Tán xạ Raman kích thích

Thông tin tài liệu

Một trong các vật liệu được sử dụng rộng rãi để chế tạo sợi quang hiện nay là silic dioxide SiO2.

 Mục lục  ! "#  $%&'()*+,-- ' 1.1Tổng quan về tán xạ Raman 1 ' ' '). ' ' ' /0123.4567809 ' ' ' !:;<3 / ' ' =>8?8@A.8B.;<3 = ' ' CDE@F23.;<3 G ' ' HI. J ' ' GI,363 'K 1.2Đặc tính của tán xạ Raman kích thích 12 ' / 'LMNF,363 '/ ' / /0O,363 '! ' / !P023EQ38B.;R 'G ' / =P023ST. 'G 1.3Ảnh hưởng của tán xạ Raman kích thích trong thông tin quang .18 ' ! 'P023:,:4U1NV 'W ' ! /P023:,:8BXY /! 1.4Thí nghiệm tán xạ Raman kích thích 27 ' = 'D6B.N@F,363 /G ' = /D6B0O,363 !K $%&/(ZY[)*+,--\]$]$\^$+ ]_>- !/ 2.1Sự cần thiết phải khuyếch đại quang 32 2.2Những khái niệm cơ bản về khuyếch đại quang 33 / / 'LMN@F45à`bN@F !! / / /c8B`bN@F<3 !C / / !$deQN@F !G 2.3Bộ khuyếch đại quang Raman .38 / ! '@Vfg`16 !W / ! /.N@F45à23`bN@F,363 =K / ! !aD<3,363 =' / ! =aN@F == / ! Cc8B`bN@F,363 =G / ! H\@F,363S`Y,-hY.8`ie,363-6fji8k =J / ! G\@F,363l8m,-hm6ie,363-6fji8k C/ / ! WnbN@F<3f3o,363pqYr- CC 2.4Ứng dụng bộ khuyếch đại quang Raman trong hệ thống WDM 55 $%&!($%&,stLu CW 3.1Tính toán tham số .58 ! ' '36.vX3fNwBjjxe CW ! ' /.N@F,363 CW  3.2Các lưu đồ thuật toán .59 ! / 'm0lBDy.f38@A.z CJ ! / /m0lBD.N@F,363 HK ! / !m0D.@F H' ! / =m0lB67{:,: H/ 3.3Kết quả mô phỏng và giải thích .63 ! ! '\F<|67{MN@F,363 H! ! ! /\F<|67{|023:,: H= ! ! !}@F7.E HW \m HJ ~m_-\P• GK $%&=(L[m[$- L01`FMrB8i8898 G' L[m[$n $018?67{ G!  THUẬT NGỮ VIẾT TẮT nq, nq88B8,3i €.f•` Y$r Y.i8.B$B6i.3rì8 :;`‚.ƒ Y,- Y.8`ie,363-6fji8 nbN@F,363S` Y,: YB`fi,3@fi:3i8 I,3@fiNo Y:r Y.i8.B:jierì8 :;e„.ƒ qYr- q8`6Y8Bierì8-6fji8 \@F<3.;3q8`6 rX rB8X34iI 8b`.z Y 8BifB@Y.i8.B .ƒ4lz6 m,- m6ie,363-6fji8 nbN@F,363l8 rY BeirifeY36ii8 09ND8096Bei r B.ir8i .S6 m:q Bfi38:8Bei8q<3B L018?:8Bei8@F ,… Bw,i8wBw…i8B †,… :n: :6f3ien8ffB:3i8 In8ffBNDD :r :fiBeirì8 :;16Bei :, :3fwBwB.i,3B €.D8Vc :L :ifjL3.iBef3B AFTe„3 :,: :6f3ie,363:3i8 I,363NDD XY X34ifiY4.BffiI oNVS3iB`0U.z *L $8B L3.iBef3B AF3oB  Đồ án tốt nghiệp Đại họcMở đầu MỞ ĐẦU I,363f5<8?IN75‡I|@83eB.T0123. 4U678094lE8B.;<3  I,363`3B6I,363T45I,363NDD:,: b 6}I,363S@|0IEF<8?8@AD8B.;<3‡f56 ac8B<306}NI,363ˆz‰ |0DT‡M`lEf5N|aN@FD<3 n4l@‡3@ ŠN6U0;‡I,363†‹8EA.T<3S6‡Vd  $Vd5@l8iB30U(|6Œ|0VT45d eQI,363NDD8BN@FD<3 I,363ND D:,:Df51.Œ8Œ`bN@F<3,363 $`b N@F<3,363z8EA0Œ6.B4U‰fBN@F<3† 0;.