Nghiên cứu tính chất quang của thủy tinh oxit pha tạp nguyên tố đất hiếm ứng dụng trong thông tin quang

75Ѭ ӠNG ĈҤI HӐ&6Ѭ3+ ҤM ĈҤI HӐ&Ĉ¬1 ҸNG KHOA VҰT LÍ LÊ THӎHỒI NHI NGHIÊN CӬU TÍNH CHҨT QUANG CӪA THUӸ TINH OXIT PHA TҤP NGUYÊN TӔĈҨT HIӂM ӬNG DӨNG TRONG THƠNG TIN QUANG KHĨA LUҰN TӔT NGHIӊP Ĉj1 ҹng, 2020 75Ѭ ӠNG ĈҤI HӐ&6Ѭ3+ ҤM ĈҤI HӐ&Ĉ¬1 ҸNG KHOA VҰT LÍ LÊ THӎHỒI NHI NGHIÊN CӬU TÍNH CHҨT QUANG CӪA THUӸ TINH OXIT PHA TҤP NGUYÊN TӔĈҨT HIӂM ӬNG DӨNG TRONG THƠNG TIN QUANG KHĨA LUҰN TӔT NGHIӊP Chun ngành: Vұt lý hӑc Khóa hӑc: 2016 - 2020 1Jѭ ӡLKѭ ӟng dүn: TS TRҪN THӎHӖNG Ĉj1 ҹng, 2020 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng LӠI CҦ0Ѫ1 Trong suӕt trình nghiên cӭu hồn thành khóa luұ n này, tơi ÿmQK ұ Qÿѭ ӧc nhiӅ u sӵTXDQWkPYjJL~Sÿ ӥquý báu cӫa thҫ y cô, anh chӏ bҥ n Vӟi lịng kính trӑng biӃ WѫQVkXV ҳ FW{L[LQÿѭ ӧc bày tӓlӡi cҧ PѫQFKkQWKjQKÿ Ӄ n: Các thҫ y, cô giáo cӫa Khoa Vұ t Lý ±7Uѭ ӡQJĈ ҥ i hӑF6ѭSK ҥ PĈj Nҹ ng ±Ĉҥ i hӑ FĈj1 ҹ QJÿmW ҥ o mӑLÿL Ӆ u kiӋ n thuұ n lӧLÿ ӇJL~Sÿ ӥtôi tồn bӝq trình hӑc tұ SFNJQJQKѭWURQJVX ӕt q trình thӵc hiӋ n khóa luұ n tӕt nghiӋ p TiӃ QVƭ7U ҫ n ThӏHӗ ng, mӝWQJѭ ӡi giҧ QJYLrQÿiQJNtQKWU viӋ FFNJQJQKѭWURQJFX ӝc sӕ QJ&{ÿmÿ ӝQJYLrQJL~Sÿ ӥYjKѭ ӟng dү n tұ n tìQKFKRW{LKRjQWKjQKÿѭ ӧc luұ QYăQQj\ *LDÿuQKDQKFK ӏvà bҥ n Khoa Vұ W/êÿmTXDQWkP ÿӥÿ ӝ ng viên hӛtrӧtôi vӅmӑi mһ Wÿ ӇW{LWKHRÿX ә i hồn thành khóa luұ n tӕ t nghiӋ p Xin chân thành cҧ PѫQ Ĉj1 ̽ng, tháng 07 QăP Sinh viên Lê ThӏHoài Nhi I Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng MӨC LӨC PHҪN MӢĈҪU 1 Lí chӑ Qÿ Ӆtài Mөc tiêu nghiên cӭu NhiӋ m vөnghiên cӭu ĈӕLWѭ ӧng phҥ m vi nghiên cӭu 4.1 Ĉӕ LWѭ ӧng nghiên cӭu 4.2 Phҥ m vi nghiên cӭu 3KѭѫQJSKiSQJKLrQF ӭu PHҪN NӜI DUNG &+ѬѪ1*7 ӘNG QUAN LÝ THUYӂT 1.1 &ѫV ӣlý thuyӃ t cӫ a hiӋ QWѭ ӧng phát quang 1.1.1 Khái niӋ m phát quang 1.1.2 Ĉһ FÿL Ӈ m cӫa bӭc xҥphát quang 1.1.3 &ѫFK Ӄquá trình phát quang 1.2 &ѫV ӣlí thuyӃ t thӫy tinh 1.2.1 Khái niӋ m vӅthӫy tinh 1.2.2 Các loҥ i thӫy tinh 1.2.3 Ӭng dө ng