Khảo sát một số tính chất của nhiễu trong bộ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium

1 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học vinh Phan Thị Bích Thảo Khảo sát số tính chất nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp erbium Luận văn thạc sĩ vật lý Vinh - 2007 Mục lục - Lời cảm ơn - Các chữ viết tắt - Mở đầu Chương I: Tổng quan khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 1.1 Một số tính chất quang phổ ion Er3+ 1.2 Khuếch đại quang 10 1.3 Cấu trúc hoạt động khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 17 1.4 Kết luận chương 24 Chương II: nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 25 2.1 Nhiễu quang khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 25 2.2 Nhiễu cường độ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 28 2.3 Hệ số nhiễu 32 2.4 Kĩ thuật xây dựng đồ thị 35 2.5 Kết luận chương II 36 Chương III: Khảo sát số tính chất hệ số nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 37 3.1 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào độ dài sợi 38 3.2 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất tín hiệu đầu vào 38 3.3 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất bơm 39 3.4 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào nghịch đảo mật độ 40 3.5 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào hệ số khuếch đại 42 3.6 Khảo sát phụ thuộc tỉ số G/NF vào G 43 3.7 Khảo sát phụ thuộc tỉ số G/NF vào NF 44 3.8 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào cơng suất bơm cơng suất tín hiệu đầu vào 45 3.9 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất bơm độ dài sợi 46 3.10 Chọn thông số tối ưu cho khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 46 3.11 Kết luận chương III 48 Kết luận chung 49 Tài liệu tham khảo 50 Lời cảm ơn Luận văn hoàn thành hướng dẫn thầy giáo TS Dương Công Hiệp Qua tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng người thầy hướng dẫn - người đặt vấn đề, hướng dẫn giúp đỡ tác giả q trình hồn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn thầy, giáo khoa Vật Lí khoa đào tạo Sau đại học trường Đại học Vinh, người giúp tác giả tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích học tập trình thực luận văn Tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả Các chữ viết tắt ASE Amplified Spontaneous Emission Bức xạ tự phát khuếch đại EDF Erbium Doped Fiber EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Sợi pha tạp Erbium Khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium LD Laser Diode Điot laze MPI Multipath Interference Nhiễu giao thoa nhiều luồng NA Numerical Apeture Khẩu độ số OAR Opticaly Amplified Receiver Bộ thu khuếch đại OFA Optical Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi OSA Optical Spectrum Analyser Máy phân tích phổ quang RIN Relative Intensity Noise Nhiễu cường độ tương đối SE Spontaneous Emission Bức xạ tự phát SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh nhiều bước sóng Mở đầu Trên tuyến thơng tin quang truyền thống, cự ly truyền dẫn dài suy hao tuyến vượt giá trị cho phép cần phải có trạm lặp để khuếch đại tín hiệu đường truyền Các trạm lặp thực khuếch đại tín hiệu thơng qua q trình biến đổi quang - điện, điện - quang Các trạm lặp ứng dụng rộng rãi lắp hầu hết tuyến thông tin quang thời gian vừa qua Thời gian gần đây, với phát triển khoa học công nghệ quang, người ta thực trình khuếch đại trực tiếp tín hiệu