(LUẬN VĂN THẠC SĨ) Nghiên cứu quá trình Mode Lock trong Laser sợi trên cơ sở vật liệu quang tử cấu trúc NaNô

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẶNG HỒNG LONG NGHIÊN CỨU Q TRÌNH MODE-LOCK TRONG LASER SỢI TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU QUANG TỬ CẤU TRÚC NANƠ Ngành: Khoa học Cơng nghệ Nanơ Chun ngành: Vật liệu Linh kiện nanô Mã số: LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM VĂN HỘI HÀ NỘI – 2005 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Trang Mở đầu Chƣơng 1: Laser sợi pha tạp Erbium .3 1.1 Sự khuếch đại quang sợi 1.1.1 Giản đồ mức lượng 1.1.2 Các phương trình tốc độ 1.1.3 Các tính chất khuếch đại quang .11 1.2 Laser sợi 13 1.2.1 Ngưỡng phát laser 13 1.2.2 Công suất laser hiệu suất chuyển đổi 16 1.3 Hiệu ứng nồng độ cao 20 Chƣơng 2: Phƣơng pháp mode-lock .24 2.1 Mở đầu 24 2.2 Nguyên lý hoạt động chế độ mode-lock .27 2.3 Các phƣơng pháp mode-lock .32 2.3.1 Phương pháp mode-lock chủ động 32 2.3.2 Phương pháp mode-lock bị động 36 2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng tới trình mode-lock laser sợi .37 Chƣơng 3: Kỹ thuật thực nghiệm 40 3.1 Xây dựng hệ thí nghiệm .40 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.2 Các vật liệu thiết bị dùng thí nghiệm 44 3.2.1 Sợi quang pha tạp Er nồng độ cao .44 3.2.2 Bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA) 45 3.2.3 Chƣơng Các thiết bị khác .49 4: Kết nghiên cứu thảo luận 50 4.1 Nghiên cứu xạ laser laser sợi 50 4.2 Nghiên cứu trình mode-lock sợi 52 4.2.1 Đặc điểm vể phổ xạ 52 4.2.2 Đặc điểm tần số dao động laser buồng cộng hưởng .53 4.2.3 Đặc điểm dạng xung laser 58 Kết luận 62 Các cơng trình tác giả có liên quan đến luận án Tài liệu tham khảo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Ngay sau laser đời vào năm 1960 người ta quan tâm đến việc phát xung quang học ngắn Sự phát minh phương pháp mode -lock vào khoảng cuối năm 70 tạo xung có thời gian cỡ nano giây Ngày vật lý kỹ thuật phát xung laser ngắn phát triển mạnh mẽ thu nhiều thành tựu Laser xung cực ngắn ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, khoa học lẫn công nghiệp Giá trị xung laser cực ngắn nằm đặc tính thời gian tần số chúng Trong phạm vi thời gian, xung laser có cường độ lớn khoảng thời gian cực nhỏ lên đến femto giây Trong phạm vi tần số, đoàn xung tạo sau thực mode-lock bao gồm phổ rộng mode cách có mối quan hệ pha chặt chẽ Laser xung cực ngắn có khả thăm dị tự nhiên đến thang đo thời gian cỡ femto giây, cho phép giải lượng lớn nghiên cứu phản ứng hoá học, sinh học, vật lý tốc độ cao Chẳng hạn laser có khả khởi động điều khiển phản ứng hoá học tốc độ cao, nghiên cứu trình tĩnh tượng biến đổi, giải động lực học phân tử, khảo sát tương tác ánh sáng vật chất đồng thời laser xung femto giây có ứng dụng lớn thiết bị xác sử dụng y tế Đây lĩnh vực khoa học đại, phát triển giới suốt thập kỷ qua Những ứng dụng tiềm nằm lĩnh vực thông tin, q trình xử lý tín hiệu điện tử tốc độ cao Trong lĩnh vực tần số, phổ rộng mode cách sử dụng thước đo