cӫa thӫy tinh 10 II Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng 1.3 Tәng quan lý thuyӃ t vӅcác nguyên tӕÿҩ t hiӃ m 11 1.3.1 6ѫOѭ ӧc vӅcác nguyên tӕÿҩ t hiӃ m 11 1.3.2 Phәquang hӑc cӫ DLRQÿ ҩ t hiӃ m nӅ n thӫy tinh 13 1.3.3 Lý thuyӃ t vӅnguyên tӕÿҩ t hiӃ m Er 16 1.4 Tәng quan vӅhӋthӕng thông tin quang 20 1.4.1 Lӏ ch sӱphát triӇ n hӋthӕ ng thông tin quang 20 1.4.2 Giӟi thiӋ u hӋthӕQJWK{QJWLQTXDQJÿL Ӈ n hình 22 1.4.3 Ӭng dө ng xu thӃphát triӇ n 23 1.4.3.1 Ӭng dө ng ViӉ n thông 23 1.4.3.2 Ӭng dө ng dӏ ch vөtә ng hӧp 23 1.4.4 Ӭng dө ng khuӃ FKÿ ҥ i quang sӱdөng sӧi pha Erbium (EDFA) 24 1.4.4.1 Cҩ u trúc cӫa EDFA 24 1.4.4.2 Nguyên lý hoҥ Wÿ ӝng cӫa EDFA 25 &+ѬѪ1* : THӴC NGHIӊM 27 2.1 Quy trình chӃtҥ o mү u 27 2.2 Các khҧ o sát quang phәvà thҧ o luұ n kӃ t quҧ 29 2.3.1 Phәphát quang cӫ a mү u M1, M2, M3, M4 M5 ӭng vӟLEѭ ӟc sóng kích thích 378 nm 30 2.3.2 Phәphát quang cӫ a mү u M1, M2, M3, M4 M5 ӭng vӟLEѭ ӟc sóng kích thích 488 nm 32 III Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng 2.3.3 Phәkích thích cӫ a mү u M4, ӭng vӟi bӭc xҥ550 nm 34 2.3.4 Toҥÿ ӝmàu cӫ a mү X0000Yj0NKL ӧc kích thích bӣLEѭ ӟc sóng 378 nm 35 2.3.5 Giҧ Qÿ ӗcác mӭFQăQJOѭ ӧng cӫ a ion Er3+ ÿѭ ӧc kích thích ӣEѭ ӟc sóng 378 nm 488 nm 37 2.3.6 Phәphát quang cӫ a mү u M1, M2, M3, M4 M5 ӭng vӟLEѭ ӟc sóng kích thích 980 nm 39 2.3.7 Giҧ Q ӗÿ mӭF QăQJ ӧng cӫ aOѭ ion Er3+ vӟLӟ Eѭ c sóng kích thích 980 nm« 41 KӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ 42 TÀI LIӊU THAM KHҦO 43 IV Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng DANH MӨC HÌNH VӀ SӕhiӋ u Tên hình vӁ hình vӁ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 6ѫÿ ӗphân loҥ i bӭc xҥphát quang Các chuyӇ n dӡLQăQJOѭ ӧng trình huǤ nh quang (a) lân quang (b) Sӵsҳ p xӃ p nguyên tӱtrong mang ngү u nhiên liên tө c cӫ a vұ t liӋ u thӫy tinh silicat SiO2 (trái) tinh thӇthҥ ch anh SiO2 (phҧ i) Trang Hình 1.4 Mӝt sӕhình ҧ nh vӅthӫy tinh 11 Hình 1.5 Các nguyên tӕÿ ҩ t hiӃ m (bên trái) quһ QJÿ ҩ t hiӃ m (bên phҧ i) 11 Hình 1.6 Giҧ Qÿ ӗcác mӭFQăQJOѭ ӧng Dieke 14 Hình 1.7 Mӝt mү u quһ ng có chӭa Er vòng tròn cҩ XKuQKÿL Ӌ n tӱEr 16 Hình 1.8 Giҧ Qÿ ӗphân bӕQăQJOѭ ӧng cӫa ion Er3+ 17 Hình 1.9 Hӧp chҩ t Er2O3 có màu hӗ ng 19 Hình 1.10 Cҩ u hình cӫ a mӝ t hӋthӕng thơng tin quang 22 Hình 1.11 Cҩ XWU~FFѫE ҧ n cӫ a mӝ t hӋthӕng thông tin quang 22 Hình 1.12 Cҩ u trúc tәng quát cӫ a mӝt bӝkhuӃ FKÿ ҥ i EDFA 24 Hình 1.13 Mһ t cҳ t ngang cӫ a mӝt loҥ i sӧi quang pha ion Erbium 24 Hình 1.14 Quá trình khuӃ FKÿ ҥ i tín hiӋ u xҧ y EDFA vӟLKDLEѭ ӟFVyQJEѫP 25 980 nm 1480nm V Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng Hình 2.1 Mӝt sӕhình ҧ nh thӫ\WLQKÿmFK Ӄtҥ o 29 Hình 2.2 Phәphát quang cӫa mү u M1 30 Hình 2.3 Phәphát quang cӫa mү u M2 30 Hình 2.4 Phәphát quang cӫa mү u M3 30 Hình 2.5 Phәphát quang cӫa mү u M4 30 Hình 2.6 Phәphát quang cӫa mү u M5 30 Hình 2.7 Phәphát quang cӫa mү u M1, M2, M3, M4 M5 30 Hình 2.8 Phәphát quang cӫa mү u M1 32 Hình 2.9 Phәphát quang cӫa mү u M2 32 Hình 2.10 Phәphát quang cӫa mү u M3 32 Hình 2.11 Phәphát quang cӫa mү u M4 32 Hình 2.12 Phәphát quang cӫa mү u M5 32 Hình 2.13 Phәphát quang cӫa mү u M1, M2, M3, M4 M5 32 Hình 2.14 Phәkích thích phát quang cӫ a ion Er3+ pha tҥ p mү u M4, ӭng vӟi bӭc xҥ550 nm 34 Hình 2.15 Toҥÿӝmàu cӫ a mү u M1 35 Hình 2.16 Toҥÿӝmàu cӫ a mү u M2 35 Hình 2.17 Toҥÿӝmàu cӫ a mү u M3 35 Hình 2.18 Toҥÿӝmàu cӫ a mү u M4 35 VI Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Hình 2.22 Hình 2.23 GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng Toҥÿӝmàu cӫ a mү u M5 35 Giҧ Qÿ ӗcác mӭFQăQJOѭ ӧng cӫa ion Er3+ ÿѭ ӧc kích thích ӣEѭ ӟc sóng 378 nm Giҧ Qÿ ӗcác mӭFQăQJOѭ ӧng cӫa ion Er3+ ÿѭ ӧc kích thích ӣEѭ ӟc sóng 488 nm Phәphát quang cӫa ion Er3+ pha tҥ p mү u thӫy tinh M1, M2, M3, M4 M5 kích thích bҵ QJEѭ ӟc sóng 980 nm Giҧ Qÿ ӗcác mӭFQăQJOѭ ӧng cӫa ion Er3+ vӟLEѭ ӟc sóng kích thích 980 nm VII 37 38 39 41 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng 3+Ҫ10ӢĈҪ8 /tGRFKӑQÿӅWjL Nghiên cӭu phát triӇ n vұ t liӋ XSKiWTXDQJÿmYjÿDQJ ӧc sӵquan WkPÿ һ c biӋ t cӫa nhiӅ u nhà khoa hӑc thӃgiӟi, nghiên cӭu dү Qÿ Ӄ n nhiӅ u ӭng dө ng thӵc tӃQKѭ Ӆ n WUX\ thông, phát quang chiӃ u sáng, thiӃ t bӏhiӇ n thӏ , vұ t liӋ u ODVHU« NhiӅ u nghiên cӭXÿDQJKѭ ӟng sӵquan tâm tӟi vұ t liӋ u phát quang vùng nhìn thҩ \Gѭ ӟi sӵkích thích cӫa tia tӱngoҥ i, ánh sáng nhìn thҩ y, hoһ c bӭc xҥFyQăQJ Oѭ ӧng lӟn QKѭWLD;WLDJDPPD« Mӝ t vұ t liӋ u phát quang bao gӗm mӝ t mҥ ng nӅ n tâm quang hӑc, tâm tham gia vào mҥ ng nӅ QQKѭP ӝt thành phҫ n cӫa mҥ ng Hai loҥ i mҥ ng nӅ Qÿѭ ӧc nhà khoa hӑ c ÿһ c biӋ t quan tâm nӅ n thӫy tinh nӅ n tinh thӇ Thӫy tinh loҥ i vұ t liӋ u dӉchӃtҥ o, dӉ tҥ o dáng, dӉÿL Ӆ u chӍ nh thành phҫ n, dӉpha tҥ p vӟi chҩ t có nӗQJÿ ӝbiӃ n thiên mӝ t dãy rӝ ng, dӉWKXÿѭ ӧc mү u khӕ i Trong sӕcác loҥ i thӫy tinh thӫy tinh Oxit loҥ i quan trӑ ng nhҩ t sӕcác chҩ WY{Fѫ&iFWK ӫy tinh Oxit ÿѭ ӧc dùng ӭng dө ng quang tӱ QKѭY ұ t liӋ u laser lõi sӧi quang Thӫy tinh Oxit vӟi thành phҫ n B2O3, TeO2, ZnO Na2O ÿmYjÿDQJÿѭ ӧc nghiên cӭu rҩ t nhiӅ u tính chҩ Wÿ һ c biӋ t cӫ DQyQKѭQ ିଵ Oѭ ӧng phonon thҩ p (650 ±750 … 7K ӡi gian ion Er3+ có trҥ QJWKiLQăQJ ӧng vùng rҩ t ngҳ n (khoҧ QJȝV  SӵchuyӇ Qÿ әLQăQJOѭ ӧng cӫa ion Er3+ có thӇxҧ \UDWURQJFiFWU ӡng hӧp sau:  Khi ion Er3+ ӣvùng nӅ n nhұ n mӝt mӭFQăQJOѭ ӧng bҵ QJÿ ӝchênh lӋ FKQăQJOѭ ӧng giӳa vùng nӅ QYjYQJQăQJOѭ ӧQJFDRKѫQFK~QJV ӁchuyӇ n lên vùng có mӭFQăQJ Oѭ ӧQJFDRKѫQV ӵhҩ p thөQăQJOѭ ӧng)  Khi ion Er3+ chuyӇ n tӯFiFYQJQăQJOѭ ӧng cao xuӕQJYQJQăQJOѭ ӧng thҩ SKѫQ sӁxҧ \UDKDLWUѭ ӡng hӧp sau: + Phân rã không bӭc xҥQRQUDGLDWLYHGHFD\ QăQJOѭ ӧQJÿѭ ӧc giҧ LSKyQJGѭ ӟi dҥ ng phonon tҥ o sӵGDRÿ ӝ ng phân tӱtrong sӧi quang + Phát xҥiQKViQJUDGLDWLRQ QăQJOѭ ӧQJÿѭ ӧc giҧ LSKyQJGѭ ӟi dҥ ng photon Ĉӝchênh lӋ FKQăQJOѭ ӧng giӳa vùng giҧbӅ n (4I13/2) vùng nӅ n (4I15/2) [10]:  0.775 H9WѭѫQJ ӭng vӟLQăQJOѭ ӧng cӫDSKRWRQFyEѭ ӟc sóng 1600 nm) tính tӯÿi\ vùng giҧbӅ Qÿ Ӄ Qÿ Ӎ nh cӫ a vùng nӅ n  0.814 eV (1527 