ánh sáng mà khơng cần qua q trình biến đổi điện nào, kĩ thuật khuếch đại quang Kĩ thuật khuếch đại quang đời khắc phục nhiều hạn chế trạm lặp băng tần, cấu trúc phức tạp, tính phụ thuộc vào dạng tín hiệu, cấp nguồn, ảnh hưởng nhiễu điện từ, Các khuếch đại quang thiết bị bù suy hao có hiệu cho sợi quang Các thiết bị khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang mà khơng thơng qua biến đổi quang - điện, điện - quang Cho tới có nhiều khuếch đại quang nghiên cứu: khuếch đại laser bán dẫn SLA, khuếch đại sợi pha tạp, khuếch đại Raman sợi khuếch đại Brillouin sợi Có hai loại khuếch đại quang thơng dụng khuếch đại laser bán dẫn khuếch đại quang sợi OFA (Optical Fiber Amplified) Điều quan trọng OFA việc sử dụng phần tử đất môi trường khuếch đại nhờ việc pha lõi sợi q trình chế tạo Có nhiều ion đất khác erbium, holmium, neodymium, samarium, thulium, sử dụng để chế tạo khuếch đại quang sợi hoạt động bước sóng khác từ 0,5  3,5m Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium EDFA (Erbium - doped fiber amplifier) có sức hấp dẫn chúng hoạt động gần bước sóng 1,55m , vùng bước sóng mà suy hao sợi gần nhỏ Các đặc trưng khuếch đại quang sợi pha tạp erbium dải truyền, hệ số khuếch đại, bão hoà nhiễu nhiều tác giả nghiên cứu Trong nhiễu liên quan đến tín hiệu khuếch đại chủ đề quan trọng hệ thống thơng tin quang Các đặc tính nhiễu thể qua số tham số mấu chốt xác định hiệu chất lượng truyền dẫn thông tin toàn hệ thống cự li truyền dẫn, tốc độ bít lớn nhất, tích số tốc độ cự ly [2, 7] Vũ Văn San số tác giả khác nghiên cứu đặc tính nhiễu Có thể tóm tắt số kết sau: Hệ số nhiễu khuếch đại biểu thị suy giảm tỉ lệ tín hiệu nhiễu tạo khuếch đại đạt đầu vào đầu NF  SNR in (Signal Noise Ratio ) in  SNR out (Signal Noise Ratio ) out Chứng minh hệ số nhiễu phụ thuộc vào hệ số khuếch đại G hệ số nghịch đảo mật độ N SP sau: NF  G 1  N SP G G Bài toán đặt ra: Trên sở kết nghiên cứu trên, khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào độ dài sợi, cơng suất tín hiệu đầu vào, công suất bơm, nghịch đảo mật độ, hệ số khuếch đại Từ tìm thơng số tối ưu cho khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Với lí trên, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu là: Khảo sát số tính chất nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Nội dung luận văn trình bày với bố cục gồm: mở đầu, chương 1, chương 2, chương 3, kết luận chung tài liệu tham khảo Chương 1: Tổng quan khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Trình bày số tính chất quang phổ ion Er 3+, sở khuếch đại quang cấu trúc, hoạt động khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Chương 2: Nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Nghiên cứu đặc tính nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Chương 3: Khảo sát số tính chất hệ số nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào độ dài sợi, cơng suất tín hiệu đầu vào, công suất bơm, nghịch đảo mật độ, hệ số khuếch đại Từ tìm thơng số tối ưu cho khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Kết luận chung: Tổng hợp kết nghiên cứu rút kết luận, phương pháp giảm nhiễu đến mức thấp Phương pháp nghiên cứu: - Phân tích, tổng hợp tài liệu; - Ngơn ngữ lập trình Matlab Chương I Tổng quan khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 1.1 Một số tính chất quang phổ ion Er3+ 1.1.1 Các mức lượng ion Er3+ Người ta phát ion Er3+ có trạng thái siêu bền với thời gian tồn lên đến cỡ 10ms, mức