•eQ80Uz458E‚;4UXY30;8ŒN3 3@ $`bN@F<3,3630;Bf5f9|B`5BN@F <38B8@AeŽ<3ef0;fU‡Tf@e5458Ee5 ld0;6<38234EA450;.T0UeŽ23@B‡ : @cdS‡i6A5vI,363NDDxŒf56A5  be0;8?`5@8B`301( $01'8?`5@M<34A<8?I.‡I,363‡9 8?`5@‰}Dˆ0|023I,363NDD8B 1NV45XY $01/8?`5@6b.N61`|4AN@F<3‡VdeQ 23I,363NDD8BN@FD<3‡@Vfg23`b N@F,363S`‡N@F,363l8  $01!IS@eT018?67{‡f568•|023I ,363NDD4U<8?8@A.8B.;<3‡f0l BI„36.fV<3 Mai Nguyên Dũng- D2001VT Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông  Đồ án tốt nghiệp Đại họcMở đầu }e‚†F.dƒ0eBI,363NDDf56b4EANzV beNz8N{F.z ,E6Bl0;.T€`|B‡zg23 @‡$7B‡`.4VŒ5@0;B51 q6IS5|61@B‡: @cdS†?0U eŽi6B555@ q6I|61@‡$7B8B`b677<3‡\B34c7 †e@e•‡e?eƒi68B.Ca64Š3<3 *|613?‡09S45``•†b4V‡‹O8B.9 3<3 5b‡5@/K'Ka6/KKC :4V Mai Nguyên Dũng Mai Nguyên Dũng- D2001VT Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông  CHƯƠNG 1: TÁN XẠ RAMAN 1.1 Tổng quan về tán xạ Raman 1.1.1 Ánh sáng ).zDf0OD.z DE.z23.0;<3. E@<30;3BB3‡.ƒ ).z`|E.zŠ $ 6Bei809Šf5l623018?.z DE23 .0;Œ<3N|aS6I@V‡0;<3‡eQBB  ).`3B6BB63af0;I„`yj8Bzf5y. Lf3N‘jf5.23. 1.1.2 Tương tác của ánh sáng và môi trường b‚6.ŠSN745B67809`„|I6b6}a  LN‹I45B67809f`„.ƒ‡`„67809EQ45`„I6b 4A6D3 iBmB8iI3Š3l‰|F1`|.3S@(  LS•236E0;B5ŠB45ifi8B qfi8BzNf0;6 4563D@V 'J 'K H‡' − −= e $450;B0DŒ6  nV8B4leŽ‡ifi8B@ŒbB5B5TeB $@Œbz0U 23ifi8B8B4leŽe0U|023809BVe‘ eŽ  8B67‡ifi8BN7Œ@ŒbTeB 0ˆN7fV NF4UB‡65zŒe„@Œ6b‹e0UeQ23‰fT `VB5 B63DS6B}e01ˆzŒe„@Œe0U eQ23809 0BzNf0;fU1ifi8BAVe @Œl6 8B809`FM323.z.8B6A E@0;‡B0N7N„e„@Œ $€N5BN|B.8B6A B36UNŒF|023B ‰ifi8BzN|ae3Bb0O`d4U. ω 23.zŠ 8B4‚<3f5ifi8B<3 $‹f5ifi8BfUB5  $ifi8By68BfU.S‡S@V•‡fV}’14U S $‹€zŒe3Bb4U`VbNŒN.  ω y645B4‚ ,1i mT23e3Bb0O`deBŠ809eQfVifi8B0;f5fT mB8iI45`y(  eEf = ' h' Kk }Nifi8B4„6bfT“5‡85`bz4US  rmkrf / '/ ω −=−= h' Kk 8BzNf5y.“23fT5‡I„.e3Bb8V23 ifi8BiBd( mk p ' = ω ‡8f5bf23ifi8B83N{4„8DS`y y .fTNQb45BDS@V•‡B}E8‹S•V ' ω f5 B5B5}80B@V•‡S•†B YBifi8Be3Bb85 f0OTe3Bb‡`dI.zŠdE m0OTe3BbˆzŒ43 64US•I<3‡8@Aaf0;e3BbB‹ :T`|B af0;e3Bb4?.z454?43601014UeQ236bfT †6 ‡ ! grf −= h' Kk f5323ifi8BNe3Bb‡NF<|f5018?@Œb23 ifi8Bze( eErgrmrm + ′ −−= ′′ / ' ω h' Kk } ξ = mg p ‡zf5.ƒe‡30;018?e3Bb23ifi8B mEerrr p / ' =+ ′ + ′′ ωξ h' Kk L018?h' Ck‚4U|@F23mB8iIf51.B4|`5 B.ƒ45EQ. 1.1.3 Sợi quang :;<366bf•?8Q`yRzF.E ' n ‡`3B<3f•f56b fU4{|IS64Uf• mU4{zF.E / n h / n ” ' n k :;<3zŒ0;SfBiBAN3 FSfBiB.T 3@MF.E23f•.;?.;<30;353fB mB.;zF .EAf•0;f5.;<3F.E`l mB.;z€.F.E f•|6eŠS6f•83UfUF‰3f•454{|I0;f5.;z F.E83eihw83eieeiIk FS3iB6Bei8@AeŽ?zfB .;<336Bei45.;16Bei :;36BeiBoA6Bei8@AeŽ 8Bz‘.;16Bei€Bo6b6Bei8@AeŽ8Bz h3k h`k hk ?' '$EB23.;<3 h3k:;<3h`k:;F.E`lhk:;F.E|6e b8B4lf0;.