tần số phía đồng thời sử dụng cầu tần số để nỗi vùng tần số xa Chính vậy, người ta mong muốn tạo laser xung cực ngắn Hiện chất bán dẫn có cấu trúc nanô ion đất ( Er3+-, Nd3+ , ) pha tạp thuỷ tinh Silica thuộc lớp vật liệu quang quan tâm nghiên cứu đặc tính ưu việt Qua nghiên cứu sợi quang pha tạp Erbium cho thấy khả tạo hiệu ứng khuếch đại vùng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com bước sóng 1530-1570nm thuộc cửa sổ thứ hai hệ thống thông tin quang Với mong muốn nâng cao hiệu suất giảm chiều dài khuếch đại sợi laser sợi, người ta tìm cách tăng nồng độ pha tạp dẫn đến tượng tụ đám gây nên số hiệu ứng bất lợi nhiên chúng dần khắc phục Các chất bán dẫn cấu trúc nanơ có đặc tính đặc biệt mà cấu trúc ba chiều (bán dẫn khối) khơng có Các vật liệu giúp tạo linh kiện, thiết bị dựa ngun tắc hồn tồn mới, mang tính cách mạng công nghệ vi điện tử, quang phi tuyến nhiều lĩnh vực khoa học, kỹ thuật khác Kết hợp ưu điểm ứng dụng lớn laser xung ngắn, luận văn thực với mục đích nghiên cứu đặc tính laser sợi pha tạp Erbium phương pháp mode-lock cho laser sợi sở vật liệu quang tử cấu trúc nanô Nội dung luận văn phần mở đầu kết luận chia thành chương: Chƣơng 1: Trình bày sở lý thuyết laser sợi Qua tìm hiểu tính chất đặc trưng chủ yếu laser sợi pha tạp Erbium Chƣơng 2: Nói nguyên lý phương pháp tiến hành mode-lock cho laser nói chung laser sợi nói riêng Ngồi yếu tố ảnh hưởng tới trình mode-lock cho laser sợi pha tạp Erbium đề cập đến Chƣơng 3: Chương trình bày phần kỹ thuật thực nghiệm: cách xây dựng hệ thí nghiệm, vấn đề vật lý kỹ thuật liên quan trực tiếp đồng thời tìm hiểu số vật liệu quang tử cấu trúc nanô, thiết bị sử dụng trình thí nghiệm Chƣơng 4: Kết thí nghiệm thảo luận Chương phân tích q trình vật lý, đặc tính phổ xạ, tần số dạng xung laser Kết thu chương cho thấy phù hợp tính tốn lý thuyết, lý thuyết giải thích thực nghiệm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo Chương LASER SỢI PHA TẠP ERBIUM Laser bao gồm ba phận hoạt chất, buồng cộng hưởng phận kích thích hay bơm [5] Sợi pha tạp hoạt chất dùng laser sợi, nguồn bơm laser bán dẫn có bước sóng thích hợp Laser sợi có số cấu hình khác dạng buồng cộng hưởng vịng (hình 1.1a) buồng cộng hưởng Fabry-Ferot tạo hai gương (hình 1.1b) Sợi pha Couplertạp Coupler Bơm Laser Gương Bơm (a) Gương Sợi pha tạp Laser (b) Hình 1.1 Sơ đồ cấu hình laser sợi buồng cộng hưởng dạng vịng (a) buồng cộng hưởng Fabry-Perot tạo hai gương (b) Trong chương xây dựng mơ hình tốn học cụ thể cho laser sợi Đầu tiên xét đến khuếch đại quang sợi, từ rút biểu thức giải tích cho hệ số khuếch đại sở để tính tốn q trình phát laser: ngưỡng bơm, công suất laser ra, hiệu suất chuyển đổi Mơ hình áp dụng cho loại sợi pha tạp kiểu đơn mode, chiết suất nhảy bậc chất pha tạp pha tạp vùng lõi với nồng độ đồng toàn sợi 1.1 Sự khuếch đại quang sợi 1.1.1 Giản đồ mức lƣợng (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo Với khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium, cách đơn giản xét khuếch đại hệ mức Hầu hết