Ảnh hưởng của thông số chirp lên dạng xung tín hiệu quang truyền trong môi trường phi tuyến

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À N Ộ I T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N Đ ê tà i: Ả N H H Ư Ở N G C Ủ A T H Ô N G s ố C H IR P L Ê N D Ạ N G X U N G T ÍN H IỆ U Q U A N G T R U Y Ể N T R O N C t m ô i t r n g p h i t u y ế n M à SỐ : Q G 11 06 C h ủ tr ì đ ề tà i PG S TS T R ỊN H Đ ÌN H C H IÊ N C n b ộ th a m g ia PG S TS Đ IN H X U  N K H O A TH S B Ù I X U  N K IÊN TH S G IA N G M Ạ N H K H Ô I H N ội - 2013 M ỤC LỤC T n g B áo cáo tóm tắt B r ie f R eport Phương pháp đồng m ode đê tạo Laser xun g cực ngắn 1.1 N guyên lý tạo xung cực ngắn 1 S ự đồng m o d e 1 Đ n g b ộ mode chủ đ ộ n g 1.1.3 Đồng mode phương pháp bơm đồng b ộ 1.1.4 Đồng mode bị động K hóa m od e bị động sử dụng hấp thụ bão hòa 10 M ô h ìn h b ã o h ò a 10 2 M o d e lo c k in g h ấ p th ụ b ã o h ò a c h ậ m 14 M o d e lo c k in g h ấ p th ụ b ã o h ò a n h a n h 18 Ả nh hưưng chirp tần số Laser ảnh hưởng thông số chirp lên dạn g xu n g sáng m ôi trường phi t u y ế n 22 3.1 Q uá trình tạo chirp 22 X u n g S u p e r G a u s s 3 K h ả o s t s ự b iế n d n g x u n g k h i đ i q u a m ô i tr n g h ấ p th ụ b ã o h ò a 3.4 Ả nh hưởng chirp phi tuyến xung dạng Super Gauss buồng c ộ n g h n g L a s e r 3 A n h h n g c ủ a c h ir p đ ố i v i s ự b iế n đ ổ i x u n g d n g S e c a n t - h y p e r b o le q u a m ô i tr n g k h u ế c h đ i tr o n g b u n g c ộ n g h n g c ủ a L a s e r C P M K ế t lu ận T i l i ệ u th a m k h ả o v p h ụ lụ c BÁ O CÁO TÓ M TẮ T Đề tài ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG số C H IR P LÊN DẠNG XUNG T ÍN H IỆ U Q U A N G T R U Y E N t r o n g m ô i t r n g p h i t u y ế n M ã số : Q G 11 06 C h ủ t r ì đ ề tà i : P G S T S T R ỊN H Đ ÌN H C H IÊ N C n b ộ th a m g ia : P G S T S Đ IN H X U  N K IÊ N : T H S B Ù I X U  N K IÊ N : T H S G IA N G M Ạ N H K H Ô I M ục tiêu nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu Laser màu xung cực ngắn CPM, xác định ảnh hưởng hiệu ứng Chirp lên dạng xung sáng truyền môi trường phi tuyến ứng dụng thông tin quang sợi + Ảnh hưởng chirp nén xung mở rộng xung sáng truyền qua m ôi trường hấp thụ bão hòa môi trường khuếch đại buồng cộng hưởng Laser màu CPM + K h ả o s t s ự n é n v d ẫ n x u n g s n g k h i tr u y ề n q u a sợ i q u a n g đ n m o d e C ác kết đạt được: + Đã thu nhập, khảo sát tài liệu lý thuyết thục nghiệm Laser m àu xung cực ngắn buồng cộng hưởng vịng khóa mode va chạm xunơ (CPM), Chirp tần số mở rộng nén xung sáng + N g h iê n c ứ u ả n h h n g c ủ a th ô n g s ố C h irp lê n x u n g s n g c ó d n g Gauss, Super Gauss, Secant hyperbolic môi trường hấp thụ bão hịa, mơi trường hoạt chất Laser buồng cộng hưởng vòng Laser màu CPM + N g h iê n c ứ u ả n h h n