SOPT 0.37
Và khoảng thời gian xung cuối cùng đạt được:
L2.7
Như vậy, khi nén xung ngoài buồng cộng hưởng bằng sợi quang đơn mode do ảnh hưởng của quá trình phi tuyến mà nhờ hiệu ứng liên kết SPM và GVD trong sợi thì xung sẽ mạnh hơn và biến đổi tần số tuyến tính với thời gian.
Một vài hạn chế trong quá trình nén xung:
Thứ nhất là do xét tới miền xác định của độ truyền qua của mẫu, dải phổ xung bị biến điệu pha vì thế khoảng thời gian xung có thể đạt giá trị nhỏ nhất. Với sợi quang đơn mode đã xét ở các thí nghiệm độ truyền qua cao từ vùng tần số tử ngoại gần ( vUV ) , miền nhìn thấy đến vùng hồng ngoại gần ( v IR ) dẫn tới giới hạn thấp của khoảng thời gian xung là:
(L )min
Vì vậy, sự nén xung và biến điệu pha không còn thoả mãn những điều kiện xét ở đây nữa mà phải giải phương trình sóng một cách đầy đủ.
Thứ hai, xét đến giới hạn thời gian xung có thể đạt được bằng cách dùng bằng phương pháp thực nghiệm và lý thuyết đã mô tả gần đúng miền giá trị của phương trình NLSE với mỗi phương trình phi tuyến thì cường độ lớn nhất A0m của xung vào sẽ xác định giá trị nhỏ nhất của thời gian xung. Nhưng hầu hết các trường hợp thì mối quan hệ phân cực và cường độ ánh sáng tới là phi tuyến, độ phân cực sẽ phụ thuộc vào các luỹ thừa bậc cao của cường độ điện trường, do đó sẽ ảnh hưởng tới khoảng thời gian của xung. Mặt khác, khó khăn của bộ nén bằng sợi quang là chỉ nén được các xung có năng lượng tương đối nhỏ. Các xung vào càng dài thì sợi quang càng dài nên cần thiết phải xét tới ảnh hưởng của tán xạ Raman.
Như vậy, đối với phương pháp nén xung ngoài buồng cộng hưởng dùng sợi quang đơn mode thìkL 0 tức là tán sắc vận tốc góc làm cho sườn trước của xung truyền nhanh hơn sườn sau của xung làm cho xung bị dãn ra. Còn 20 đặc trưng cho độ phi tuyến của môi trường sợi quang dẫn đến hiện tượng tự biến điệu pha và tần số bị biến đổi hầu như tuyến với thời gian, các xung bị mở rộng phổ làm cho xung ngắn đi dẫn đến nén xung.
c) Khảo sát trường hợp xung hẹp khi đi GVD và độ phi tuyến là trái dấu tức là k 0
L 2
Khi một xung sáng ngắn truyền qua sợi quang xuất hiện mở rộng xung sáng. Các xung lân cận có thể mở rộng hoặc chồng chập nhau đến lúc không phân biệt được các với nhau dẫn tới hiện tượng méo tín hiệu gây lỗi bít. Hiện tượng này chính là do tán sắc tạo nên, làm hạn chế cự li truyền dẫn cũng như tốc độ truyền dẫn trong sợi quang (đặc trưng bởik ). Mặt khác cường độ
L
xung sáng truyền trong lõi sợi quang đủ cao dẫn đến chiết suất phụ thuộc vào cường độ, vật liệu sợi quang trở thành vật liệu phi tuyến. Phần có cường độ đủ cao của xung sáng dịch chuyển pha khác với phần có cường độ thấp làm cho tần số dịch chuyển một lượng khác nhau. Do đó, tán sắc vật liệu tốc độ nhóm thay đổi nên dạng xung thay đổi (đặc trưng bởi 2 ). Dưới những điều
kiện nhất định sự tán sắc phi tuyến có thể bù trừ tán sắc vật liệu tức là
làm cho xung sáng lan truyền không bị thay đổi theo thời gian, sóng sáng truyền như vậy là sóng dạng hạt hay dạng soliton. Trong tương lai sẽ sử dụng kỹ thuật truyền soliton trong thông tin quang. Vào năm 1996 dạng soliton truyền trong sợi quang đạt được tốc độ 20Gb/s, dung lượng 130TB/s - km trên khoảng cách 1150km. Khi xung truyền qua sợi quang đơn mode với bước sóng xung
xung vào sợi quang có dạng:
E( , 0) 1.76
N : là một số nguyên chính là bậc của soliton.
L0: độ rộng xung.
2
LD : độ dài tán sắc :LD
L0
k : thu được từ toán tử tán sắc sợi quang
Soliton cơ bản tương ứng với N = 1, hình bao của xung soliton cơ bản giữ nguyên không đổi trong suốt quá trình truyền. Tuy nhiên, với soliton bậc cao ( N > 1), hình dạng của bao hình xung sẽ biến đổi và khôi phục sau mỗi chu kì. z 0 L D 2 (1.76)2
Chu kì z0 và bậc N của soliton đóng vai trò quan trọng trong lý thuyết soliton quang học. Việc tạo soliton sẽ luôn dẫn tới việc làm hẹp đáng kể của các đỉnh xung trung tâm tại cường độ dài đường truyền xác định của 0 . Quá trình tách và làm hẹp xung quan sát trong thực nghiệm. Với N = 2 tính chất này đặc biệt đơn giản. Xung hẹp đi khi đi qua phần đầu của sợi quang và đạt được khoảng thời gian nhỏ nhất tại giá trị một nửa của chu kì lí thuyết và xuất hiện hai thành phần thứ cấp ở hai bên thành phần chính của xung soliton. Như vậy, nếu tín hiệu tại điểm giữa của chu kì có thể thu được xung ngắn hơn.
2.3. Kết luận
Trong chương này chúng ta đã nghiên cứu quá trình tạo chirp, bù trừ chirp và phân tích một số hiệu ứng liên quan của chirp tác động lên quá trình thay đổi phổ hay độ xung laser. Một số quá trình tạo chirp tuyến tính GVD, phi tuyến SPM và bù trừ chirp bằng cách tử … đã được phân tích chi tiết. Trên cơ sở đó, một số kỹ thuật tạo chirp và bù trừ chirp thích hợp cho mục
đích nghiên cứu tiếp theo đã được đề xuất. Đây là những cơ sở vật lý tạo tiền đề cho nghiên cứu hiệu ứng soliton, trong đó nghiên cứu ảnh hưởng của chirp lên quá trình hình thành xung soliton trong sợi quang tán sắc sẽ được trình bày ở các chương tiếp theo.
Chương 3