đặc trưng quan trọng khuếch đại thu qua mơ hình hệ mức [11] Xét hệ mức hình vẽ với:  Mức mức (ion mức gọi trạng thái bản)  Mức mức siêu bền (ion mức gọi trạng thái kích thích)  Mức mức trung gian (tương đương với mức hấp thụ photon bơm gọi dải bơm) Trong cấu trúc mức lượng Er 3+ mức 1, tương ứng mức I15/2 , I13/2 4I11/2 [7] Sự hấp thụ photon bơm từ trạng thái kích thích Dải bơm R24 Sự hấp thụ photon bơm từ trạng thái R13 Trạng thái kích thích Sự hấp thụ photon tín hiệu Sự xạ photon tín hiệu Trạng thái Hình 1.2 Sơ đồ hệ ba mức lượng Photon bơm bị hấp thụ ion mức nhảy lên mức Do mức có thời gian sống ngắn nên ion phân rã cách nhanh chóng khơng xạ xuống mức Từ mức điện tử chuyển dời xuống mức đồng thời xạ photon tự phát photon kích thích Bức xạ tự phát đặc trưng thời gian sống tự phát ụ2 xạ kích thích đặc trưng tiết diện hiệu dụng úe Photon tín hiệu bị hấp thụ từ trạng thái (gọi tắt GSA: Signal (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo photon ground state absorption) từ mức lên mức đặc trưng tiết diện hấp thụ hiệu dụng úa Trong trường hợp lý tưởng hệ laser ba mức tỷ số ós = úa /ú e đơn vị Tuy nhiên thuỷ tinh silica pha tạp Erbium mức (tương ứng mức I15/2 4I13/2 ) có tách mức Stark Do bước sóng tín hiệu tiết diện hấp thụ xạ hiệu dụng nói chung khơng tỷ số ós khơng phải ln đơn vị Tỷ số phụ thuộc vào bước sóng tín hiệu quan sát thực nghiệm laser sợi pha tạp Erbium [16] Tỷ số ó s thơng số quan trọng nhận giá trị dương tuỳ ý Trong trường hợp đặc biệt ós = tương ứng với hệ tuý ba mức, ós = tương ứng với hệ tuý bốn mức Trong số laser photon bơm bị hấp thụ từ mức lên mức Đây chế hấp thụ photon bơm từ trạng thái kích thích (gọi tắt ESA: Pump excited state absorption) Trong thuỷ tinh pha tạp Er, mức có thời gian sống ngắn phân rã nhanh chóng xuống mức thơng qua xạ đa phonon Sự phân rã quay trở mức kèm theo xạ photon có bước sóng ngắn xảy yếu không đáng kể Do ESA nguyên nhân mát tổng cộng photon bơm hồn tồn khơng làm suy giảm độ tích luỹ mức laser Do q trình tính tốn thuỷ tinh pha tạp Er phải tính đến ESA, nhiên bỏ qua xạ từ mức xuống mức [9] 1.1.2 Các phƣơng trình tốc độ Khuếch đại quang laser sợi nghịch đảo độ tích luỹ diễn tả tốn học xác thơng qua phương trình tốc độ [11] Các phương trình mô tả mối quan hệ mật độ photon bơm photon tín hiệu vói đ ộ tích luỹ Ni mức lượng thứ i Vói giả thiết thời gian sống ụ3, ụ4 mức mức nhỏ nhiều so với thời gian sống ụ2 mức kéo theo độ tích luỹ N3 N4 bỏ qua độ tích luỹ tồn phần N0, tức N0 ≈ N1+N2 Chúng ta đưa cách dễ dàng phương trình tốc độ cho biểu diễn với N1 N2: (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo N1 N0 N2 N0 Wa We / We / R13 Wa We R13 We / R13 (1.1) Trong R13, Wa We tốc độ chuyển dời hình định nghĩa R13 = ú pIp/hớp, Wa = ú aIs/hớs We = úeIs/hớs úp tiết diện hấp thụ hiệu dụng từ mức lên mức GSA; hớp , hớs lượng photon bơm photon tín hiệu; Ip Is cường độ photon bơm photon tín hiệu Tất hàm theo bán kính sợi vị trí theo chiều dài sợi Hệ toạ độ chọn hệ toạ độ trụ (r, ,z) đặt theo trục sợi vói z = ứng với vị trí đầu sợi mà photon bơm bắt đầu vào Trong hệ toạ độ mật độ lượng chuẩn hoá mode bơm pn(r, ) mode tín hiệu s0 (r, ) là: p n (r , ) rn (r ) cos (n ) s (r , ) s (r ) (1.2) Trong n số ngun mơ tả số kiểu góc phương vị nguồn bơm Các mật độ mode chuẩn hố theo nghĩa lấy tích phân theo bề mặt toàn tiết diện hiệu dụng sợi (từ r = đến ∞) đơn vị Các cường độ Is Ip liên hệ với mật độ mode qua biểu thức: I p (r , , z ) I s (r , z ) Pp (0) p p (r , ) p( z ) (1.3) Ps (0) s (r ) s ( z ) Pp(0) Ps(0) cơng suất bơm cơng suất tín hiệu vị trí z = Các hàm p(z) s(z) biểu diễn biến đổi cơng suất bơm tín hiệu truyền sợi chuẩn hoá cho p(0) = s(0) = Có hai đóng góp làm thay đổi công suất bơm theo chiều dài sợi GSA ESA, chúng làm giảm số lượng photon bơm Do biến đổi Ip(r, ,z) biểu diễn qua công thức: 0 dI p dz r dr d ( p N1 / p N ) I p r dr d (1.4a) 0 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo ú’p tiết diện hiệu dụng ESA Tương tự ta có thay đổi cường độ tín hiệu Is(r,z) chịu ảnh hưởng xạ từ mức xuống mức hấp thụ từ mức lên mức là: 2 dI s r dr d dz ( e N2 a (1.4b) N1 ) I s r dr d 0 Chúng ta giải phương trình để đánh giá kết tín hiệu nhỏ tìm hệ số khuếch đại g0 = ln[s(l)] với l chiều dài sợi Tín hiệu nhỏ có ý nghĩa trường hợp khuếch đại thấp với tín hiệu vào nhỏ trình dao động laser sợi ngưỡng phát Do giả sử bỏ qua cường độ tín hiệu (nghĩa Wa = We = 0) Điều kiện áp dụng cường độ tín hiệu nhỏ nhiều so với cường độ bão hoà h s/ e điểm sợi Thế phương trình (1.1), (1.3) vào (1.4a) sử dụng điều kiện chuẩn hoá pn (r, ) tiết diện cắt sợi dẫn đến phương trình vi phân sau cho p(z): a2 dp dz p N P( z ) p n (r , ) 0 1 ' p( z ) p n (r , ) A r dr d p( z ) p n (r , ) A (1.5) Tích phân theo bán kính thực r = a độ tích luỹ Ni bên ngồi lõi sợi (lời giải tổng quát trường hợp công tua pha tạp khác từ công tua chiết suất nghiên cứu riêng [4]) Các thông số bão hoà ’ cho bởi: p h Pp (0) A p 'p ' h Pp (0) p A (1.6) Sau lấy tích phân theo , phương trình (1.5) viết lại dạng: dp dz p p = ’p/ p Bn ( r , z ) 1 p p( z ) p (1 p) a A0 Bn (r , z )r dr (1.7) Bn(r,z) định nghĩa: 1 Ap ( z )rn (r ) với n = [1 Ap ( z )rn (r )]1 / với n > (1.8) (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo C«ng suÊt (dBm) -10 -20 -30 -40 -50 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 B-íc sãng (nm) Hình 4.3 Sự cạnh tranh mode laser sợi đưa SOA vào buồng cộng hưởng Ban đầu phổ xạ laser chưa ổn định biểu thị hình 4.3 Khi đưa SOA với thơng số trình bày chương kỹ thuật thực nghiệm, dạng công tua khuếch đại cộng với độ nhạy phân cực SOA dẫn tới cạnh chanh mode Sau ổn định, cạnh chanh dẫn đến việc phát bước sóng ưu tiên làm bước sóng phát bị lệch đơi chút so với trường hợp chưa có SOA (hình 4.4) (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo -5 C«ng suÊt (dBm) -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 B-íc sãng (nm) Hình 4.4 Phổ xạ laser đưa SOA vào buồng cộng hưởng Sự thay đổi bước sóng giải thích dựa vào dạng đườ ng cong khuếch đại SOA (hình 4.5a) phổ ASE (hay phổ khuếch