2 Khảo sát các tính chất của tán sắc vật liệu trong sợi quang bằng
2.5Sự mở rộng của xung Gauss với chirp vào đặc trưng bởi tham số C,
trong suốt quá trình lan truyền trong sợi quang
[5]
Điều này thì dễ hiểu, hiệu ứng đầu tiên của sự thu hẹp của xung trong hình 2.5 cho C =-2. Xung vào có GVD ngược với GVD của sợi quang khi nó lan truyền. Điều này có nghĩa là sóng ngắn ở đầu vào dịch chuyển nhanh hơn, trong sợi quang bắt đầu cho thấy ảnh hưởng của độ trễ, trong khi sóng dài bắt đầu dịch chuyển nhanh hơn.
Điều đó dẫn đến sự bù tán sắc GVD. Xung đạt cực tiểu đối với một khoảng cách nào đó trong sợi quang được bù và GVD = 0. Đối với xung này khoảng cách là ngắn ngất và mở rộng nhất trong miền tần số (biến đổi - giới hạn độ rộng dải phổ). Ngoài ra, sự lan truyền trong sợi dẫn đến sự mở rộng xung làm GVD trở nên dương. Sự ảnh hưởng của GVD vào hình dạng và khoảng thời gian của sự lan truyền xung biến điệu theo thời gian trong sợi quang, ta có thể thấy rằng ảnh hưởng GVD trở nên cần thiết cho xung thời gian ps hoặc ngắn hơn. Do đó, các ảnh hưởng phi tuyến của chiết suất bắt đầu có vai trò quan trọng trong sự truyền dẫn quang học nhanh. Thực tế, nó trở nên quan trọng khi tốc độ truyền dẫn vượt quá 100 Gb/s. Sự truyền dẫn nhanh đòi hỏi sự biến điệu phải nhanh. Sự biến điệu nhanh tạo ra xung dạng
bó sóng chuẩn đơn sắc trong một dãy phổ xác định. Bởi vì chiết suất n(ω) của vật liệu phụ thuộc vào tần số bức xạ, mỗi thành phần tần số trong lan truyền xung với vận tốc nhóm khác nhau vg. Dãy phổ càng rộng hơn thì sự khác nhau của tán sắc vận tốc nhóm GVD càng lớn hơn.
2.2 Sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng đối
với các loại sợi quang đơn mode
Đối với một bước sóng xác định, chiết suất n(λ) được xác định bằng vận tốc pha bởi chúng có mối liên hệ: v = nc = ωβ. Hệ số góc của đường cong dndλ(λ) xác định vận tốc nhóm:
vg = c
n(λ)−λdndλ (2.24)
đối với bó sóng có bước sóngλ.
Công thức (2.24) ta có thể dễ dàng suy ra từ định nghĩa của vận tốc nhómvg = dωdλ
và liên hệ:v = c n = ω
β
Biểu thức (2.24) có thể viết lại như sau:
vg = c
N (2.25)
Trong đó chiết suất nhóm N là:
N =n(λ) +ωdn
dω =n(λ)−λdn
dλ (2.26)
Khi dndλ(λ) =const, d2dλn(2λ) = 0 thì tất cả các thành phần phổ và xung dịch chuyển với cùng một vận tốc nhóm vg. Điều này có nghĩa là sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng là tuyến tính, hiếm khi xảy ra trong thực nghiệm. Sự bức xạ của bước sóng ngắn có chiết suất lớn hơn bước sóng dài, vì thế ánh sáng có bước sóng khác nhau sẽ truyền với tốc độ khác nhau. Ánh sáng đơn sắc truyền lớn hơn với vận tốc khác nhau giữa thành phần lan truyền dài nhất và ngắn nhất trong sợi quang. Mỗi diot LED và diot laze được đặc trưng bởi độ rộng phổ. Ví dụ: laze đa mode Fabry
Perot (FP) có độ rộng phổ của 2 nm, laze đơn mode 0.1 nm và laze Bragg 0.05 nm. Rõ ràng, dải phổ của nguồn sáng nhỏ hơn thì hiệu ứng tán sắc nhỏ hơn. Điều đó chứng tỏ rằng, laze DFB có kết quả tán sắc vật liệu màu nhỏ nhất trong sợi.