g c ủ a th ô n g s ố C h irp lê n x u n g s n g k h i tr u y ề n q u a sợ i q u a n g đ n m o d e - C ác cơng trình cơng bố: + Hai báo đăng tạp chí khoa học Tốn, Lý Đại học Quốc gia H Nội + Hai báo cáo khoa học Hội nghị khoa học Khoa V ật lý, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội (4/10/2012) + B ố n b i b o c o k h o a h ọ c tạ i H ộ i n g h ị Q u a n g h ọ c Q u a n g p h ổ to n q u ố c lẩ n th ứ V I I , T P H C h í M in h - /1 /2 - K ứng dụng thực tiễn: - Kết ứns dụng làm tài liệu tham khảo bổ ích cho nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Laser xung cực ngắn, cho giảng dạy đào tạo đại học sau đại học Laser xong cực ngắn ứng dụng thống tin quang lĩnh vực khác - S ả n p h ẩ m đ o tạ o : 4- c n h â n + th c s ĩ + Góp phần đào tạo tiến sĩ T ình hình sử dụng kinh phí: + Tổng kinh phí cấp: 150 triệu đồng + Chi phí thuê mướn: 48 triệu đồng + C hi phí h o ạt động chuyên m ôn: tr iệ u đ n g + Chi phí cho đào tạo hội nghị hội thạo khoa học: 32,5 triệu đồng + Các chi phí văn phịng phẩm thơng tin Và chi khác X ác nhận 29,5 triệu đồng Chủ trì đề tài B an chủ nhiệm K hoa V ật lý PG S TS Trinh Đ ình C hiến T rường Đại học K hoa học Tự nhiên B R IE F R E P O R T SU B JE C T The Influence o f Chirp - param eter on the light pulse shape propagated in the nonlinear m edium CODE :Q G 1 C o o r d in a to r :P G S T S T R Ị N H Đ Ì N H C H I É N P a r ti c ip a n t s :P G S T S Đ I N H X U  N K H O A :Th.S B Ù I X U Ả N K IÊ N : T h S G I A N G M Ạ N H K H Ồ I \ O b jective and m atter o f the study - Theoretical consideration o f frequency chirp in the Intracavity o f the CPM dye Laser and applications in the fiber com m unication systems - Influence o f the frequency Chirp on the pulse broadening and pulse com pression for propagation o f the pulse in the saturable absorber and the active medium o f the CPM dye Laser - Consideration o f the pulse broadening and pulse com pression for propagation o f the pulse in the fiber optic com m unication M ain results + Collecting the experimental and theoretical material on the frequency chirp and the pulse broadening and pulse com pression in resonator o f the CPM dye Laser + Consideration for influence o f frequency chirp on pulse parameter for Gaussian Super Gaussian, Secant - hyperbolic shape in put pulses in the saturable absorber and the active medium of the CPM rinR dye Laser + Consideration o f influence o f frequency chirp for light pulses propagation in the single mode optical fibre * Result in education - B.Sc Students - M a ste r -th e se s - S u p p ortin g Ph D Students * P u b lic a tio n s : - Journal papers VNU Journal of Science, Volume 28 No Is (2012) Pages 30-34 VNU Journal of Science, Volume 28, No Is (2012) Pages 35-40 - Conference papers, the 7th National Conference on Optics