•eQ8b8†ŒFB.;<33@f5.f eBIei:• / •@V•8BRfVNF4U@V•NiBE 8‹de0? ' / 8Bz6•@V•.f0;`3B<3`` @V••I@i ?' /$E8‹de23:feBIei8BR :;<3ˆzŒ0;34UAEN3Œ3@M€. F.E DeQ / GeO 45 C/ OP 0;3V645BŒaF.E23f• Œ|6 F.E23f•‡zŒ.•eQ4lf0f5nB8Bhnk45rfB8ihrk•B5 836b.EN0q8`6ˆ0;.•eQ8B`bN@F<3 1.1.4 Quá trình truyền ánh sáng trong sợi quang Suy hao l8@A.8B.;<3{14l8@A.8BS N7 \g c f54l8@A.8BSN7‡f5F.E23f• .;‡Nz4l8@A.8B.;<30;DiB7dh' Hk n c v = , ( ) smc p'K ! W = h' Kk ).N8@AeiB.;.’`„.@3B \g α –'p6—f5..@3B23 .;<3‡ K P f57.E45B.;<3‡7.E83.;<3zAe5m 0;DiB7d( L T ePP α − = K h' Kk ŒDB..@3B‡14„090;.•eQf5 dB α [ ] kmdB p L018?@ŒM14„( [ ] m dB p' 'KKK 'Kf 'K         = α α h' Kk $7.E<3ˆ090;DiB14„f5en63@BX3 >3 ‰3314„5@0;`Œ„8B7dh' Jk [ ] [ ]       = − W WP dBmP ! 'K 'K fB 'K h' Kk Tán sắc .ƒf50;e†8bI.N8@A8B.;<3 .ƒz AfB0.ƒ6Bei‡.ƒ6545.ƒ6BeiST .ƒ6Bei€I|@838B.;<336Bei YB6Beizbf38@A N3V938@A6Beif5N3‡S@83.ƒ6Bei .ƒ650;S35.ƒ4lf45.ƒeŽ.z .ƒ 4lfI|@83eB.TQb23F.E45B`0U.z .ƒeŽ.zI|@ 83eB.8@A8B.;N7|f5.1.ƒ‡y.f38@A β f5 5623`0U.z $5`0U.zN3z4lz6N3 S@83.ƒeŽ.z .ƒ65z|08EfUF7 <3 .ƒ65f56a|023d@F8B.;<3eŽ FU4ANB|8@AeŽ8B7<3 mB.;<3M`FE8VFU3@f5.;<316BeiV “hiBN@F„ HC/23wk:rw/W TM z..ƒ( ( )       −≈ ! = KK = λ λ λλ S D ‡       kmnm ps h' Kk 8BzYf5..ƒ‡ λ f5`0U.z‡ KWC K K =S  k ph / kmnmps f5be .ƒN7‡ K λ `0U.z.ƒN7h…YXk .ƒ23fB.;5@0;`Œec 8V?' ! ?' !..ƒ23.;<3:rw/W TM Chiều dài hiệu dụng \6bD8@AeiB.;<3‡7.ED`„|6eeB.@ 3B @V‡8BTFzŒ|.•8y7.Ef5y.8V6bAe5 [...]... hợp Tần số Hình 1.6 Tần số của ánh sáng tán xạ 1.1.7 Tán xạ Raman Tán xạ Raman được phân chia thành hai loại: Tán xạ Raman tự phát (Spontaneous Raman Scattering) và tán xạ Raman kích thích (Stimulated Raman Scattering) Hiệu ứng tán xạ Raman tự phát đã được dự đoán bởi Smekal vào năm 1923 và đến năm 1928 được Raman chỉ ra bằng thực nghiệm Trong quá trình tán xạ Raman tự phát, ánh sáng tới tương tác với... sáng tán xạ Brilloin Nếu ánh sáng tán xạ có tần số nhỏ hơn ánh sáng tới thì ánh sáng tán xạ được gọi là ánh sáng Stoke và quá trình tán xạ được gọi là tán xạ Stoke Ngược lại, nếu ánh sáng tán xạ có tần số lớn hơn ánh sáng tới thì ánh sáng tán xạ được gọi là ánh sáng phản Stoke và quá trình tán xạ được gọi là tán xạ phản Stoke