Kết quả từ hình 3.20 cho thấy, ánh sáng ở ngõ ra của laser chỉ giới hạn trong các mode nằm trong độ rộng phổ của đường cong khuếch đại. Ngoài ra, theo định nghĩa độ rộng phổ (3dB) của nguồn quang, chỉ các mode sóng nằm trong giới hạn 3dB mới cần được quan tâm.
Do các tần số cộng hưởng (các mode sóng) có giá trị phụ thuộc vào chiều dài L của hốc cộng hưởng (điều kiện 3.11) nằm theo trục dọc (longitudinal axis) của hốc cộng hưởng của laser nên các mode này đựợc gọi là các mode dọc (longitudinal mode). Phổ của ánh sáng do laser Fabry-Perot phát ra có nhiều mode nên loại laser này được gọi là laser đa mode MLM (Multi Longitudinal Mode).
3.3.5. Nhiễu trong Laser
Nhiễu trong laser xảy ra khi tín hiệu quang phát ra không ổn định về công suất phát quang, bước sóng phát quang cũng như độ rộng phổ khi điều kiện hoạt động của laser không thay đổi. Nguyên nhân gây ra nhiễu bao gồm các loại sau [3],[1]: Nhiễu lượng tử (quantum noise) là loại nhiễu được tạo ra do sự ngẫu nhiên và rời rạc trong quá trình phát xạ photon ánh sáng (phát xạ tự phát và phát xạ kích thích). Đây là bản chất tự nhiên của nguồn quang. Nhiễu lượng tử làm cho công suất phát quang ở ngõ ra bị dao động,không ổn định. Nó phụ thuộc vào:
- Tầnsố điều chế của tính hiệu quang: tần số càng cao ảnh hưởng càng lớn
- Nguồnquang đa mode hay đơn mode: ảnh hưởng nhiều hơn đối với Laser đa mode. Đây là ưu điểm của nguồn quang đơn mode so với nguồn quang đa mode khi sử dụng trong các hệ thống truyềndẫn quang tốc độ cao.
- Dòng điện phân cực: nhiễu giảm khi dòng điện phân cực lớn hơn dòng ngưỡng của Laser.
Sự không ổn định của nguồn quang xảy ra do:
- Nguồn quang chất lượng kém hoặc do suy giảm theo thời gian sử dụng. - Đặc tính kỹ thuật của nguồn quang thay đổi khi dòng điện cung cấp thay đổi. Đối với laser đơn mode, tần số (hay bước sóng) ánh sáng của mode phát xạ tăng lên khi dòng điện tăng lên (hình 3.21). Sự dịch chuyển này không là hàm liên tục của dòng điện nhưng sẽxảy ra khi dòng điện thay đổi 1-2mA [4]. Tần số dịch chuyển khoảng 100MHz- 1GHz trên 1mA dòng điện kích thích [1]. Hiện tượng nàycòn được gọi là chirp.
Hình 3.21. Nhảy mode trong laser đơn mode vềphía bước sóng dài khi công suất ngõ ra
tăng
Tần sốdịch chuyển rấtbé so với tần số trung tâm của sóng ánh sáng (1GHz so với 1x1014Hz, tỷ lệ 0,001% [1]) nên ảnh hưởng của chirp không nhiều đối với các hệ thống
thông tin quang truyền một bước sóng. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chirp tăng lên đáng kể khi nguồn quang được sử dụng trong các hệ thống thông tin quang đòi hỏi sự chính xác của phổ sóng ánh sáng như trong hệ thống coherent hay hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM có khoảng cách giữa các kênh hẹp. Để khắc phục hiện tượng này, người ta không điều chế trực tiếp laser bằng dòng tín hiệuđiện mà sử dụng kỹ thuật điều chế ngoài (external modulation).
Sự phản xạ của ánh sáng vào nguồn quang do ánh sáng phản xạ ngược về tại các connector, mối hàn hay do tán xạ Rayleigh xảy ra trong sợi quang … Khi đó, ánh sáng phản xạ sẽđượckhuếch đại trong vùng tích cực và phát xạ ra ngoài laser cùng với tín hiệu quang, gây ra nhiễu. Do vậy, suy hao phản hồi (return loss) là một thông số quan trọng trong sợi quang vì có thểảnh hưởng chất lượng của tuyến quang. Để khắc phục loại nhiễu này, người ta thường dùng các bộ cách ly quang (optical isolator).
Nhiễu thành phần (partition noise) trong các nguồn quang đa mode xảy ra khi các mode được phát ra không ổn định. Sự thay đổi của nhiệt độ làm thay đổi phân bố công suất giữa các mode dọc (longitudinal mode) (xem hình 3.22). Điều này làm tăng tán sắc trên đường truyền.