Các hệ thống thông tin quang soliton đòi hỏi một nguồn quang có khả năng sinh ra các xung không chirp cỡ ps với tốc độ lặp cao và dạng xung càng gần với dạng "sech" càng tốt. Nguồn này cần hoạt đông trong vùng bớc sóng gần 1,55àm, nơi suy hao sợi thấp nhất là nơi các EDFA có thể đợc sử dụng để bù suy hao sợi. Laser bán dẫn thờng đợc dùng cho các hệ thống thông tin quang thông thờng cũng là một lựa chọn nguồn phát đối với các hệ thống soliton.
Những thí nghiệm ban đầu về truyền dẫn soliton đã đợc sử dụng kỹ thuật chuyển mạch khếch đại để tạo ra các xung quang ps trong khoảng 20 - 40ps bằng cách đặt laser dới ngỡng và bơm nó lên trên ngỡng này theo chu kỳ nhờ các xung dòng. Tốc độ lặp đợc xác định bởi tần số của điều chế dòng và thờng từ 1-10GHz. Có một vấn đề trong chuyển mạch khếch đại là các xung đợc phát bị chirp, do những thay đổi chỉ số chiết suất do sóng mang bị chi phối bởi yếu tố làm tăng băng tần βc. Tuy nhiên, xung co thể đợc tạo ra gần nh không chirp, nếu đa nó qua một sợi quang có GVD thờng (β2 > 0) để nén xung lại cùng thời điểm.
Các laser bán dẫn khoá mode cũng thích hợp đối với các hệ thông thông tin quang soliton và thờng đợc lựa chọn là do chuỗi xung khoá mode đợc phát từ laser này gần nh không có chirp. Việc khoá mode tích cực nhìn chung đợc sử dụng bằng cách điều chế dòng laser tại một tần số bằng với độ chênh lệch giữa hai mode cạnh nhau. Tuy nhiên một laser bán dẫn có chiều dài hốc cộng hởng tơng đối ngắn (thờng là 0,5mm hoặc là nhỏ hơn) do đó có tần số điều chế lớn hơn là 50GHz. Cấu hình hốc cộng hởng ngoài thờng đợc sử dụng để làm tăng chiều dài hốc và làm giảm tần số điều chế. Trong thực tế đoạn đuôi sợi quang đợc gắn cố định vào bộ phát quang đợc ứng dụng để tạo ra hốc cộng hởng ngoài bằng cách khắc vào cách tử sợi chirp. Việc sử dụng cách từ sợi chirp sẽ cho độ ổn định bớc sóng khoảng 0,1nm trong khi vẫn duy trì cơ chế tự điều hớng nhằm cho phép khóa mode laser trên dải rộng của tần số điều chế. Có thể sử dụng bộ toả nhiệt điện để điều hớng bớc sóng hoạt động trên một khoảng 7nm bằng cách thay đổi bớc cách
Khoá luận tốt nghiệp
tốc độ lặp lớn cỡ 10GHz và đang đợc sử dụng trong nhiều hệ thống truyền dẫn thử nghiệm.
Mặt hạn chế chính của laser bán dẫn cộng hởng ngoài nảy sinh từ chính bản chất lai ghép của chúng. Trong thực tế sử dụng các nguồn đơn khối sinh ra các xung ps đợc chuộng hơn. Có một vài giải pháp đợc dùng để tạo ra các nguồn nh vậy. Các laser bán dẫn đơn khối có chiều dài hốc cộng hởng khoảng 4mm có thể đợc khoá mode tích cực nhằm tạo ra một chuỗi xung 10GHz. Việc khóa mode thụ động của laser DBR đơn khối đã tạo ra đợc các xung 3,5ps tại tốc độ lặp là 40GHz. Bộ điều chế hấp thụ điện, đợc tích hợp với một laser bán dẫn cũng sẽ là một giải pháp lựa chọn nguồn thích hợp. Các bộ phát này thờng đợc sử dụng cho các hệ thống thông tin quang thông thờng (không phải là các hệ thống soliton). Chúng cũng có thể đợc sử dụng để tạo ra chuỗi xung nhờ bản chất phi tuyến của đáp ứng hấp thụ của bộ điều chế. Các xung không có chirp có độ dài 10 đến 20ps tại tốc độ lặp cỡ 20GHz cũng đã đợc tạo ra nhờ kỹ thuật này.
