Nghiên cú11 bộ tự nén xung kết họp bộ liên kết phi tuyến và sợi quang khuếch đại raman

21 hiệu suất truyền qua liên kết- hệ sốMỞ truyền ĐẦU qua phụ thuộc vào công suất tín hiệu laser vào cho thấy tính lọc lựa Với tính chất lọc lựa này, liên Lý chọn đề tài kết quang có công xem hấp thụ bãođược hòa áp Nhờdụng tính chất hấp thụ Laser suấtmột lớn,hệxung ngắn nhiềutựatrong thựcbão tế hòa nàycứu mà quang[1,2] có thểĐể bị rút ngắn suất đen hàng tỉ Watt để làm nghiên khoaxung học tín hiệu đời sống có công Hơn vật nữa,liệu trở lạitrong đây, nghiên táccứu giả nhiệt Hồ Quang nóng cháy hayhaitạonăm plasma hạch, Quý, khôngChu có Văn Biên, Ngọc Hiếuxung cộng độ đề rộng xuất xung kết hợp bộngắn liên kết đườngLê nàoThị khác nén laser saosựcho càngphi tốttuyến [10với đại laser sợi quang khuếch Raman nén xung 29].bộVíkhuếch dụ, laser có lượng 0,1 Jđại nénthành thànhbộxung có độ rộng nén s, xung, kết tahợp liênđược kết phi tuyến khuếch khoảngBộ 10’12 chúng nhận nguồn ánhvàcóbộcông suấtđại 0,1Laser, tỉ w (100 tác giảTrong Lê Thịcông Ngọc Hiếu đề xuất nghiên quảcác nénxung xunglaser cao, GW) nghệ thông tin quang, chủ cứu yếu cho sử hệ dụng cực nguồn bơm ngoàira,[?] tín hiệu ngắnnhiên, phải phát sử dụng từ laser diode Ngoài cácTrong xung laserđó,cực ngắn yêumạnh cầu phát rathể từ đầu tuyếncông tính nghệ bộquang liên phi sử dụng (xem hình không thiêuratrong phốtuyến phân không giải cao 0) Có nhiều phương pháp nén xung như: biến điệu công suất laser phương pháp chủ động, thụ động, tạo xung laser cỡ ns; phương pháp biến Xunghưởng, nén tạo xung kim cỡ ps; điệu pha hay khóa mode buồng cộng phương pháp dụng buồng cộng hưởng Q thấp nén xung laser Xungsửvào xuống 10-r 100 lần; phương pháp hấp thụ bão hòa kết hợp khuếch đại buồng cộng hưởng rút ngắn xung đến hàng trăm lần Nén xung phương phướng pháp khuếch đại Raman bơm ngược quan tâm nhiều năm gần [6,7,8] Tất phương pháp dựa sở hiệu ứng phi tuyến Hình Hệ nén xung kết hợp liên kết phi tuyến khuếch đại laser trình hoạt động laser, tương tác laser với môi trường [2,9,10,15,19] Gần đây, công trình mình, tác giả Hồ Quang Quý, Nguyễn Thị Như biết, để nén xung sử dụng hai phương pháp, Thanh Tâm cộng đề xuất liên kết quang phi tuyến sở liên kết rút ngắn xung khuếch đại xung, sứ dụng đồng thời cá hai phương sợi quang tuyến tính sợi quang phi tuyến [3] Đặc trưng phi tuyến pháp Do hên kết phi tuyến cho hai tín hiệu đầu có cường độ đỉnh độ rộng xung khác nhau, nên sử dụng hai tín hiệu xung tín hiệu (cần nén), có độ rộng xung hẹp xung bơm, có cường độ mạnh độ rộng xung lớn Neu đưa hai tín hiệu vào sợi quang khuếch đại Raman theo chiều ngược nhau, có xung nén so với xung đầu vào Từ lý trên, đề xuất nội dung nghiên cứu với tên sau: “Nghiên CÚ11 tự nén xung kết họp liên kết phi tuyến sợi quang khuếch đại Raman” Cấu trúc luận văn Chương : Tổng quan hên kết phi tuyến khuếch đại Raman bơm ngược sợi quang 1.1 Bộ liên kết phi tuyến 1.2 Sợi quang khuếch đại Raman bơm ngược 1.3 Kết luận chương Chương : Mô trình tự nén xung hệ liên kết phi tuyến SỢI quang khuếch đại Raman bơm ngược 2.1 Cấu hình, nguyên lý hoạt động hệ tự nén xung hệ liên kết phi tuyến sợi quang khuếch đại Raman bơm ngược 2.2 Các phương trình 1Ĩ1Ô tả trình nén xung 2.3 Mô trình nén xung 2.4 Ket thảo luận: Ket mô xung vào, ra, xung nén, bình luận hệ số nén xung 2.5 Kết luận chương Kết luận chung Chương TỎNG QUAN VÈ Bộ LIÊN KÉT PHI TƯYÉN VÀ KHƯÉCH ĐẠI BƠM RAMAN NGƯỢC TRONG SỢI QUANG 1.1 Bộ liên kết phi tuyến 1.1.1 Cấu tạo liên kết phi tuyến Bộ liên kết phi tuyến gồm có hai sợi quang, sợi thứ có lõi bên môi trường phi tuyến, sợi thứ hai có lõi bên môi trường tuyến tính [3,4] Chỗ tiếp xúc hai sợi gọi chiều dài tương tác, chiều dài ghép hay khu hợp liên hợp Sóng ánh sáng vào cồng vào hai Hình 1.1: Bộ liên kết phi tuyén 1.1.2 Nguyên lý hoạt động liên kết phi tuyển Khi ánh sáng truyền sợi quang qua khu liên kết, ánh sáng truyền từ sợi sang sợi kia, lúc ta nói có ghép mode hai đường dẫn sóng [9] Bộ liên kết phi tuyến dựa ứng khúc xạ phản xạ hình 1.2 Ánh sáng vào từ cống vào sợi tuyến tính đến khu hên kết có phần ánh sáng truyền vào sợi phi tuyến Sau ánh sáng khỏi khu hợp ánh sáng vào sợi quang cổng cổng Để ghép sóng có hiệu quả, tức mức độ chuyển công suất quang từ đường dẫn sóng sợi quang sang đường dẫn sóng sợi quang phải lớn hay tỉ lệ đó, chiều dài khu liên kết phải xác định Chiều dài ghcp phụ thuộc vào yếu tố như: khoảng cách đường dẫn sóng, suất đường dẫn sóng, dạng hình học đường dẫn sóng Tỷ số công suất đầu công suất vào gọi hệ số truyền công suất hên kết Cổng Hình 1.2: Đường ánh sáng hên kết phi tuyến Mặt khác, cường độ tín hiệu quang qua liên kết lớn có khả xuất hiệu ứng phi tuyến hệ hiệu ứng Kerr hiệu ứng tự hội tu, tự tụ tiêu, tự biến điệu pha , ảnh hưởng đen tín hiệu cống Để tránh ảnh hưởng đến tín hiệu quang học tín hiệu quang học vào qua liên kết phi tuyến phải có cường độ nhỏ ngưỡng hiệu ứng phi tuyến đó, tức giá trị cường độ tín hiệu quang học vào đủ để hiệu ứng phi tuyến bắt đầu gây ảnh hưởng đến tín hiệu Tuy nhiên, với hiệu ứng này, ngưỡng cường độ rát lớn 1.1.3 Tỉnh chất rút ngan xung lọc lựa tín hiệu liên kết phi tuyến 1.1.3.1 Phương trình sóng liên kết phi tuyến Ta chọn đường dẫn sóng có kích thước chiết suất cho công suất quang vào thấp truyền vào đường dẫn khác, ngược lại công suất quang vào cao chiết suất đường dẫn sóng phi