sóng điều hòa bậc 2 (SHG)
• 1962:
+ Terhune et al. quan sát được sóng điều hòa bậc 3 (THG)
+ Nicolaas Bloembergen phát triển lí thuyết về quang phi tuyến  khởi
đầu cho Quang học phi tuyến
6
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
+ Woodbury et al. lần đầu chứng minh được tán xạ cưỡng bức Raman
+ Armstrong et al. công thức hóa các mối liên hệ đối xứng hoán vị tổng

ra
Năng lượng
tăng dần
Mức năng lượng phân tử
ượng
ần
Giới thiệu
Cường độ ánh sáng mạnh hơn
 Kích thích phân tử ở trạng thái năng lượng cao hơn
Sóng phát raSóng tới
Năng lượng
photon của ánh
sáng tới
Năng lượng
photon của AS tới
Năng lượng
photon của ánh
sáng phát ra
Năng
lượ
tăng
dần
Mức năng lượng phân tử
8
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang

+ Hiệu ứng bậc 3
- hiệu ứng Kerr
- …
CÓ sự thay đổi tính chất của môi trường hoặc ánh sáng
Giới thiệu
Vật chất
Sự phân cực
Trường điện E
10
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Moment lưỡng cực p
Giới thiệu
 Nhắc lại quang học tuyến tính (cường độ E yếu)
• Cùng tần số phát ra
• α không phụ thuộc vào cường độ sóng tới
•
Sóng
phát
ra

T. P. Ngô
•
Sóng
phát
ra
chịu
1
độ
lệch
pha
là
2
π
nL/
λ
(n
là
chiết
suất
của
môi
trường
)
và độc lập với cường độ sóng tới
• Sự phân cực “tuyến tính” gây ra bởi trường E:
là hằng số điện môi trong chân không
là độ cảm điện tuyến tính của môi trường, liên hệ với n bởi
là tensor nếu đó là môi trường dị hướng
Giới thiệu
 Quang học phi tuyến tính

cc
c
T. P. Ngô
Quang học cổ điển
Quang phi tuyến bậc 2
 Môi trường tinh thể không có đối xứng đảo
Quang phi tuyến bậc 3
 Môi trường tinh thể có đối xứng đảo
Sự phân cực
14
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Sự phân cực
15
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang

Tính phân cực quang học
17
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Hệ
số
khúc
xạ
Giới thiệu
Hệ
số
khúc
xạ
n
thay
đổi
tuyến
Số hạng
Hiệu ứng Pockels (1883)
18

khúc
xạ
n
thay
đổi
tuyến
tính
Số hạng
Hiệu ứng Kerr (1877)
19
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Hệ
số
khúc
xạ
n
thay
đổi
tuyến

tần
số
Peter Franken et al. vào năm 1961 đã thu được sóng điều hòa bậc
2 (347,1 nm) trên nền thạch anh với hiệu suất là 10
-4
Ứng dụng: chụp ảnh tế bào cơ, bề mặt vật thể…
Giới thiệu
Sóng điều hòa bậc 2 (1961)
21
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Giới thiệu
Thí nghiệm đầu tiên về hiện tượng quang phi tuyến
22
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang

Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô
Sóng điều hòa bậc 3
trên silic
Gấp ba tần số
Ứng dụng: kỉ thuật hiển vi phi tuyến, chụp ảnh 3D vật thể
trong suốt,…
Giới thiệu
25
Chuyên
ChuyênChuyên
Chuyên đ
đđ
đề Quang
QuangQuang
Quang h
hh
học
cc
c
T. P. Ngô