đại xạ tự phát) sợi quang pha tạp Er (hình 4.5b) Đầu tiên chưa có SOA, đỉnh phổ ASE sợi quang pha tạp Er nằm vùng 1560nm Điều dẫn tới hệ số khuếch đại -30 -32 -5 -34 -10 -36 C«ng suÊt (dBm) C«ng suÊt (dBm) vùng lớn laser sợi xạ vùng bước sóng -15 -20 -25 -30 -38 -40 -42 -44 -46 -35 -48 -40 -50 -45 1460 1480 1500 1520 1540 1560 1580 1600 -52 1480 1500 B-íc sãng (nm) 1520 1540 1560 1580 1600 1620 B-íc sãng (nm) Hình 4.5 Phổ khuếch đại SOA (a) phổ ASE sợi quang pha tạp Er (b) (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo Tuy nhiên, đưa SOA vào buồng cộng hưởng, phổ khuếch đại SOA lại có đỉnh nằm vùng 1530nm Như khuếch đại tổng hợp lúc bị nghiêng vùng bước sóng ngắn xạ laser bị dịch chuyển vùng bước sóng ngắn tương ứng Trong q trình thực mode-lock laser tần số ngồi phổ xạ laser hồn tồn khơng thay đổi độc lập với tần số điều biến Nó có tác dụng làm thay đổi dạng phân giải xung theo thời gian, nghĩa xung phát xung hay liên tục tuỳ theo tần số thích hợp mà ta nghiên cứu sau 4.2.2 Đặc điểm tần số dao động laser buồng cộng hƣởng Chúng tơi tiếp tục sử dụng máy phát xung có tần số điều chỉnh để tạo xung dạng hình sin biên độ ±500mV áp đặt vào SOA Điện áp gây dòng điện biến điệu dạng hình sin biên độ ±100mA dịng chiều 300mA SOA dẫn tới làm thay đồi hệ số khuếch đại SOA Hình 4.4 dạng xung áp đặt vào SOA tần số 100MHz Hình 4.4 Xung hình sin áp đặt vào SOA tần số 100MHz Kết đo mode dao động laser máy phổ tần số thay đổi tần số xung từ 0Mhz đến 300Mhz cho thấy xung có giá trị tần số thích hợp tượng mode-lock xảy Dao động cưỡng từ máy phát (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo xung đặt vào ép tất mode đao động pha laser có tần số dao động đạt cực đại tần số mà ta áp đặt Hình 4.5 cho thấy tần số laser bị “hỗn loạn” tần số áp đặt máy phát xung vào SOA không thích hợp Cụ thể trƣờng hợp tần số máy phát 75 MHz -30 C«ng suÊt (dBm) -40 -50 -60 -70 -80 60 80 100 120 140 TÇn sè (MHz) Hình 4.5 Phổ tần số dao động laser tần số áp đặt 75Mhz Hình 4.6 trình bày hầu hết tần số dao động laser mà mode-lock trình thí nghiệm Các tần số có giá trị số nguyên lần Äớ khoảng cách hai dao động liên tiếp laser buồng cộng hưởng trường hợp chưa mode-lock Kết hồn tồn phù hợp với lý thuyết q trình mode-lock Số nguyên N lần với tần số mode-lock 15.6; 31.3; 54.7; 62.5; 70.3; 109.4; 117.2; 132.8; 140.6; 148.4; 156.3; 164.1; 203.1; 210.9; 218.8; 226.6; 234.5; 242.2 250.0MHz tương ứng 2; 4; 7; 8; 9; 14; 15; 17; 18; 19; 20; 21; 26; 27; 28; 29; 31 32 (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo -35 -40 15.7Mhz -40 -50 -50 -55 -55 -60 -60 -65 -65 -70 -70 -75 -75 -80 -80 10 20 30 40 50 -45 10 20 30 40 -45 54.7Mhz -50 -55 -55 -60 -60 -65 -65 -70 -70 -75 -75 50 62.5Mhz -50 -80 -80 20 Công suất (dBm) 31.3Mhz -45 -45 40 60 80 100 70.3Mhz -45 20 40 60 80 100 109.4Mhz -30 -50 -40 -55 -60 -50 -65 -60 -70 -70 -75 -80 -80 50 60 70 80 90 80 90 100 110 120 130 140 150 -30 -40 117.2Mhz -40 132.8Mhz -50 -50 -60 -60 -70 -70 -80 -80 80 90 100 110 120 130 140 100 150 120 130 140 150 