TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH

Ánh sáng bao gồm các photon mang năng lượng xác định bằng hf trong đó h là hằng số Plank còn f là tần số của ánh sáng

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH Giáo viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Đức Nhân Sinh viên thực hiện : Mai Nguyên Dũng BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NỘI DUNG  Quá trình tán xạ Raman kích thích (SRS)  Ứng dụng SRS khuyếch đại tín hiệu quang  Chương trình mô phỏng QUÁ TRÌNH TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH QUÁ TRÌNH TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH  Lý thuyết tổng quan về tán xạ Raman  Đặc tính của quá trình tán xạ Raman kích thích  Ảnh hưởng của tán xạ Raman kích thích TỔNG QUAN VỀ TÁN XẠ RAMAN BẢN CHẤT CỦA ÁNH SÁNG  Ánh sáng bao gồm các photon mang năng lượng xác định bằng hf trong đó h là hằng số Plank còn f là tần số của ánh sáng  Khi ánh sáng truyền qua môi trường vật chất trong suốt thì phần lớn ánh sáng truyền thẳng và một phần nhỏ bị tán xạ  Môi trường có thể gây ra nhiều loại tán xạ khác nhau như tán xạ Rayleigh, tán xạ Brilloin, tán xạ Raman TỔNG QUAN VỀ TÁN XẠ RAMAN QUÁ TRÌNH TÁN XẠ ÁNH SÁNG  TÁN XẠ ĐÀN HỒI Tán xạ đàn hồi Tán xạ không đàn hồi Trước tương tác Trước tương tác Sau tương tác Sau tương tác Photon tới Photon tán xạ Photon tới Photon tán xạ  TÁN XẠ KHÔNG ĐÀN HỒI TỔNG QUAN VỀ TÁN XẠ RAMAN GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG TÁN XẠ RAMAN  Tán xạ Raman xảy ra khi bơm ánh sáng thích hợp vào trong môi trường sợi quang  Các photon ánh sáng tác động với các phân tử vật chất của môi trường làm phát sinh các photon có tần số khác với tần số của photon tới  Tuỳ thuộc vào tần số của photon sinh ra, tán xạ Raman được phân loại thành tán xạ Stoke và tán xạ phản Stoke TÁN XẠ RAMAN E 1 E 2 Năng lượng Tán xạ Stoke Photon tới E 3 E 1 Photon tán xạ p h ω s h ω v h ω E 2 E 3 Tán xạ phản Stoke Photon tán xạ Photon tới p h ω s h ω v h ω TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH (SRS) TỔNG QUAN VỀ TÁN XẠ RAMAN  Được quan sát bằng thực nghiệm lần đầu tiên vào năm 1962  Tán xạ Raman kích thích xảy ra khi công suất bơm lớn hơn một giá trị công suất ngưỡng.  Sóng Stoke sinh ra cùng truyền với sóng bơm trong sợi quang và được khuyếch đại theo hàm mũ  Công suất sóng bơm bị suy giảm nhanh chóng do hiệu ứng SRS QUÁ TRÌNH TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH QUÁ TRÌNH TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH  Lý thuyết tổng quan về tán xạ Raman  Đặc tính của quá trình tán xạ Raman kích thích  Ảnh hưởng của tán xạ Raman kích thích ĐẶC TÍNH CỦA TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH  Phổ khuyếch đại Raman  Công suất ngưỡng  Tương tác giữa sóng bơm và sóng Stoke ĐẶC TÍNH CỦA TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH ĐẶC TÍNH CỦA TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG BƠM VÀ SÓNG STOKE P p , P s là công suất sóng bơm và sóng Stoke ppps eff R s pp sssp eff Rs PPP A g dz dP PPP A g dz dP α ω ω α −−= −= sp ωω , là tần số sóng bơm và sóng Stoke là các hệ số suy hao của sóng bơm và sóng Stoke R g sp αα , là hệ số khuếch đại Raman [...]... sợi quang Leff là chiều dài hiệu dụng của sợi quang gR là hệ số khuyếch đại Raman QUÁ TRÌNH TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH QUÁ TRÌNH TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH Lý thuyết tổng quan về tán xạ Raman Đặc tính của quá trình tán xạ Raman kích thích Ảnh hưởng của tán xạ Raman kích thích ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA SRS VỚI HỆ THỐNG ĐƠN KÊNH Trong hệ thống đơn kênh, tín hiệu đóng vai trò... CỦA TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH PHỔ KHUYẾCH ĐẠI RAMAN Phổ khuyếch đại Raman của sợi Silic ĐẶC TÍNH CỦA TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH CÔNG SUẤT NGƯỠNG  Ngưỡng Raman là công suất bơm đầu vào sao cho ở đầu ra công suất bơm và công suất Stoke bằng nhau  Pth =16.Aeff/(Leff.gR) Pth là công suất ngưỡng Aeff là diện tích hiệu dụng của sợi quang Leff là chiều dài hiệu dụng của sợi quang gR là hệ số khuyếch đại Raman. .. bằng cách sử dụng nhiều sóng bơm để làm bằng phẳng phổ khuyếch đại Raman Ảnh hưởng của SRS với hệ thống WDM 2 kênh ỨNG DỤNG SRS KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU QUANG ỨNG DỤNG SRS KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU QUANG Bộ khuyếch đại quang Raman hoạt động dựa trên hiệu ứng tán xạ Raman kích thích Trong bộ khuyếch đại quang Raman, một sóng bơm có bước sóng thích hợp được sử dụng để cùng truyền với tín hiệu trong sợi quang... sóng Stoke dẫn đến nhiễu ở đầu thu Nếu công suất tín hiệu lớn hơn công suất ngưỡng Raman, công suất tín hiệu có thể bị suy giảm nhanh chóng do kết quả của SRS Có thể lợi dụng hiệu ứng SRS để khuyếch đại tín hiệu bằng cách sử dụng một sóng bơm thích hợp cùng truyền với tín hiệu trong sợi ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN XẠ RAMAN KÍCH THÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA SRS VỚI HỆ THỐNG WDM Trong hệ thống WDM, các kênh tại bước sóng... phẳng hoặc mở Coupler Coupler rộng phổ khuyếch đại Raman Tín hiệu Tín hiệu được vào khuyếch đại Nguyên lý bơm thuận và bơm ngược ỨNG DỤNG SRS KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU QUANG ƯU ĐIỂM CỦA KHUYẾCH ĐẠI RAMAN Hiện tượng tán xạ Raman luôn tồn tại trong mọi hệ thống sợi quang Phổ khuyếch đại quang Raman của sợi Silic rất rộng và tương đối bằng phẳng Bộ khuyếch đại Raman có thể hoạt động ở những dải tần mà những... cho tín hiệu do kết quả của quá trình tán xạ Raman ỨNG DỤNG SRS KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU QUANG NGUYÊN LÝ BƠM TRONG BỘ KHUYẾCH ĐẠI RAMAN Laser Bước sóng bơm được lựa chọn sao cho độ dịch tần giữa sóng Laser bơvà bơm m tín hiệu nằm trong dải phổ khuyếch đại Raman bơm Sóng bơm có thể được bơm cùng chiều hoặc ngược chiều Bơm ngược Bơm thuận truyền tín hiệu Sợi tăng ích Raman Có thể sử dụng nhiều sóng bơm