1. SEMINAR: Sự Hấp Thụ Hai Photon Ánh Sáng Học viên: HOÀNG VĂN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
SEMINAR:
Sự Hấp Thụ Hai Photon Ánh Sáng
Học viên: HOÀNG VĂN ANH

3. Độ phân cực Độ phân cực P:
Một đặc điểm nổi bật của quang học Phi tuyến tính là:

4. Số hạng P = ε0eE3 tương ứng quá trình tán xạ photon có thể phát bức xạ do độ phân cực phi tuyến:
Công suất mất mát do môi trường:
tỷ lệ với E4 tương ứng với quá trình hấp thụ hai photon vì cường độ quá trình hấp thụ một photon tỷ lệ với E2.

5. Khi có trường bức xạ với tần số ω tương tác: H = H0 + HB(t).
Yếu tố ma trận của toán tử nhiễu loạn:
Xác suất tìm hệ ở trạng thái uk, ở thời điểm t sẽ tỷ lệ với:
Ta có:

6. Trong đó:
Thay vào phương trình trên ta có:
Hấp thụ cộng hưởng xảy ra khi: ωkm = 2ω và biểu diễn bằng số hạng thứ 2.Bình phương modun số hạng 2 ta có:

7. Đưa vào hàm mật độ xác suất: ρ(ω)
Khi đó xác suất dịch chuyển vào trạng thái k:
Sự có mặt của mức n, mà năng lượng của nó bằng ½(Wk – Wm) tức là ωnm = ω,thì xác suất dịch chuyển hai lượng tử sẽ rất lớn. m n k

8. Như vậy xác suất dịch chuyển m→k tỷ lệ với E4 hay tỷ lệ với bình phương năng lượng của trường.

9. Hệ số hấp thụ ánh sáng α do quá trình hai photon:
Trong đó:

10. Sự hấp thụ hai photon 1PA TPA Beer’s Law I1 I1-DI Degenerate case I2Dx
I1-DI
Degenerate case
b – TPA cross-section, c – concentration of material
1PA
TPA
Beer’s Law

11. 2PE Spectra 2w w
2PE Medium

12. Hiệu quả quang trị liệu. One-photon absorption Two-photon absorption
660 nm, 2.3 mW
Two-photon absorption
920 nm, 300 fs, 4.2 mW

13. Two-Photon Absorption

14. Simultaneous two-photon absorption
2nd EXCITED STATE
800 nm
1st EXCITED STATE
Energy
400 nm
550 nm
GROUND STATE

15. Một số chất quang phi tuyến.
Tên công thức hóa học và bước sóng hiệu dụng

16. Lợi ích của TPA Hội tụ tại điểm rất nhỏ
Sternberg et al, Tetrahedron 1998, 54, 4151
Kawata et al, Nature 2001, 412, 697
Hội tụ tại điểm rất nhỏ
Bước sóng chỉ bằng ½ so với photon hấp thụ

17. Two-Photon Absorption in Silicon Photodiode
TPA is observed when: 1100 nm < λ < 2200 nm

18. (works even under the surface!)
Kính hiển vi TPA
Single photon imaging
Two photon imaging
(works even under the surface!) ~l
Optical power spreading
Better focus
Image from Heidelberg University web-site

19. TPA Measurements in Non-Fluorescent Materials
Z-Scan Technique
Sample
Lens
Intensity of light
Transmission of the sample z
Open aperture Z-scan, TPA measurements

20. TPA microscopy Ưu điểm: Nhược điểm: Cường độ lớn
Beam shaping optics
Spectrometer
Sample
Photomultiplier tube
Or CCD camera
Emission
Pickup
Optics
And
Filters
laser light ( nm)
Two-photon
Absorption
Ưu điểm:
Cường độ lớn
Dễ thiết lập
Không cần khuếch đại
Nhược điểm:
Cần cường độ ánh sáng lớn,công suất laser lớn.
Mẫu vật cần chuẩn bị.

21. TPA Applications 3D bộ nhớ quang học.
Tạo cấu trúc quang 3D và toàn kí 3D.
Điều khiển từ xa và hi-res imaging

22. At depth 1
At depth 2

23. TPA Microfabrication Photonic crystal Magnified view of (a)
Tapered waveguide
Array of cantilevers
B.H. Cumpston et al., Nature 398, p. 51 (1999)