160 170 180 -40 -40 140.6Mhz -45 148.4Mhz -45 -50 -50 -55 -55 -60 -60 -65 -65 -70 -70 -75 -75 -80 -80 120 110 130 140 150 160 130 140 150 160 170 180 190 200 Tần số (MHz) (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo -50 156.3Mhz -50 164.1Mhz -55 -55 -60 -60 -65 -65 -70 -70 -75 -75 -80 -80 140 150 160 170 180 190 140 200 150 160 170 180 190 200 -45 -55 -50 203.1Mhz -60 210.9Mhz -55 -60 -65 -65 -70 -70 -75 -75 -80 Công suất (dBm) -80 180 190 -45 200 210 220 230 240 -85 180 250 200 -50 218.8Mhz -50 190 210 220 230 240 250 230 240 250 226.6Mhz -55 -55 -60 -60 -65 -65 -70 -70 -75 -75 -80 -85 180 -80 190 200 210 220 230 240 250 180 200 210 220 -55 234.5Mhz -55 190 242.2Mhz -60 -60 -65 -65 -70 -70 -75 -75 -80 -80 180 190 200 210 220 230 240 250 200 220 240 260 280 300 -55 250.0Mhz -60 -65 -70 -75 -80 200 220 240 260 280 300 Tần số (MHz) Hình 4.6 Các mode dao động laser sợi mode-lock tần số 15.6; 31.3; 54.7; 62.5; 70.3; 109.4; 117.2; 132.8; 140.6; 148.4; 156.3; 164.1; 203.1; 210.9; 218.8; 226.6; 234.5; 242.2 250.0MHz (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo Chúng ta thấy tần số bị mode-lock có cường độ khác tỷ lệ chúng so với mode khác cạnh hồn tồn khác Điều giải thích lý thuyết sau: mode dao động laser buồ ng cộng hưởng phải nằm cơng tua khuếch đại (hình 4.7) Như mode nằm gần đỉnh công tua khuếch đại mạnh Những mode nằm xa cơng tua khuếch đại yếu chí xa trình mode-lock khơng có tác dụng cường độ lúc yếu Các mode dao động laser c/2L Công tua khuếch đại Các mode laser chịu ảnh hưởng cơng tua khuếch đại Hình 4.7 Các mode dao động laser ảnh hưởng cơng tua khuếch đại Trong thí nghiệm mode dao động lớn mà mode -lock tần số 109.4MHz Cường độ mode so với mode bên cạnh lớn đến 30dB (tương đương với lớn gấp 1000 lần) Đây tỷ lệ cường độ lớn mà thu hầu hết toàn lượng mode khác tập trung vào mode bị mode-lock (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo -30 C«ng suÊt (dBm) -40 ~30dB -50 -60 -70 -80 80 90 100 110 120 130 140 150 TÇn sè (MHz) Hình 4.8 Laser hoạt động tần số mode-lock 109.4MHz Tiếp theo nghiên cứu hình dạng xung laser sau modelock, qua thấy biến đổi xung so với xung vào mà ta áp đặt 4.2.3 Đặc điểm dạng xung laser Laser sau qua biến đổi quang điện đưa vào máy dao động ký số để thị dạng xung Chúng tơi tiến hành thí nghiệm ba trường hợp:  Trước mode-lock  Đang trình mode-lock  Laser mode-lock Hình 4.9 dạng xung laser trước tiến hành mode-lock Chúng ta thấy xung dao động ký có dạng Đó khơng có mối quan hệ pha mode dao động, pha dao động cách ngẫu nhiên độc lập theo thời gian (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo Hình 4.9 Dạng xung laser chưa mode-lock Khi bắt đầu sử dụng máy phát xung thay đổi tần số áp đặt vào SOA thấy biến đổi dạng xung Ban đầu tần số má y phát chưa thích hợp tức chưa số nguyên lần độ rộng Äớ hai mode dao động liên tiếp laser chưa phát xung bị chịu ảnh hưởng tần số áp đặt thể hình 4.10 Hình 4.11 trình bày xung laser tần số máy phát 109MHz gần với tần số thích hợp 109.4MHz trình biến đổi