siêu bền cao mức trạng thái lượng thấp mức chênh lệch ứng với photon có độ dài bước sóng cỡ 1,53m bước sóng có độ suy hao nhỏ cáp quang Một vài mức lượng quan trọng ion Er 3+ thể hình 1.1 [10, 11] 4 F9 I9 0,65m 0,80m 0,98m I11 I13 1,53m Bơm 1,48m I15 Mức thấp Hình 1.1 Một số mức lượng ion Er3+ Các kí hiệu bên trái hình 1.1 mức lượng ion Các số có dạng: S1 LJ đó: S số lượng tử spin; L mômen quỹ đạo, L  0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, kí hiệu chữ S, P, D, F, G, H, I, ; J mơmen tồn phần: J  L  S 10 Trên hình 1.1, mức lượng đặt tên bước sóng photon tạo bước chuyển tiếp từ mức lượng xuống mức lượng thấp Trong EDFA, khuếch đại thực tín hiệu có bước sóng vùng lân cận 1,53m Mỗi mức lượng thể hình 1.1 tập hợp mức lượng lân cận Cơ chế bơm hầu hết thiết bị chủ yếu sử dụng laser bán dẫn có bước sóng 1,48m 0,98m Cơ chế bơm hoạt động bước sóng 1,48m thực cách kích thích ion Er3+ từ mức lượng gần với mức thấp lên gần mức đỉnh dải lượng ứng với bước sóng 1,53m , từ trở lại mức lượng thấp Ngồi cịn có mức lượng hấp thụ khác Tất mức hấp thụ có mức lượng cao trạng thái siêu ổn định EDFA mức hấp thụ sử dụng vào mục đích bơm EDFA 1.1.2 Các chế xạ Xét chuyển dịch điện tử xảy mức lượng có tương tác tia sáng nguyên tử Lúc này, trình xạ (trao đổi photon) tính đến Ngun tử coi hệ có hai mức lượng Ei với mật độ cư trú ni Ba chế xem xét là: hấp thụ, xạ tự phát xạ cưỡng [4,10] 1.1.2.1 Quá trình hấp thụ Quá trình hấp thụ nguyên tử có hai mức lượng thể hình 1.2 Em hf En Hình 1.2 Qúa trình hấp thụ nguyên tử 42 N t  4,5.1018 ion / cm3 , tiết diện xạ tín hiệu  es  3,8.10 25 m tiết diện hấp thụ tín hiệu  as  2,5.10 25 m , tiết diện xạ bơm  ep  0,2.10 25 m , tiết diện hấp thụ bơm  ap  2,2.10 25 m , thời gian sống tự phát   10ms , bước sóng tín hiệu  s  1,53m 3.1 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào độ dài sợi Từ biểu thức (3.1), (3.2), (3.3), (3.4), (3.5) khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào độ dài sợi với công suất bơm khác bước sóng 0,98m , cơng suất tín hiệu đầu vào cho trường hợp - u (dB) H Ưsè nhiƠ 20dBm Pp = 3mW 5mW 10mW 60mW 0 10 20 30 Đ ộ dài sợ i (m) 40 50 60 Hình 3.1 Hệ số nhiễu phụ thuộc vào độ dài sợi Hình 3.1 cho thấy cơng suất bơm khơng đổi hệ số nhiễu tăng độ dài sợi tăng Với công suất bơm khơng đổi lớn 10mW thì: + Hệ số nhiễu tăng nhanh độ dài sợi nhỏ 10m + Hệ số nhiễu tăng chậm tiến đến giá trị giới hạn độ dài sợi lớn 10m 43 3.2 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào cơng suất tín hiệu đầu vào Từ biểu thức (3.1), (3.2), (3.3), (3.4), (3.5) khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào cơng suất tín hiệu đầu vào với giá trị cơng HƯsè nhiƠu (dB) suất bơm khác nhau, độ dài sợi 10m bơm bước sóng 0,98m Pp = 10mW Pp = 20mW Pp = 30mW -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 C«ng suất tín hiệu đầu vào (dBm) 10 Hỡnh 3.2 Hệ số nhiễu phụ thuộc vào cơng suất tín hiệu đầu vào Hình 3.2 cho thấy hệ số nhiễu tăng cơng suất tín hiệu đầu vào tăng Bộ khuếch đại EDFA với độ dài sợi biết, cung cấp cho khuếch đại cơng suất định thì: + Khi cơng suất tín hiệu đầu vào tăng -15dBm hệ số nhiễu tăng nhanh + Khi cơng suất tín hiệu đầu vào nhỏ -15dBm hệ số nhiễu gần không đổi 3.3 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất bơm 44 Từ biểu thức (3.1), (3.2), (3.3), (3.4), (3.5) khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào cơng suất bơm với cơng suất tín hiệu đầu vào độ dài sợi khác trường hợp bơm bước sóng 0,98m Hình 3.3 cho thấy: + Hệ số nhiễu giảm dần công suất bơm tăng + Hệ số nhiễu giảm mạnh công suất bơm tăng từ  10mW + Hệ số nhiễu không thay đổi công suất bơm lớn 10mW Như cung cấp cho khuếch đại EDFA công suất bơm lớn u (dB) H Ưsè nhiƠ 10mW cho hệ số nhiễu nhỏ ổn định 35 Ps = -5dBm, L = 30m Ps = -20dBm, L = 10m Ps = -35dBm, L = 5m 30 25 20 15 10 0 10 20 30 40 50 60 70 Công suất bơm (mW) 80 90 100 110 Hỡnh 3.3 Hệ số nhiễu phụ thuộc công suất bơm với cơng suất tín hiệu đầu vào độ dài sợi khác 3.4 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào nghịch đảo mật độ Từ biểu thức (3.1), với giá trị khác hệ số khuếch đại, ta khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào nghịch đảo mật độ sau: 45 Với giá trị G  1, ta có N1   Sự phụ thuộc hệ số nhiễu vào N2 N1 với giá trị G = 0.5; 0.8; 0.9 thể hình 3.4a N2 25 G = 0.5 G = 0.8 G = 0.9 NF (dB) 20 15 10 1.5 2.5 N1/N2 3.5 4.5 Hình 3.4a Hệ số nhiễu phụ thuộc vào nghịch đảo mật độ (G < 1) Trong trường hợp khơng có khuếch đại tồn nhiễu Nhiễu giảm dần mật độ cư trú mức lớn so với mật độ cư trú mức Với giá trị G  1, ta có N1   Sự phụ thuộc hệ số nhiễu vào N2 N1 với giá trị G = 5; 10; 30 thể hình 3.4b N2 HƯsè nhiÔu (dB) 46 20 18 16 14 12 10 G=5 G = 10 G = 30 0.5 N1/N2 1.5 Hình 3.4b Hệ số nhiễu phụ thuộc vào nghịch đảo mật độ (G > 1) Từ đồ thị hình 3.4b ta thấy, hệ số khuếch đại G khơng đổi thì: + Hệ số nhiễu tăng nghịch đảo mật độ yếu + Hệ số nhiễu đạt giá trị nhỏ N1  (trường hợp nghịch đảo hoàn toàn, tất nguyên tử trạng thái kích thích) Hệ số khuếch đại Hệ số nhiễu nhỏ 10 30 2,5527 2,7875 2,9373 Bảng 3.1 Hệ số nhiễu nhỏ tương ứng với hệ số khuếch đại khác (trường hợp nghịch đảo mật độ hoàn toàn) 3.5 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào hệ số khuếch đại Từ biểu thức (3.1), ứng với mức nghịch đảo mật độ khác nhau, ta khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu NF vào hệ số khuếch đại G sau: + Trường hợp mức nghịch đảo mật độ thoả mãn: N  N1   N1   G  (khơng có khuếch đại) N2 47 Sự phụ thuộc hệ số nhiễu vào hệ số khuếch đại ứng với giá trị HƯsè nhiƠu (dB) N1  1.8; 2; 2.5 thể hình 3.5a N2 40 N1/N2=1.8 N1/N2=2 N1/N2=2.5 35 30 25 20 15 10 0 0.2 0.4 0.6 HÖsè khuÕch ®¹ i 0.8 Hình 3.5a Hệ số nhiễu phụ thuộc vào hệ số khuếch đại (trường hợp G 1) 3.6 Khảo sát phụ thuộc tỉ số G/NF vào G Từ biểu thức (3.1) ta có: G  NF G 1 (1  )  N G G 1 N (3.6) Từ biểu thức (3.6), khảo sát phụ thuộc tỉ số G/NF vào G với giá trị N1 / N khác (Hình 3.6) Tỉ số G/NF tỉ số tương đối hệ số khuếch đại hệ số nhiễu 49 14 N1/N2 = N1/N2 = 0.5 N1/N2 = 0.8 12 G/NF 10 10 15 20 G 25 30 Hình 3.6 Tỉ số G/NF phụ thuộc vào G Đồ thị hình 3.7 cho thấy, mức nghịch đảo mật độ khơng đổi thì: + Tỉ số G/NF tăng hệ số khuếch đại tăng + Có thể xác định tỉ số G/NF tương ứng với giá trị G khơng đổi Từ biết hệ số nhiễu Hệ số nhiễu nhỏ so với hệ số khuếch đại có lợi 3.7 Khảo sát phụ thuộc tỉ số G/NF vào NF Từ biểu thức (3.6) khảo sát phụ thuộc tỉ số G/NF vào NF sau: 20 N1/N2 = N1/N2 = 0.5 N1/N2 = 0.8 G/NF 15 10 NF Hình 3.7 Tỉ số G/NF phụ thuộc vào NF Đồ thị hình 3.7 cho thấy, mức nghịch đảo mật độ khơng đổi tỉ số G/NF tăng hệ số nhiễu tăng (đến giá trị đó) 50 + Với giá trị N1 / N  0,5 , ta chia đồ thị thành hai vùng: - Vùng 1: NF tăng từ 1 2,7 G/NF tăng chậm - Vùng 2: NF tăng từ 2,7  G/NF tăng nhanh Như xem tỉ số G/NF tương ứng với vùng đồ thị khơng phụ thuộc NF, hệ số khuếch đại thu cao Tương tự giá trị N1 / N khác có nhận xét Do nên chọn khuếch đại EDFA thoả mãn tính chất vùng đồ thị 3.8 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất bơm cơng suất tín hiệu đầu vào Từ biểu thức (3.1), (3.2), (3.3), (3.4), (3.5) khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất tín hiệu đầu vào cơng suất bơm bơm bước sóng 0,98m NF (dB) 30 25 20 15 10 -40 -30 -20 Ps (dBm) -10 10 100 80 60 40 20 Pp (mW) Hình 3.8 Hệ số nhiễu phụ thuộc cơng suất tín hiệu đầu vào cơng suất bơm 51 Từ đồ thị hình 3.8 ta thấy: hệ số nhiễu nhỏ công suất bơm lớn công suất tín hiệu đầu vào nhỏ Để tối thiểu hệ số nhiễu cơng suất bơm lớn 10mW, cơng suất tín hiệu đầu vào nhỏ -15dBm 3.9 Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất bơm độ dài sợi Từ biểu thức (3.1), (3.2), (3.3), (3.4), (3.5) khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào công suất bơm độ dài sợi bơm bước sóng 1,48m , cơng suất tín hiệu đầu vào Ps  20dBm NF (dB) 30 25 20 15 10 60 40 L (m) 20 100 80 60 40 Pp (mW) 20 Hình 3.9 Hệ số nhiễu phụ thuộc công suất bơm độ dài sợi Đồ thị hình 3.9 cho thấy: độ dài sợi lớn 10m cơng suất bơm lớn khoảng 10mW hệ số nhiễu gần không đổi 3.10 Chọn thông số tối ưu cho khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Có thể chọn thơng số tối ưu cho khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium thông qua kết khảo sát Bộ thông số tối ưu thông số cơng suất bơm nhỏ nhất, hệ số khuếch đại lớn nhiễu nhỏ 52 Trường hợp khuếch đại EDFA với độ dài sợi biết, chọn vùng cơng suất bơm tối ưu để hạn chế nhiễu từ tìm hệ số khuếch đại tương ứng đạt Khi cung cấp cho khuếch đại EDFA công suất đủ lớn để thực nghịch đảo mật độ cư trú, chùm tín hiệu có th c khuch hỡnh 3.10 ch đạ i (dB) H Ösè khuÕ đại Sự phụ thuộc hệ số khuếch đại vào công suất bơm thể 40 35 L = 20m, Ps = -15dBm 30 L = 15m, Ps = -25dBm 25 20 L = 10m, Ps = -20dBm 15 10 L = 5m, Ps = -35dBm 0 10 20 30 40 50 60 70 Công suất bơm (mW) 80 90 100 110 Hỡnh 3.10 Hệ số khuếch đại phụ thuộc công suất bơm Đồ thị hình 3.10 cho thấy: + Hệ số khuếch đại tăng công suất bơm tăng + Khi công suất bơm lớn 100mW hệ số khuếch đại tăng không đáng kể Từ mục 3.3 ta biết cơng suất bơm lớn 10mW hệ số nhiễu nhỏ Như công suất bơm tối ưu cho khuếch đại EDFA từ 10mW đến 100mW + Để đạt hệ số khuếch đại lớn 10dB thực công suất bơm từ 10mW đến 100mW độ dài sợi pha tạp EDFA vào khoảng 10m trở lên 53 Giả sử khuếch đại EDFA có độ dài sợi L = 10m Để có cơng suất tín hiệu đầu vào -20dBm, vùng cơng suất để tối thiểu hệ số nhiễu khoảng từ 20mW đến 100mW, hệ số nhiễu vào khoảng từ 3,3dB đến 3.6dB (hình 3.3) Với cơng suất bơm vào khoảng từ 20mW đến 100mW hệ số khuếch đại đạt vào khoảng từ 15,5dB đến 18,5dB (hình 3.10) Vậy thơng số tối ưu cho khuếch đại EDFA có độ dài sợi 10m, cơng suất tín hiệu đầu vào -20dBm là: cơng suất bơm vào khoảng từ 20mW đến 100mW, hệ số khuếch đại đạt vào khoảng từ 15,5dB đến 18,5dB, hệ số nhiễu vào khoảng từ 3,3dB đến 3,6dB 3.11 Kết luận chương III Qua khảo sát tính chất hệ số nhiễu thu kết sau: - Để hạn chế nhiễu độ dài sợi pha tạp EDFA lớn 10m, công suất tín hiệu đầu vào nhỏ -15dBm, cơng suất bơm từ 10mW đến 100mW - Giới hạn nhỏ hệ số nhiễu hệ số khuếch đại lớn 3dB - Hệ số nhiễu nhỏ đạt trạng thái nghịch đảo mật độ hoàn toàn (tất nguyên tử trạng thái kích thích) - Tìm thơng số tối ưu cho khuếch đại EDFA có độ dài sợi 10m, cơng suất tín hiệu đầu vào -20dBm là: cơng suất bơm vào khoảng từ 20mW đến 100mW, hệ số khuếch đại đạt vào