tuyến biến đổi làm cho công suất nguyên đường dẫn sóng Sự chệch hướng gây tính phi tuyến Kerr sợi phi tuyên dẫn đen thay đổi hệ số truyền qua độ dài xác định hên kết Từ phương trình sóng liên kết [5], biếu diễn biểu thức mô tả mối quan hệ cường độ hai cống cường độ sáng vào Xét sóng có dạng sau : E(x,y,z,f)=ỴjAtự).Fl(x,ỳ).exỊ>ụ(fi>t-Píz)] (1.1) i đó, Fi(x,y) làm hàm phân bố không gian i, số truyền mode, Ai(z) biên độ Ta có chiết suất liên kết phi tuyến xác định [4] : n-(x, ỳ) = nv (x, ỳ) + nị (x, ỳ) + o, yM VVV nị(x,y) = restar/; > — := 2-109; > vtau I; > 10[...]... với và bộ khuếch ngược đề các giá trị khác tuyến nhau của cường độ đại vào ,Raman hệ số bơm khuếch đại trong Ramansợiđ quang rút rađãđược xuấttham một hệ nén ảnh hưởng của các số tự vào hiệu suất nén xung Như vậy, có thể nói kết hợp giải các thức tính ở đầu ra và giữa bộ4 .liên kết Dan phi tuyến và công bộ khuếch đại xung Ramannén bơm ngược sẽ trình cho tabày mộtquy bộ môhiệu phỏng hoạt tự nén tự nén xung. .. rộng xung bơm X, chu kỳ bơm T và các tham số vật liệu như: hệ số suy giảm as a p, tiết diện tán xạ Raman hiệu dung A 21 Chương 2 MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH Tự NÉN XUNG BẰNG HỆ LIÊN KÉT PHI TUYỂN VÀ SỢI QUANG KHUÉCH ĐẠI RA MAN BƠM NGƯỢC 2.1 Xây dựng cấu hình, và phân tích nguvên lý hoạt động của hệ liên kết phi tuyến - sợi quang khuếch đại bơm Raman ngược Hệ nén xung, gồm một bộ liên kết phi tuyến (NOC), bộ sợi. .. suất ở đầu ra OP1 và OP2 là : 16 (2.1) 16 trong đó, Iv là cường độ của xung vào ở sợi tuyến tính, IOPI là cường độ của xung từ cồng ra OP1 của sợi tuyến tính, IQP2 là cường độ của xung từ cổng ra OP2 của sợi phi tuyến, co là tần số gốc của xung vào, rin! là hệ số chiết suất phi tuyến của sợi quang phi tuyến, 24 lcpi là chiều dài bộ liên kết phi tuyến, c là hệ số truyền của bộ liên kết tuyến tính được... nhiên, ứng dựa nén trên xungnguyên và hiệulýsuất nén ộng xungcủa phụhệthuộc vào xung nhiều tham số thiết kế, trong đó, hai tham số là công suất đỉnh của xung vào và 5 Đã đưacủa ra sợi kết quang quả mô phỏng đé quan minhtrọng chứng khả năng nén xung hệ số khuếch đại Raman đóng vai trò của hệ và khảo sát ảnh hưởng của cường độ đỉnh xung vào và hệ số khuếch đại Raman lên hiệu suất nén xung Ket quả mô... liên kết phi tuyến (NOC), bộ sợi quang khuếch đại Raman bơm ngược (PBRFA - Pump-Backward Raman Fiber Ampliíĩer) với bộ hên kết tuyến tính (3dB) được trình bày như hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc bộ tự nén xung kết hợp bộ liên kết phi tuyến và sợi quang khuếch đại Ram an 22 Nguyên lý hoạt động của hệ này như sau: 1 Một xung Stokes có độ rộng lớn (cần được nén) được đưa vào đầu EP1 