tần số vể tần số mode-lock Tuy chưa đạt đến trạng thái mode-lock xung so với xung áp đặt bị “bóp méo” co lại có tần số lặp lại tần số áp đặt Tại tần số mà chúng tơi mode-lock dạng xung bị co lại cách tối đa Về mặt lý thuyết mode-lock trường hợp hồn hảo laser xung liên tiếp cách nhau, khoảng cách hai xung liên tiếp tần số điều biến vị trí xung nằm tương ứng với vị trí maximum xung điều biến Tuy kết thực nghiệm chưa thực hoàn hảo (hình 4.10) cho thấy vị trí đỉnh xung “nén” xung so với xung điều biến thể mặt bước đầu thực thành cơng việc khố mode cho laser sợi (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo Xung điều biến Xung laser Hình 4.10 Dạng xung laser tần số điều biến chưa thích hợp giá trị 106MHz Xung điều biến Xung laser Hình 4.11 Dạng xung laser tần số điều biếnt 109MHz gần với tần số mode-lock 109.4MHz Xung điều biến Xung laser (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo Hình 4.10 Dạng xung laser mode-lock tần số 109.4MHz KẾT LUẬN Hiện laser sợi sở sợi dẫn quang pha tạp đất ln quan tâm phịng thí nghiệm thơng tin quang giới ưu điểm bật so với loại laser khác như: hiệu suất chuyển đổi lượng bơm – lượng phát laser cao, cấu hình hốc cộng hưởng đa dạng ảnh hưởng dao động học, nguồn bơm dùng laser bán dẫn có độ bền cao Các vật liệu quang tử kiểu sợi pha tạp Er nồng độ cao, vật liệu bán dẫn cấu trúc nanơ với đặc tính hẳn so với vật liệu thông thường tạo linh kiện, thiết bị mang tính chất đột phá Trong luận văn này, với mục đích nghiên cứu trình mode-lock laser sợi pha tạp Erbium sở vật liệu quang tử cấu trúc nanô điều kiện thực nghiệm cụ thể Việt Nam, chúng tơi thu kết sau đây: Đã tìm hiểu tính chất đặc trưng chủ yếu laser sợi pha tạp Erbium, phương pháp mode-lock kỹ thuật thực mode-lock cho laser Tìm hiểu đặc tính vật liệu quang tử cấu trúc nanơ sử dụng q trình thí nghiệm như: phát xạ chuyển đổi ngược vùng xanh ion Er hiệu ứng nồng độ cao quan sát thấy, tìm hiểu cơng nghệ phủ màng chống phản xạ cho SOA ứng dụng với cấu trúc lớp TiO2/SiO2 sử dụng kỹ thuật bốc chùm điện tử chân không Xây dựng hệ laser sợi với buồng cộng hưởng vòng, đo phổ xạ phổ tần số dao động laser qua thấy phù hợp với lý thuyết tìm hiểu laser sợi Tính chiều dài quang học buồng cộng (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo hưởng thông qua khoảng cách Äớ mode dao động cách Đã mode-lock thành công cho laser sợi Khảo sát đặc tính phổ, tần số dao động laser nén xung so với xung điều biến ban đầu:  Thấy cạnh tranh mode laser cho SOA vào buồng cộng hưởng ảnh hưởng phân cực, dịch chuyển bước sóng cơng tua khuếch đại SOA phổ ASE sợi quang pha tạp Er  Mode-lock hàng loạt tần số dao động nằm ảnh hưởng công tua khuếch đại tỷ lệ lớn cường độ tần số mode-lock so với tần số bên cạnh lên tới 30dB (tương đương với 1000 lần)  Ảnh hưởng trình mode-lock đến biến dạng xung so với xung điều biến Sự áp đặt hay không áp đặt, đồng hay không đồng tần số biến có ảnh hưởng lớn đến biến dạng xung  Các kết tính tốn lý thuyết giải thích cho thấy trình vật lý, hiệu ứng trình