and spectroscopy; Ho Chi Minh City 26-29/11/2012 - Conference papers, 4/10/2012 sc ie n tific conference on Physics, Hus, V N U , H aN oi I PHƯƠNG PHÁP ĐÒNG B ộ M ODE ĐẺ TẠO LASER XUNG c ự c NGẮN 1.1 Nguyên lý tạo xung cực ngắn 1.1.1 Sự đồng mode Cường độ trường tổng cộng E (t) tia Laser chồng chập cường độ M dao động riêng mode trục E (t) = z ~ m2 Ề eivm+K liệu vêà lý thuyết thực nghiệm (bài báo, sách vờ ) 1.1 Thu thập tài liệu lý thuyết thực nghiệm chung Laser xung cực ngan ứng dụng sách báo tạp chí, trang Internet - Trịnh Đình Chiến 1.2 Nghiên cứu phương pháp tạo xung cực ngắn Đặc biệt ý ữhưcmg pháp mode - locking để tạo xung cực ngăn - Giang Mạnh Khôi 1.3 Khảo sát Laser màu xung liên tục Laser màu khóa mode chủ động, bơm đồng đặc biệt khóa mode bị động - Đinh Xuân Khoa 06/ 2011 đ ến 9/ 2011 1.4 Khảo sát Laser màu danơ ỉ ° vàng, khóa mode bị động băng va chạm xung CPM (Colliding Pulse mode - Locking), hình thành xung cực ngắn Laser màu CPM Tìm kết ảnh hưởng chirp buồng cộng hưởng laser CPM Các báo khoa học, luận văn, luận án khóa luận Nội dung 2: Ảnh hưởng chirp đối vớí nén xung mở rộng xung sána truyền qua môi trường hấp thụ môi trường khuếch đại buồng cộng hường Laser CPM 60 Khảo sát nguồn chirp, trình Trinh Đình Chiên 2011 Bùi Xuân Kiên tạo chirp trinh bù trừ chirp 2 Ảnh hưởng chirp 12 nén xung mở rộng xung sáng truyền qua môi trường khuếch đại trons buồng cộng hường cùa Laser CPM 11 09/ Giang Manh Khôi đên 4/ 2012 2.3 Ảnh hưởng chirp nén xung mở rộng xung sána truyền qua môi trường hấp thụ buồng cộng hưởng Laser CPM 12 4.Ảnh hường chirp nén xung mở rộng xung sáng truyền qua môi trường hấp thụ môi trường hoạt chất buồng cộng hường Laser CPM 16 5.Nén xung buồng cộng hưởng Laser 12 2 04/ Và nhóm NCS HYCH 2012 đến 12/ 2012 N ộ i dung 3: Tìm kết ảnh hưởng chirp nên dạng xung sáng tru y ề n q u a s ợ i quang đon mode Các báo khoa học, luận án, luận văn, khóa luận Xác đinh điều kiện tối ưu tạo xung cực ngắn có khả ứng dụng để tăng tốc độ truyền tin thông tin quang sợi 38 3.1 Khào sát vè suy hao tán sắc tronơ thông tin quang sợi 3.2 Sự bù trừ tán sắc bù trừ tự biến điện pha SPM (Self - phase modulation) thông tin Soliton 3.3 Ảnh hưởng chirp tần số nén, dãn xung sáng truyền qua sợi quang đơn mode 12 3.4 Xác định điều kiện tối ưu tạo xung cực ngắn có khả năns ứng dụng đê tăng tốc độ truyển ‘tin thông tin quang sợi 10 Trịnh Đ ìn h Chiến Bùi Xuân Kiên 02/ 2012 đến G ia n g Mạnh Khôi 02/ 2013 Và nhóm NCS HVCH N ộ i dung 4: Các hoạt độna tổ chức hoạt động hỗ trợ khác Báo cáo tổng hợp đề tài, nghiệm thu đề tài Nghiên cửu cứu, đánh giá kết thu tiến hành xeemina, viết báo cáo khoa học báo khoa học, báo cáo tổng kết nghiệm-thu đề tài hoạt động khác 44 4.1 Hội thảo khoa học, viết báo cáo tổng kết, nghiệm thu 20 4.2 Văn phòng phẩm, in ấn, internet 12 4.3 Thanh