nm) tính tӯÿi\YQJJL ҧbӅ Qÿ Ӄ Qÿi\F ӫa vùng nӅ n  0.841 eV (1477 nm) tính tӯÿӍ nh vùng giҧbӅ Qÿ Ӄ Qÿi\F ӫa vùng nӅ n Mұ Wÿ ӝphân bӕQăQJOѭ ӧng cӫa ion Er3+ vùng giҧbӅ QNK{QJÿ Ӆ u nhau: ion Er3+ FyNKX\QKKѭ ӟng tұ p trung nhiӅ u ӣcác mӭFQăQJOѭ ӧng thҩ SĈL Ӆ u dү n ÿӃ n khҧQăQJK ҩ p thөvà phát xҥphoton cӫDLRQ(UELXPWKD\ÿ әLWKHREѭ ӟc sóng 18 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng ¾ 6ѫOѭ ӧt vӅhӧp chҩ t cӫa Er3+: Mӝt nhӳng hӧp chҩ t cӫa Er3+ ÿHPO ҥ i nhiӅ u ӭng dө ng cuӝ c sӕng Er2O3 +uQK  +ͫSFK̭W(U FyPjXK͛QJ 2 Erbi(III) oxit (Er2O3 FzQÿѭ ӧc gӑi Erbia mӝ t hӧp chҩ t có màu hӗng vӟi cҩ u trúc tinh thӇkhӕ L7URQJÿL Ӆ u kiӋ n nhҩ Wÿ ӏ QKQyFNJQJFyWK Ӈcó dҥ ng lөc giác Erbi(III) oxit mӝ t chҩ WJk\ÿ ӝc hít hay vơ tình uӕng phҧ i, hoһ c tiêm vào máu vӟLOѭ ӧng lӟn Ҧnh Kѭ ӣng cӫ a hóa chҩ t ӣnӗ QJÿ ӝthҩ SWUrQQJѭ ӡi thӡLJLDQGjLFKѭDÿѭ ӧF[iFÿ ӏ nh Erbi(III) oxit mӝ t nhӳng hӧp chҩ t cӫa kim loҥ i thuӝFQKyPÿ ҩ t hiӃ m quan trӑ ng nhҩ Wÿѭ ӧc sӱdөng y hӑ FFNJQJQKѭVLQKK ӑc Tính chҩ t phát quang cӫ a hҥ t nano Er2O3 ӕ ng nano cacbon làm cho chúng trӣnên hӳu ích ӭng dө ng y sinh hӑc Các ӭng dө ng cӫa Er2O3 rҩ WÿDG ҥ ng, tùy vào nhu cҫ u sӱdөng tính chҩ t: tính chҩ WÿL Ӌ n, quang hӑ c quang phát quang Vұ t liӋ u nano pha tҥ p vӟi Er3+ rҩ Wÿѭ ӧc quan WkPYuFK~QJFyÿ һ c tính quang hӑFYjÿL Ӌ n trӣphөthuӝc vào kích cӥWKѭ ӟc hҥ t 19 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p 1.4 GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng Tәng quan vӅhӋthӕ ng thông tin quang [5], [6], [9] TӯNKLUDÿ ӡLFKRÿ Ӄ QQD\WK{QJWLQTXDQJÿmWU ӣthành hӋthӕng truyӅ n dү n trӑ ng yӃ u mҥ QJOѭ ӟi viӉ QWK{QJ7Uѭ ӟFÿk\QK ҳ Fÿ Ӄ n hӋthӕ ng truyӅ n dү n quang chúng WDWKѭ ӡQJQJKƭQJD\ÿ Ӄ n hӋthӕng truyӅ n dү n vӟi tӕFÿ ӝrҩ WFDRGXQJOѭ ӧng lӟQÿyQJ YDLWUzQKѭFiFP ҥ QJÿѭ ӡng trө c cӫa viӉ QWK{QJ1KѭQJJL ӡÿk\WK{QJWLQTX ӧc phát triӇ n nhanh chóng ӣcҧcҩ Sÿ ӝmҥ ng truy nhұ p Có thӇthҩ y rҵ QJÿ ӇÿiS ӭng nhu cҫ u truyӅ n tҧ i sӵbùng nәthông tin, hӋthӕ ng viӉ n thông cҫ n phҧ i phát triӇ n cҧvӅqui mô cҩ u trúc mҥ ng Mҥ ng truyӅ n dү n dӵa hӋ thӕ ng truyӅ n thông sӧLTXDQJOj[ѭѫQJV ӕng cӫ a mҥ ng viӉ n thông Do vұ \ÿ Ӈxây dӵng ÿѭ ӧc hӋthӕng thơng tin quang cҫ n tìm hiӇ Xÿ ҫ \ÿ ӫvӅnó 1.4.1 Lӏ ch sӱphát triӇ n hӋthӕ ng thông tin quang Trҧ i qua mӝt thӡi gian dài tӯNKLFRQQJѭ ӡi sӱdөng ánh sáng mһ t trӡi lӱDÿ Ӈlàm thông tin liên lҥ Fÿ Ӄ n lӏ ch sӱcӫDWK{QJWLQTXDQJÿmTXDQK ӳQJEѭ ӟc phát triӇ n hồn thiӋ n có thӇtóm tҳ t bҵ ng nhӳng mӕFFKtQKVDXÿk\ + 1ăP3DXO5HYHUHÿmV ӱdөng iQKViQJÿ Ӈbáo hiӋ XTXkQÿ ӝ i Anh tӯBoston sҳ p kéo tӟi + 1ăP&ODXGH&KDSSHN ӻVѭQJѭ ӡL3KiSÿm[k\G ӵng mӝt hӋthӕ QJÿL Ӌ n báo quang (optical telegraph) + 1ăP-RKQ7\QGDOOQKjY ұ t lý tӵQKLrQQJѭ ӡL$QKÿmWK ӵc hiӋ n thành cơng mӝt thí nghiӋ m ÿiQJFK~êQK ҩ t ánh sáng có thӇtruyӅ n qua mӝWP{LWUѭ ӡng ÿL Ӌ n môi suӕ t + 1ăP CNJ QJ-RKQ7\QGDOOÿmFK ӭQJPLQKÿѭ ӧc rҵ ng ánh sáng có thӇdү n ÿѭ ӧc theo mӝWYzLQѭ ӟc uӕn cong dӵa vào nguyên lý phҧ n xҥtoàn phҫ n + 1ăP$OH[DQGHU*UDKDP%HOOQJѭ ӡi Mӻ ÿmSKiWPLQKUD ӝt hӋthӕ ng WK{QJWLQiQKViQJÿyOjK Ӌthӕng photophone + 1ăP1RUPDQ5)UHQFKN ӻVѭQJѭ ӡi Mӻ , nhұ Qÿѭ ӧc bҵ ng sáng chӃvӅhӋ thӕ ng thơng tin quang 20 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng + Vào nhӳQJQăP%ULDQ2¶%ULHQ+DUU\ +RSNLQVYj1DULRUJ phát triӇ n sӧi quang có hai lӟp, bao gӗm lӟp lõi (Core) bên (ánh sáng lan truyӅ n lӟp này) lӟp bӑ c (Cladding) bao xung quanh bên lӟp lõi, nhҵ m nhӕt ánh sáng ӣlõi + 9jRQăP&KDUO HV+7RZQHVÿmSKiWPLQKUD /DVHUFKRSKpSW ӡng tұ p trung nguӗ QViQJÿ Ӈghép vào sӧi + 1ăP7KHRGRU+0DLPDQÿѭDODVHU ҥ Wÿ ӝQJWKjQKF{QJ GXQJOѭ ӧng hӋthӕ ng thông tin quang rҩ t cao + 1ăP  &KDUOHV .DR uӝc phịng Yj thí*HRUJH nghiӋ m + Standard Telecommunication cӫ a Anh thӵc hiӋ n nhiӅ u thí nghiӋ Pÿ Ӈchӭng minh rҵ ng nӃ u thӫ\WLQKÿѭ ӧc chӃtҥ o suӕWKѫQE ҵ ng cách giҧ m tҥ p chҩ t thӫy tinh sӵsuy hao ánh sáng sӁÿѭ ӧc giҧ m tӕi thiӇ u + 1ăP Suy hao sӧi quDQJÿѭ ӧFEiRFiROjĮ§G + 1ăP HmQJ&RUQLQJ*ODVV:RUNVÿmFK Ӄtҥ o thành cơng sӧi SI có suy hao ĮG%NP ӣEѭ ӟFVyQJȜ QP + 