Multiplexing -WDM)
Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng là một cách gọi khác cho kỹ
thuật phân chia kênh theo tần sốquang học (OFDM Optical Frequency Division Multiplexing) [15]. Kỹ thuật này cho phép ta tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bít truyền dẫn và không cần sử dụng nhiều sợi dẫn quang. Kỹ
thuật này thực hiện việc truyền ánh sáng có bước sóng khác nhau trên cùng một sợi. Lý do để thực hiện điều này là các hệ thống thông tin quang thường chỉ sử
dụng một phần rất nhỏ băng tần truyền dẫn của sợi sẵn có và các nguồn phát
xung ánh sáng có độrộng khá hẹp.
Nguyên lý cơ bản của ghép kênh theo bước sóng:
Giả sử hệ thống thiết bị phát có các nguồn phát quang làm việc ở các bước sóng khác nhau (1, ... n). Các tín hiệu này sẽ được ghép vào cùng một sợi quang. Tín hiệu quang sau khi được ghép sẽ truyền đồng thời dọc theo sợi đểtới phía thu. Các bộtách sóng quang khác nhau ở phía đầu thu sẽ nhận lại các luồng tín hiệu với các bước sóng riêng rẽ này sau khi chúng qua bộ giải ghép kênh
bước sóng. Khi sử dụng kỹthuật này cần phải chú ý tới hiện tượng xuyên kênh
và độrộng kênh. Độ rộng kênh là dải bước sóng dành cho mỗi kênh mà nó định
không bị nhiễu giữa các kênh và hạn chế hiện tượng xuyên kênh là khoảng vài chục nanomet, còn nếu sử dụng diode bán dẫn (LED) thì phải cần độ rộng kênh lớn gấp 10 đến 20 lần. Vậy sử dụng các laser xung cực ngắn để làm nguồn phát tín hiệu quang là cần thiết để tránh hiện tượng xuyên kênh và có thể giảm được
độrộng kênh.
Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu về dung lượng truyền tin, kỹ thuật
ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao (Dense wavelength division
multiplexing DWDM) đã bắt đầu được ứng dụng. Gần đây, laser vi cầu, laser có buồng cộng hưởng dạng cầu kích thước micromét, đã được sử dụng làm nguồn phát trong mạng thông tin quang [20]. Do laser vi cầu phát xạ các mode laser cực hẹp nên hiệuứng dãn xung quang do tán sắc giảm mạnh, vì vậy, có thể tăng dung lượng các kênh truyền dẫn trong một sợi quang lên hàng trăm lần khi sử
dụng công nghệ ghép kênh thông tin theo bước sóng mật độcao (DWDM)
Kết luận chương I
Trong chương này, luận văn giới thiệu về một số phương pháp phát xung laser
ngắn và ứng dụng của xung laser cực ngắn trong nghiên cứu khoa học cũng như
trong cuộc sống thực tiễn.
Về các phương pháp phát xung laser ngắn, luận văn trình bày 8 phương pháp
phát xung laser ngắn được sử dụng phổbiến hiện nay:
MUX DEMUX I1(1) In(n) 0 n(n) O1(1) I(1...n) O(1...n)
Hình 1.12 Quá trình ghép kênh phân chia theo bước sóng
+Phương pháp biến điệu độ phẩm chất trong buồng cộng hưởng (Q-switching): Bằng việc điều khiển hệ số phẩm chất của buồng cộng hưởng, người ta có thể
tạo ra các xung laser có độ rộng cỡ nano-giây và có công suất cao.
+ Phương pháp chiết tách năng lượng buồng cộng hưởng dumping (dumping cavity): Theo phương pháp này, một bộ điều biến quang học (thường là bộ biến điệu âm-quang) được đặt trong buồng cộng hưởng để đưa một phần năng lượng
tích lũy ra khỏi buồng cộng hưởng. Phương pháp chiết tách năng lượng buồng
cộng hưởng dumping cho phép tạo ra được các xung có độ rộng 10 -100 ns, tần số lặp lại xung khoangr4 MHz.