khoảng từ 15,5dB đến 18,5dB, hệ số nhiễu vào khoảng từ 3,3dB đến 3,6dB 54 Kết luận chung Với mục đích góp phần nghiên cứu sâu lí thuyết nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium, nhằm tìm số tối ưu để hạn chế nhiễu, luận văn thực với kết sau: Trình bày số tính chất quang phổ ion Er3+, sở khuếch đại quang, cấu trúc hoạt động khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Trình bày nhiễu quang nhiễu cường độ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Trình bày biểu thức biểu diễn mối liên hệ hệ số nhiễu, nghịch đảo mật độ hệ số khuếch đại Mối liên hệ hệ số nhiễu, độ dài sợi, cơng suất tín hiệu đầu vào cơng suất bơm Khảo sát phụ thuộc hệ số nhiễu vào độ dài sợi, cơng suất tín hiệu đầu vào, công suất bơm, nghịch đảo mật độ, hệ số khuếch đại thu kết sau: Giới hạn nhiễu nhỏ hệ số khuếch đại lớn 3dB Hệ số nhiễu nhỏ đạt trạng thái nghịch đảo mật độ hoàn toàn (tất nguyên tử trạng thái kích thích) Để thu hệ số khuếch đại lớn hệ số nhiễu nhỏ khuếch đại EDFA nên có độ dài sợi lớn 10m, cơng suất bơm từ 10mW đến 100mW, cơng suất tín hiệu đầu vào nhỏ -15dBm 5.Từ kết thu chọn thông số tối ưu cho khuếch đại EDFA có độ dài sợi 10m, cơng suất tín hiệu đầu vào -20dBm là: cơng suất bơm vào khoảng từ 20mW đến 100mW, hệ số khuếch đại đạt vào khoảng từ 15,5dB đến 18,5dB, hệ số nhiễu vào khoảng từ 3,3dB đến 3,6dB 55 tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Dominique Bayart, Hệ thống truyền thơng quang học dùng ghép nhiều bước sóng, Đồ Sơn 2004 [2].Trần Đức Hân, Thông tin cáp sợi quang, Tập 1, ĐHBKHN 2004 [3] Nguyễn Văn Hiển, Vũ Linh, Vật lí điện tử, NXB ĐHQG 2007 [4] Đinh Văn Hồng, Trịnh Đình Chiến, Vật lí laser ứng dụng, NXB ĐHQG 2004 [5] Phùng Hồ, Giáo trình Vật lý điện tử, NXB Khoa học kỹ thuật2002 [6] Bernard Jacquier, Linh kiện tích cực làm sợi quang pha tạp, Đồ Sơn 2004 [7] Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang, Tập 1, 2, NXB Bưu điện 2003 [8] Vũ Văn San, Kỹ thuật thông tin quang, NXB Khoa học Kỹ thuật 2001 [9] Vũ Văn San, Nguyễn Minh Dân, Xác định hệ số nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium, www.tapchibcvt.gov.vn/Uploađe/admin [10] Phùng Văn Vận, Trần Hồng Quân, Nguyễn Cảnh Tuấn, PhạmHồng Lí, Nguyễn Hồi Nam, Hệ thống thơng tin sợi quang, NXB KHKT 2002 Tiếng Anh [11] Govind P Agrawal, Fiber-Optic Communications Systems, Third Edition Copyright 2002 John Wiley & Sons, Inc [12] E Desurvire, Analysis of noise figure spectral distribition in erbium doped fiber amplifiers pumped near 980 and 1480nm, Applied optics, Vol 29, No.21/20, pp 3118 - 3125, July 1990 56 [13] E Desurvire, Erbium doped fiber amplifiers fonew generations of optical communication systems, Optics & Photonic new pp - 11, January 1991 ... 2: Nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Nghiên cứu đặc tính nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Chương 3: Khảo sát số tính chất hệ số nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Khảo sát. .. Chương II: nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 25 2.1 Nhiễu quang khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 25 2.2 Nhiễu cường độ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium 28 2.3 Hệ số nhiễu 32 2.4... mật độ, hệ số khuếch đại Từ tìm thơng số tối ưu cho khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Với lí trên, chọn đề tài nghiên cứu là: Khảo sát số tính chất nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Nội