1ăP Loҥ i sӧL*,ÿѭ ӧc chӃtҥ o vӟLVX\KDRĮ§G%NP + 1ăP SӧL606LQJOH0RGH ÿѭ ӧc sҧ n xuҩ t ӣMӻ + 1ăP&{QJW\1(&WKL Ӄ t lұ p mӝ t mҥ QJÿѭ ӡng dài mӟi có tӕ Fÿ ӝ10 Gbit/s chiӅ u dài 80,1 km dùng sӧi dӏ ch tán sҳ c Laser hӗi tӃ p phân bӕ + HiӋ n nay, sӧL TXDQJ Fy VX\ ӣKDR Eѭ ӟc sóngĮ 1550 ” nm, có G%N nhӳng loҥ i sӧLÿ һ c biӋ t có suy hao thҩ SKѫQJLiWU ӏnày rҩ t nhiӅ u 21 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng 1.4.2 Giӟi thiӋ u hӋthӕQJWK{QJWLQTXDQJÿL Ӈ n hình +uQK  &̭XKuQKFͯDP͡WK͏WK͙QJWK{QJ  Nói chung, tín hiӋ XÿL Ӌ n tӯPi\ÿL Ӌ n thoҥ i, tӯcác thiӃ t bӏÿ ҫ u cuӕi, sӕliӋ u hoһ c Fax ÿѭ ӧFÿѭDÿ Ӄ n bӝ(2ÿ ӇchuyӇ n thành tín hiӋ XTXDQJVDXÿyJ ӣi vào cáp quang Khi truyӅ n qua sӧi quang, công suҩ t tín hiӋ u (ánh sáng) bӏsuy yӃ u dҫ n dҥ ng sóng bӏrӝ ng Khi truyӅ n tӟLÿ ҫ u bên sӧi quang, tín hiӋ XQj\ÿѭ ӧFÿѭDYjRE ӝ2(ÿ Ӈtҥ o lҥ i tín hiӋ XÿL Ӌ n, khôi phөc lҥ i nguyên dҥ QJQKѭEDQÿ ҫ XPjPi\ÿL Ӌ n thoҥ i, sӕliӋ XYj)D[ÿmJ ӣLÿL +uQK  &̭XWU~FF˯E̫QFͯDP͡WK͏WK͙QJ  1KѭY ұ y, cҩ XWU~FFѫE ҧ n cӫa mӝt hӋthӕ ng thơng tin quang có thӇÿѭ ӧc mơ tҧÿѫQ giҧ QQKѭ Hình 1.11, gӗm: + Bӝphát quang + Bӝthu quang + 0{LWUѭ ӡng truyӅ n dү n cáp sӧi quang 22 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng 1.4.3 Ӭng dөng xu thӃphát triӇ n 1.4.3.1 ӬQJGөQJWURQJ9LӉQWK{QJ  Mҥ QJÿѭ ӡng trө c quӕc gia  Ĉѭ ӡng trung kӃ  Ĉѭ ӡng cáp thҧbiӇ n liên quӕc gia 1.4.3.2 ӬQJGөQJWURQJGӏFK YөWәQJKӧS  TruyӅ n sӕliӋ u  TruyӅ n hình cáp ¾ Tóm lҥi, vӟLÿ һ c tính suy hao thҩ SEăQJWK{QJU ӝQJNtFKWKѭ ӟc nhӓ, nhҽ , không bӏ cang nhiӉ XVyQJÿL Ӌ n tӯYjÿL Ӌ n công nghiӋ p làm cho sӧLTXDQJÿѭ ӧc sӱdөng nhiӅ XOƭQKY ӵFQKѭOƭQKY ӵc viӉ n thông: viӉ n WK{QJÿѭ ӡng dài, viӉ n thông quӕ c tӃsӱ dөQJFiSTXDQJYѭ ӧWÿ ҥ LGѭѫQJP ҥ ng trung kӃ , mҥ ng nӝ i hҥ WWKXrEDROƭQ ӵc cơng nghiӋ Sÿѭ ӡng truyӅ n tín hiӋ XÿL Ӆ u khiӇ n tӵÿӝ ng hӋthӕ ng tӵÿ ӝng, công nghiӋ p dӋ WOƭQKY ӵc y hӑ FOƭQKY ӵc qn sӵ Sӧi quang chӍcó thӇtruyӅ n tín hiӋ XGѭ ӟi dҥ ng ánh sáng nên nguӗn tín hiӋ XÿL Ӌ Qÿѭ ӧc chuyӇ n thành ánh sáng