Với tán xạ không đàn hồi, đơn vị đo độ dịch tần của ánh − − sáng tán xạ là (rad/s)... WDM) 1.1.6 Tán xạ ánh sáng Khi ánh sáng truyền qua môi trường vật chất trong suốt thì phần lớn ánh sáng truyền thẳng và một phần nhỏ sẽ bị tán xạ Môi trường có thể gây ra nhiều loại tán xạ trong đó điển hình là tán xạ Rayleigh, tán xạ Brillouin, tán xạ Raman Tuỳ thuộc vào loại vật chất, ánh sáng, điều kiện môi trường… mà mỗi loại tán xạ xảy ra khác nhau Tán xạ Rayleigh là quá trình tán xạ đàn hồi,... số ánh sáng tán xạ bằng tần số ánh sáng tới Trạng thái của các phân tử vật chất do tán xạ Rayleigh không thay đổi sau khi ánh sáng truyền qua Ngược lại, tán xạ Brillouin và tán xạ Ramman là các quá trình tán xạ không đàn hồi, các nguyên tử bị kích thích khi có ánh sáng đi qua và tần số ánh sáng tán xạ bị dịch chuyển so với tần số của ánh sáng tới a-Quá trình tán xạ đàn hồi b-Quá trình tán xạ không đàn... trình tán xạ ánh sáng Quá trình tán xạ không đàn hồi có sự tham gia của các phonon Trong quá trình này các phonon có thể sinh ra hoặc bị hấp thụ Mức thay đổi tần số của ánh sáng tán xạ so với ánh sáng tới bằng với tần số của phonon Tán xạ Brilloin liên quan đến các phonon âm học còn tán xạ Raman liên quan đến các phonon quang học Do đó ánh sáng tán xạ Raman có mức dịch chuyển tần số lớn hơn ánh sáng tán. .. một bước sóng Tán xạ Raman làm phát sinh ánh sáng tán xạ có tần số nhỏ hơn Công suất ngưỡng P th được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của tán xạ Raman Với hệ thống đơn kênh P th được xác định theo công thức: P th (SRS)=16 Aeff g R Leff (1.0) Ánh sáng tán xạ Raman trong các hệ thống đơn kênh cũng dễ dàng loại bỏ bởi các bộ lọc quang do chúng có khoảng dịch tần khá lớn Ảnh hưởng của tán xạ Raman sẽ tăng... tính của tán xạ Raman kích thích 1.2.1 Phổ khuếch đại Raman Hình 1.8 Phổ khuyếch đại Raman của sợi Silic ở bước sóng bơm λ p = 1µm Sự gia tăng của cường độ sóng Stoke được mô tả bởi công thức: dIs =g R I P I S dz (1.0) Trong đó I S là cường độ sóng Stoke, I P là cường độ sóng bơm và g R là hệ số khuyếch đại Raman Hệ số khuếch đại Raman liên quan đến mặt cắt chiết suất của tán xạ tự phát Raman và có... trình này ta cũng thấy rằng ngưỡng Raman phụ thuộc vào độ rộng xung bơm Với xung có độ rộng ~ 10ps (L W ~1m), công suất ngưỡng ~ 100W 1.3.2 Ảnh hưởng của SRS trong hệ thống WDM Xuyên âm Như các phần trên ta thấy, hiệu ứng tán xạ Raman là một hiệu ứng dãn băng Sự thay đổi tần số quang tương ứng với tần số dao động của nguyên tử Tán xạ Raman nói chung và tán xạ Raman kích thích SRS nói riêng ảnh hưởng rất... thái khởi đầu có năng lượng thấp hơn năng lượng của trạng thái cuối, tần số photon phát xạ sẽ nhỏ hơn tần số ánh sáng tới và quá trình tán xạ tạo ra ánh sáng Stoke Hình 1.7 Giản đồ năng lượng quá trình tán xạ Raman (a )Tán xạ Stoke (b )Tán xạ phản Stoke Giả sử ω1 , ω 2 lần lượt là tần số của ánh sáng tới và ánh sáng tán xạ, Ω là tần số phonon được sinh ra Khi đó theo định luật bảo toàn chuyển hoá năng lượng... Source-Radio Frequency Source: Tạo sóng tần số cao Hình 1.18- Thí nghiệm đo công suất ngưỡng Raman kích thích CW Laser tạo ra sóng bơm liên tục có bước sóng là 1550 nm Sóng bơm này khi được đưa vào trong sợi sẽ làm sinh ra các sóng Stoke do ảnh hưởng của quá trình tán xạ Raman kích thích Hiện tượng tán xạ Brilloin kích thích (SBS) được loại bỏ bằng cách sử dụng một bộ điều chế pha hoạt động ở tần số 3 GHz . 3<3 5b‡5@ /K &apos ;K a6/KKC :4V Mai Nguy n Dũng Mai Nguy n Dũng- D2001VT Học vi n Công nghệ Bưu ch nh Vi n th ng  CH ƠNG. =P023S T . 'G 1.3Ảnh hưởng của t n x Raman k ch th ch trong th ng tin quang.............18

Ngày đăng: 25/04/2013, 19:36

Xem thêm: Tán xạ Raman kích thích, Tán xạ Raman kích thích, Ánh sáng Tương tác của ánh sáng và môi trường, Sợi quang Quá trình truyền ánh sáng trong sợi quang Suy hao, Tính chất phi tuyến của sợi quang, Tán xạ ánh sáng, Tán xạ Raman, Phổ khuếch đại Raman, Ngưỡng Raman Đặc tính của tán xạ Raman kích thích, Ảnh hưởng của SRS đối với hệ thống đơn kênh, Ảnh hưởng của SRS trong hệ thống WDM Xuyên âm, Thí nghiệm đo hệ số khuyếch đại Raman, Thí nghiệm đo ngưỡng Raman, Sự cần thiết phải khuyếch đại quang, Phổ khuyếch đại và băng tần bộ khuyếch đại, Nhiễu trong bộ khuyếch đại quang., Nguyên lý bơm, Hệ số khuyếch đại và băng tần của bộ khuyếch đại Raman Tăng ích quang Raman, Hiệu năng khuyếch đại, Nhiễu trong các bộ khuyếch đại Raman, Khuyếch đại Raman phân bố DRA Distributed Raman Amplifier, Khuyếch đại Raman tập trung LRA Lumped Raman Amplifier, Ứng dụng bộ khuyếch đại quang Raman trong hệ thống WDM, Kết quả mô phỏng phổ khuyếch đại Raman Kết quả mô phỏng ảnh hưởng của SRS, Đặc tuyến công suất