Năm 1996 tốc độ lặp của các laser thích hợp cùng bộ điều chế nh vậy đã đ- ợc cải thiện lên 50GHz. Hiệu ứng hàm lợng tử stark trong bộ điều chế đa giếng điện tử cũng có thể đợc sử dụng để tạo ra một chuỗi xung phù hợp với truyền dẫn soliton.
Các laser sợi khoá mode cũng có thể là sự lựa chọn cho các nguồn bán dẫn mặc dù các laser này vẫn cần một laser bán dẫn làm nguồn bơm. Ngời ta đặt EDFA trong vùng Pabry - perot (FP) hoặc hốc cộng hởng vòng để tạo thành laser sợi. Cả hai kỹ thuật khoá mode tích cực và thụ động đều đựơc sử dụng để tạo các xung quang ngắn. Kỹ thuật khoá mode tích cực đòi hỏi điều chế tại một hài bậc cao của khoảng cách dọc do chiều dài hốc cộng hởng tơng đối lớn (hơn 1m), th- ờng đợc sử dung cho các laser sợi các mode khoá theo hài. Nh vậy sử dụng bộ điều chế hốc LiNbO3 và đã đợc dùng trong một số truyền dẫn soliton. Bộ khuếch đại laser bán dẫn cũng có thể đợc sử dụng cho các mode tích cực để tạo ra các xung ngắn hơn 10ps tại tốc độ lặp cao khoảng 20GHz. Các leser sợi khoá mode thụ động hoặc sử dụng thiết bị đa giống lợng tử hoạt động giống nh bộ hấp thụ bão
Khoá luận tốt nghiệp
hoà nhanh hoặc sử dụng tính phi tuyến sợi để tạo ra các dịch chuyển pha đa vào bộ bộ hấp thụ bão hoà. Tốc độ lặp của các laser sợi nh vậy tơng đối thấp và rất khó điều khiển khiến cho chúng thờng không thích hợp với các hệ thống soliton.
Trong một phơng pháp nữa, ngời ta sử dụng định dạng xung phi tuyến trong sợi tán sắc thay đổi để tạo ra một chuỗi các xung cực ngắn. ý tởng cơ bản là phun một chùm CW đã đợc điều chế dạng sin vào loại sợi đó. ảnh hởng kết hợp của GVD, SPM và tán sắc giảm nhằm biến đổi tín hiệu đã đợc điều chế hình sin thành một chuỗi soliton cực ngắn. Tốc độ lặp của các sin này đợc chi phối bởi tần số của điều chế hình sin ban đầu cực ngắn, thờng đợc tạo ra nhờ sự va chạm hai tín hiệu quang. Hai laser bán dẫn DFB hoặc một laser sợi hai mode có thể sử dụng cho mục đích này.
Một phơng pháp đơn giản để phát chuỗi xung điều chế pha ở lối ra thu đợc từ một laser bán dẫn DFB đặt trớc một bộ lọc băng thông quang việc điều chế pha tạo ra các băng bên FM ở cả hai bên của tần số mang và bộ lộc quang sẽ đợc lựa chọn các băng bên trên một phía của sóng mang. Thiết bị nh vậy sẽ tạo ra một chuỗi xung ổn định có độ rông cỡ khoảng 20ps tại một tốc độ lặp đợc điều khiển bằng bộ điều chế pha. Thiết bị này còn có thể đợc sử dụng nh một nguồn b- ớc sóng kép nhờ lọc cả hai bên của tần số mang, với khoảng cách kênh điển hình là khoảng 0,8nm tại bớc sóng gần 1,55àm.