bҵ ng cách sӱdө ng LED hoһ F/$6(54XiWUuQKQj\ÿѭ ӧc xӱlý diӉ n ӣÿҫ XSKiWYjÿѭ ӧc gӑ i bӝ phát quang Tín hiӋ XTXDQJQj\ÿѭ ӧc ghép vào sӧi truyӅ Qÿ Ӄ n bӝthu quang Sau ÿ Ӄ Qÿ ҫ u thu, tín hiӋ XQj\ÿѭ ӧc chuyӇ n trӣlҥ i thành tín hiӋ XÿL Ӌ n thông qua linh kiӋ n PIN hoһ c APD Mһ c dù sӧi quang có suy hao thҩ SQKѭQJWtQKL Ӌ u vү n bӏsuy yӃ XGRÿy ÿ{LO~FWUrQK Ӌthӕ QJFNJQJF ҫ n bӝlһ p quang, gӑ i trҥ m tiӃ p vұ n 23 Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng 1.4.4 Ӭng dөng khuӃ FKÿ ҥi quang sӱdөng sӧi pha Erbium (EDFA) 1.4.4.1 Cҩ u trúc cӫa EDFA +uQK  &̭XWU~FW͝QJTXiWFͯDP͡WE͡NKX  Cҩ u trúc cӫ a mӝt bӝkhuӃ FKÿ ҥ i quang sӧi pha trӝn Erbium EDFA (Erbium-Doped )LEHU$PSOLILHU ÿѭ ӧc minh hӑ a Hình 1.12 7URQJÿyEDRJ ӗm:  SӧLTXDQJSKDLRQÿ ҩ t hiӃ m Erbium EDF (Erbium ±'RSHG)LEHU OjQ ҧ y q trình khuӃ FKÿ ҥ i (vùng tích cӵc) cӫa EDFA Cҩ u tҥ o cӫa sӧi quang pha ion Er3+ ÿѭ ӧc minh hӑ DQKѭWUrQKuQ h 1.13 /ӟS  E ӑ F  V L O L F D d=125Pm Vùng pha ion Er3+ /ӟS  S K ӫ d=250Pm /} L  S K D  Y ӟL  *H d=3-6 Pm 'n = 0.01 ±0.05 Mode sóng quang +uQK  0̿WF̷WQJDQJFͯDP͡WOR̩LVͫLTX  7URQJÿyYQJO}LWUXQJWkPFyÿѭ ӡng kính tӯ3 ±ȝP F ӫ D(')ÿѭ ӧc pha trӝ n ion Er3+ OjQѫLFyFѭ ӡQJÿ ӝVyQJEѫPYjWtQKL Ӌ u cao nhҩ t ViӋ c pha ion Er3+ vùng cung cҩ p sӵchӗng lҳ p cӫ DQăQJOѭ ӧQJEѫPYjWtQKL Ӌ u vӟi ion erbium lӟn nhҩ t dү Qÿ Ӄ n sӵkhuӃ FKÿ ҥ i tӕ WKѫQ/ ӟp bӑ c (cladding) có chiӃ t suҩ t thҩ SKѫQEDRTX 24 ... TÍNH CHҨT QUANG CӪA THUӸ TINH OXIT PHA TҤP NGUYÊN TӔĈҨT HIӂM ӬNG DӨNG TRONG THÔNG TIN QUANG? ?¶ Khóa lu̵n t͙ t nghi͏ p GVHD: TS Tr̯ n Th͓H͛ ng 0өFWLrXQJKLrQFӭX  Nghiên cӭu tính chҩ t quang cӫ... loҥ i thӫy tinh thӫy tinh Oxit loҥ i quan trӑ ng nhҩ t sӕcác chҩ WY{Fѫ&iFWK ӫy tinh Oxit ÿѭ ӧc dùng ӭng dө ng quang tӱ QKѭY ұ t liӋ u laser lõi sӧi quang Thӫy tinh Oxit vӟi thành phҫ n... HӐ&6Ѭ3+ ҤM ĈҤI HӐ&Ĉ¬1 ҸNG KHOA VҰT LÍ LÊ THӎHỒI NHI NGHIÊN CӬU TÍNH CHҨT QUANG CӪA THUӸ TINH OXIT PHA TҤP NGUYÊN TӔĈҨT HIӂM ӬNG DӨNG TRONG THƠNG TIN QUANG KHĨA LUҰN TӔT NGHIӊP Chun ngành: Vұt lý hӑc