của NOC 2 Như đã trình... nhữngphi phân tích hiệu rút năng gọn và tách củalựabộcủa liên 2 hiệu ứng Đã khuếch trình bày hình, bơm nguyên lý vàmột lý thuyết khuếch đại xung Raman tuyến và đạicấu Raman ngược, mô hình bộ nén đã ngược trong sợi động quang. của nó đã được trình bày và được dẫn giải được đề xuất Nguyên lý hoạt 3 thức tường Trên cơ sở cho phânxung tích nén nguyên lý ra hoạtBằng độngkếtcủaquảbộmô liênphỏng kết phi bằng... ngoài qua bộ liên kết 3dB từ cống P1 sang P3 4 Xung có công suất đỉnh lớn ra từ cổng OP1 được sử dụng như một xung bơm cho bộ khuếch đại PBRFA Xung này truyền theo chiều ngược lại (-z) Trước khi đi vào bộ khuếch đại, xung này đi qua bộ liên kết tuyến tính 3dB (ứng với hệ số truyền qua 50%) từ cổng P2 sang Pl 5 Bộ liên kết 3dB sử dụng ở đây như một cống chức năng vào ra đồng thời cho xung bơm và xung tín... số khuếch đại tăng lên đến Y • Đế thấy rõ ảnh hưởng của hệ số khuếch đại Raman vào hiệu ứng nén xung, các xung với hệ số khuếch đại Raman khác nhau đã được mô phỏng và trình bày trên các hình 2.5-Ỉ-2.8 33 Hình 2.6 Xung tự nén với hệ số khuếch đại Raman 0,5x10 u m / w Hình 2.7 xung tự nén với hệ số khuếch đại Raman 0,4x10~ n m ! W số khuếch 0,4x10 137n / w 0,2x10 ' u m / w 0,3X10_13W / w 0,5x10 u... hình trên, ta 6,4xl019 thấy độ rộng xung tăng lên khi hệ số khuếch đại /m2.s] n in giảm đi Trong bảng thuộc của hiệu suất nén vào hệ 0,07 105 2.1 chúng thấy 84 được sự phụ112 số khuếch đại Raman Bảng 2.1 Hiệu suất nén xung với các hệ số khuếch đại Raman khác nhau Hình 2.8 xung tự nén với hệ số khuếch đại Raman 0,3x10 n m / w Hình 2.9 Xung tự nén với hệ số khuếch đại 0.2xl0'137w/^ ,amp[W/m2]9,5.109... suất nén vào mật độ năng lượng xung vào Kết quả trên bảng 2.1 cho thấy, hiệu ứng nén xung có thể xẩy ra khi hệ số khuếch đại Ramman đủ lớn Trong trường hợp hệ mà chúng ta giả thiết, hiệu ứng nén xung xẩy ra khi hệ số khuếch đại Raman lớn hơn hoặc bằng 0,3x1 o~lìm/W Hiệu ứng nén xung sẽ tăng lên khi hệ số khuếch đại Raman tăng Tương tự như vậy, hiệu ứng nén xung cũng sẽ tăng lên khi cường độ xung vào ... kết phi tuyến khuếch đại Raman bơm ngược sợi quang 1.1 Bộ liên kết phi tuyến 1.2 Sợi quang khuếch đại Raman bơm ngược 1.3 Kết luận chương Chương : Mô trình tự nén xung hệ liên kết phi tuyến SỢI... TRONG SỢI QUANG 1.1 Bộ liên kết phi tuyến 1.1.1 Cấu tạo liên kết phi tuyến Bộ liên kết phi tuyến gồm có hai sợi quang, sợi thứ có lõi bên môi trường phi tuyến, sợi thứ hai có lõi bên môi trường tuyến. .. chiều ngược nhau, có xung nén so với xung đầu vào Từ lý trên, đề xuất nội dung nghiên cứu với tên sau: Nghiên CÚ11 tự nén xung kết họp liên kết phi tuyến sợi quang khuếch đại Raman Cấu trúc luận