toán tiền điện, nước 4% 6,0 4.4 Quản lý phí 4% 6,0 T ổ n g k i n h phí: Trị nil Đình Chiến 02/ 2013 nhóm 06/ 2013 ISOTr * G h i n h ữ n g c n h â n có tê n tạ i M ụ c n g h iên c ứ u sinh, h ọ c viên cao h ọ c tham g ia 12 đến I I I H Ì N H T H Ú C S Ả N P Ỉ Ĩ Ẳ M K H O A H Ọ C C Ủ A Đ È T À I 20 Cấu trúc dự kiến báo cáo kết đề tài Phan A: Báo cáo tóm tắt (đề tài, mã số cán tham gia, mục tiêu nội dung nghiên cứu, kết quà đạt được.sản phẩm, sử dụng kinh phí ) Phần B: (Phần báo cáo) gồm có (I: Mở đầu; II:Phương pháp nghiên cứu; III: Các kết thảo luận; IV: Kết luận, lời cảm ơn, tài liệu tham khảo, phụ lụccác báo báo cáo'khoa học) 21 Bài báo, báo cáo, sách chuyên khảo: Số báo đăng tạp chí quốc gia : Số báo cáo khoa học, hội nghị khoa học nước: Số báo cáo khoa học, hội nghị khoa học quốc tế Sách chuyên khảo sản phẩm khác dự kiến cơng bố: Một giáo ừình cho sinh viên học viên cao học ST T Tên sản phẩm ( dự k iế n ) Nội dung, yêu cầu khoa học cẩn đạt Dự kiến noi cơng bố (Tạp chí, Nhà xuất bản) Chi - 02 báo tạp chí chuyên ngành Nhận đãng Tạp ch í VNU hay Tạp chí Corrưnu in physics - 02 báo cáo H ộ i nghị Nhận báo cáo, in k h o a h ọ c q u ố c g ia P roceed in gs 22 Phương pháp; Tiêu chuẩn; Quy phạm; Phân mềm máy tính; Bản vẽ thiết kế; Quy trình công; Dghệ; Sơ đo, đồ; s ố liệu, C sở dử liệu; Báo cáo phân tích; Tài liệu dự báo (phương pháp:, quy trình, mơ hình, ); Đ e n , q u i h o c h ; L u ậ n c h ứ n g k i n h t ế - k ỹ t h u ậ t v c c s ả n p h ẩ m k h c ST T Tên sản phẩm ( dự k iế n ) « Yêu cầu khoa học Ghi 13 Tên sản phẩm cụ thể tiêu chất lưọng chủ yếu sản phẩm Mức chất lượng cần đạt Đon vi đo Mẩu tuong tợ (theo tiêu chuân nhất) Trong nước Thế giới Dự kiến số lượng/quy mô sản phẩm tạo H g 23 Sản phâm công nghệ Man (m odel, m aket); Sản phẩm (làhànghố, cóthểđượctiêuthụtrênthị trường); Vật liệu; Thiết bị, máy móc; Dây chuyền cơng nghệ loại khác; ỏ 24 Sản phẩm dự kiến đăng ký bảo hộ quyền sở hữu cơng nghiệp, giải pháp hữu ích, sáng chế 25 Sản phẩm đào tạo ST T Cấp đào tạo số lmỵng Nhiệm vụ giao liên quan đến đề tàỉ Ghi (Dự kiến kinh phí) Đ.vị: Tr đồng - Tiến sỹ 01 10 - Thạc sỹ 03 9’5 - Cử nhân 03 n 26 C ác sản phâm khác ( G hi rõ:Hợpđông, chỉnhsách ) IV KHẢ NĂNGỦNG DỤNG VÀTÁC ĐỘNG CỦA KÉT QUẢ NGHIÊN c u 27 - -Khả ứng dụng kết nghiên cún 27.1 Khả năngứngdụngtronglĩnhvựcđào tạo, nghiêncímkhoahọc &cơngnghệ, chínhsách, qn lý Ket nghiên cún ứng dụns làni tài liệu tham khảo bổ ích cho nghiên cứu lý thuyễt thực nghiệm Laser xung cực ngắn, cho việc giảng dạy, đào tạo lĩnh vực Laser xung cực nigắn thông tin quang sợi lĩnh vực khác có liên quan 27.2 Khảnăngứngdụngtrongthựctiễn(phát triềnkinhtế-XH , sảnxuất hànghóa ) 27.3 KhảnăngliêndoanhH ênkết với cácdoanhnghiệptrongquátrìnhnghiêncứu 14 28 - P h m vi v đ ịa c h ỉ ( d ụ k iế n ) ứ n g d ụ n g c c k ế í q u ả c ủ a đ ề tà