+ Phương pháp buồng cộng hưởng dập tắt (quenching cavity): Người ta tạo ra
hai buồng cộng hưởng sử dụng chung một môi trường hoạt chất. Hai buồng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cộng hưởng này có hệ số phẩm chất khác nhau và có trục được đặt lệch nhau
mật chút. Phương pháp buồng cộng hưởng dập tắt cho phép phát ra các xung
ngắn với hệ số nén xung thấp, cỡ 10 lần.
+ Phương pháp quá độ buồng cộng hưởng (Resonator transient): Cơ sở của phương pháp này là dựa trên đặc điểm dao động hồi phục của phát xạ laser từ
các buồng cộng hưởng có độ dài ngắn, được bơm gần ngưỡng. Phương pháp quá độ buồng cộng hưởng cho phép tạo ra các xung cỡ pico-giây, nhưng có hệ số
nén xung thấp (nhỏ hơn 10 lần).
+ Phương pháp chọn lọc thời gian-phổ (Spectro-temporal-selection): Phương
pháp này được dựa trên tiến trình quét phổ rất nhanh của bức xạ laser màu băng
rộng phát ra từ một buồng cộng hưởng laser ngắn, có độ phẩm chất thấp. Với phương pháp chọn lọc thời gian-phổ có thể tạo ra các xung laser cỡ pico-giây với hệ số nén xung cỡ 100 lần.
+ Phương pháp kích thích sóng chạy (travelling wave excitation): Phương pháp
này cho phép phát xung ngắn có độ dài phụ thuộc vào mật độ năng lượng bơm,
và có hệ số nén xung thấp (cao nhất chỉ khoảng 2 lần). Vì vậy, nguồn bơm đối
+ Phương pháp phản hồi phân bố (Distributed feedback): Đặc trưng của phương
pháp này là không dùng buồng cộng hưởng gồm các gương, thay vào đó ánh sáng được phản xạ Bragg và khuếch đại trong môi trường hoạt chất do hiệu ứng
phản hồi phân bố. Phương pháp này cho phép tạo ra các xung ngắn cỡ pico-giây
và có độ đơn sắc cao tại các bước sóng khác nhau.
+ Phương pháp khóa pha (mode-locking): Phương pháp này cho phép phát ra
các xung laser cực ngắn, cỡ 10-14s, tốc độ lặp lại xung lớn và ổn định.
Trong chường I, luận văn cũng trình bày về một số ứng dụng của các xung laser
cực ngắn trong vật lý, hóa học, sinh học… và đặc biệt là ứng dụng của các xung
này trong việc truyền thông tốc độ cao. Hiện nay, bằng việc sử dụng các xung laser cực ngắn, người ta đã thực hiện được truyền thông tin với tốc độ cỡ hàng trục Gb/s trên một khoảng cách lớn.
CHƯƠNG II.
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO XUNG LASER NGẮN
Như đã trình bàyở chương I, xung laser ngắn là công cụ hiệu quả và duy nhất để nghiên cứu các quá trình xảy ra cực nhanh và liên quan tới sự tương
tác của ánh sáng với vật chất. Vật lý và kỹ thuật phát xung laser cực ngắn đã
và đang được nghiên cứu, phát triển mạnh mẽ. Người ta đã có thể phát được các xung laser cỡ vài femto-giây. Do vây, những phương pháp và thiết bị đo
các thông số của các xung quang học có độ phân giải thời gian cao là rất cần thiết cho các nghiên cứu và ứng dụng quang học quang phổ và laser. Một trong các thông số quan trọng cần được xác định là độ rộng của xung cực ngắn. Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu một số thiết bị điện tử và một sốkỹthuật quang học để đo độ rộng của xung laser cực ngắn.