mode-lock như: sử dụng phương pháp mode-lock chủ động, điều kiện tần số mode-lock phải số nguyên lần Äớ khoảng cách hai mode dao động liên tiếp, khác cường độ mode tỷ lệ chúng so với mode bên cạnh ảnh hưởng công tua khuếch đại, dạng xung có đỉnh nằm vị trí cực đại tương ứng xung điều biến Đây kết khả quan cho thấy thành công tiến hành mode lock cho laser sợi Kết có ý nghĩa lớn mặt khoa học mở xu hướng phát triển cho ứng dụng laser sợi – loại laser ln quan tâm phịng thí nghiệm thông tin quang hàng đầu giới (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Dang Hoang Long “Investigation on Characteristics of Erbium-doped Fiber Amplifiers with High Concentration” The first young Vietnamese meeting, Nha Trang-Vietnam, June, 2005 Pham Van Hoi, Pham Thu Nga, Bui Huy, Chu Thi Thu Ha, Hoang Quang Hung, Dang Hoang Long and Nguyen Thu Trang “Research & Manufacturing Photonic Materials and Devices based on Rare -earth doped glasses” The st Vietnam-Korean Symposium on Chemistry and Nanostructure Materials, 18-19 October, 2003 Hà Xuân Vinh, Nguyễn Thu Trang, Đặng Hoàng Long, Bùi Huy, Phạm Văn Hội “Sự phụ thuộc công suất bão hoà khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) vào độ rộng phổ tín hiệu khuếch đại” Hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ VI, Hà Nội, tháng 11-2005 Phạm Văn Hội, Đặng Xuân Cự, Hà Xuân Vinh, Phạm Hồng Tuấn, Đ ặng Hồng Long “Khảo sát so sánh thơng số Khuếch đại quang sở bán dẫn sợi quang pha tạp đất hiếm” Tạp chí KH&KT, CN Quân , 2005 Phạm Văn Hội, Chử Thị Thu Hà, Hoàng Quang Hưng, Nguyễn Thu Trang, Đặng Hoàng Long “Nghiên cứu chế tạo khảo sát laser vi cộng hưởng (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo dạng vòng tròn vật liệu thuỷ tinh silica pha tạp Er nồng độ cao” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, 2005 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Văn Hoàng Trịnh Đình Chiến “Vật lý laser ứng dụng” Hà Nội, (1999) [2] A.Musset and A.Thelen “Multilayer antireflection coatings” Optics Vol 8, pp 203 - 237 (1970) [3] Auston.D.H “Measurement of picosecond pulse shape and background level” Quantum electron, QE – 7.456 (1971) [4] Armitage J R “Three level fiber laser amplifier: A theoretical model” Appl Opt., 27(23), 4831-4836 (1988) [5] B.E.A Saleh and M.C Teich “Fundamental of photonics” Wiley Interscience publication (1991) [6] Claude Rullière “Femtosecond Laser Pulse – Principles and Experiments” Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, pp 53-81 (1998) [7] Emmanuel Desurevire “Erbium Doped Fiber Amplifiers- Principles and Applications” A Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, Inc Newyork (1994) [8] Frigo N.J “Ultrashort pulse propagation in saturable media: a simple physical model” IEEE J.Quantum Electron, QE-19, No.4, 511-519 (1983) (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo (LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo(LUAN.VAN.THAC.SI).Nghien.cuu.qua.trinh.Mode.Lock.trong.Laser.soi.tren.co.so.vat.lieu.quang.tu.cau.truc.NaNo