i + Nâng cao trình độ cho cán nghiên círu, giảng dạy + Góp phần đẩy mạnh hướng nghiên cứu ứng dụng cùa laser xung cực ngắn môn Việt Nam nói chung + Phục vụ cho cơns tác đào tạo đại học sau đại học chuyên ngành Quang học lượng tử + ứng dụng lĩnh vực nghiên cứu laser xung cực ngắn thông tin quang 29 Tác động lọi ích mang lại kết nghiên cứu 29 1Đối với lĩnhvựcKH&CNcóliênquan (ỉ\'éií nhữngdựkiếnđóng góp vào lĩnhvực khoa học cơngnghệ ởtrongnước quốc tế, đóng góp m ới, mởra hướngnghiêncírumới thơngqua cơng trìnhcơngbốởtrong ngồi nước) + Nghiên cứu làm sáng tỏ ảnh hưởng chirp tần số thông số xung dạng xung truyền qua môi trường phi tuyến 29 Đối với kinh tế - xã hội bào vệ môi trường (Nẽunhữngtácđộngdựkiếncủakết quảnghiêncứuđối vớixãhội:đónggópchoviệcxâyd\mg chủtrương, chínhsách, phápluật hoặccótácđộnglàmchuyểnbiếnnhậnthứccủaxãhội, sụphát triềnkinhtếxãhội vàbàovệ mơi trường) 29.3Đổi với tổchứcchủtrì vờcáccơsởímgdụngkết qnghiêncứu ( Đối với cóc đơnvị tồ c h ứ c thuộc ĐH QGchú V tớ i: nângcaotrình năn° lựccánhộkhoah ọ c cán bộgiảngdạy, cánbộquảnlý; tăngcường thiết bị ) + N âng cao trình độ cho cán nghiên cứu cán giảng dạy, góp phần thúc đẩy hướng nghiên cứu ứng dụng laser xung cực ngán môn Quang học Lượng tử phục vụ cho công tác đào tạ o đại học sau đại học cùa mơn có chất lượng cao ' K in h p h í v c c n g u n lự c k h c m đ ề t i c ó th ể đ e m lạ i V KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐÈ TÀI Tổng kinh plúthực đề tà i: 150 (triệuđồng) - PhâiQ bổ kiĩih phí: Đơn vị tính: Triệu đồng TT Kinh phí Nội dung N ăm íh ứ — — Xây dụng đê cuxrag chi tiêí Thu thập viết tống quan tài liệu Thu thập tư liệu (mua, thuê) D ị c h t i l i ệ u t h a m k h ả o ( s ô t r a n g X đ n g i á) V i ê t t ô n g q u a n t li ệu Đ i ê u í r a , k h ả o s t , t h í n g h i ệ m , t h u t h ậ p sô liệ u , a ♦A n g h iê n cứu C h i phí tàu xe, cơng tác phí 15 Năm thứ C h i p h í th u ê m n 45 43 10 12,5 C hi phí hoạt độn g c h u y ê n m ô n C h i phí cho đào tạo ( C h i p h í th u ê m n N C S , h ọ c v i ê n CCIO h ọ c P h ù h ợ p v i m ụ c 25) Thuê, mua sắm trang thiết bị, nguyên vật liệu Thuê trang thiêt bị Mua trang thiêt bị Mua nguyên vật liệu, cây, Hội thảo khoa học, viết báo cáo tổng kết, nghiệm thu 10 Hội thảo Viểt báo cáo t ổ n g kết N g h iệ m thu Chi khác 10 14,5 70 80 Mua văn phòng phâm In ân, photocopy Q u ả n lý p h í Tơng kinh phí N gày N gày tháng năm 2011 Nguòi viết thuyết minh đề cương (Họ, tên, chữ ký) thán ° năm 2011 Thủ trưỏng Đon vị , T~Jkv, đong dấu) A0Ụ ộV /^ r r < ể ỷ / TrưÙng eMÓ Wlto T8ƯỎNS ể Ỉ Ị ° A ’■ h o c PG S T S Trịnh Đ ình Chiến 0XỈaij&rL' i(vư w ỵ P H Ê D U Y Ệ T C Ử A G IÁ M Đ Ổ C Đ H Q G H N f V \ t — — l7 ^'■'-GS.-TSKH Vũ M in h Gian, 16 P H Ụ L Ụ C - G i ả i t r ì n h k i n h p h í c c k h o ả n chi ST T Nội dung Tổng (Tr.đ) Xây dựng đề cư