2.3.3.1 .Thiết bị đo Prism Coupler 2010
2.3.3.3. Đo tổn hao quang của dẫn súng tầng ASZ
Một trong những thụng số quan trọng của dẫn súng tầng là hệ số tổn hao ỏnh sỏng lan truyền. Tương ứng với một phộp đo chiết suất trờn thỡ hệ đo Prism Coupler 2010 cho phộp đo hệ số tổn hao ỏnh sỏng. Ánh sỏng lan truyền được trong màng dẫn súng quang tầng ASZ đó tạo ra cỏc mode lan truyền trong dẫn súng tầng (tại cỏc đỉnh). Để đo tổn hao ỏnh sỏng tại một vị trớ mode nhất định ta di chuyển vị trớ gúc đến chựm tia laser đến vị trớ gúc mode tương ứng, tại vị trớ mode này ỏnh sỏng lan truyền trong dẫn súng. Kết quả đo thu được hệ số tổn hao của cỏc mẫu DS151, DS152, DS153 mụ tả trong bảng 2.2 và cường độ ỏnh sỏng phản xạ tại mặt đế lăng kớnh đi đến đầu thu photodiode trờn cỏc hỡnh 2.23, hỡnh 2.24, hỡnh 2.25.
Tại vị trớ gúc đến ỏnh sỏng bước súng 632.8 nm tương ứng mode bậc 1 (mode thứ 2) ta quan sỏt được hỡnh ảnh ỏnh sỏng đỏ này lan truyền trong dẫn súng tầng (theo chiều mũi tờn) như trờn hỡnh 2.23, khoảng nhỡn rừ thấy vệt sỏng trờn 3 cm (tổng chiều dài vệt sỏng 4.5 cm). Hỡnh ảnh này là một minh chứng rất rừ ràng rằng cú sự truyền dẫn ỏnh sỏng trong dẫn súng tần ASZ. Khi photodiode di chuyển dọc theo chiều lan truyền ỏnh sỏng ta sẽ thu được hệ số tổn hao quang màng dẫn súng. Kết quả đo giỏ trị tổn hao quang tại cỏc bước súng được nờu trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Hệ số tổn hao quang của dẫn súng tầng ASZ
Mẫu Lần đo Hệ số tổn hao (dB/cm) tại cỏc bước súng 632.8 (nm) 1321 (nm) 1538 (nm) DS151 1 1.21 1.41 0.89 2 1.22 1.55 1.41 3 1.3 1.42 1.10 4 1.1 1.48 1.20 5 0.9 1.43 1.1 Trung bỡnh 1.446 1.458 1.14 DS152 1 1.19 1.85 1.03 2 1.52 1.7 1.31 3 1.4 1.6 1.01 4 1.6 1.7 1.2 5 1.3 1.6 1.3 Trung bỡnh 1.402 1.69 1.182 DS153 1 0.84 1.90 0.87 2 0.87 1.69 0.99 3 0.86 1.71 1.09 Trung bỡnh 0.87 1.76 0.98
Từ bảng 2.2 cho ta thấy hệ số tổn hao quang của vật liệu lai hữu cơ - vụ cơ cấu trỳc nano ASZ thấp nhất đạt 0.98 dB/cm tại bước súng 1538 nm. Kết quả cụng bố của nhiều nhúm nghiờn cứu khỏc trờn thế giới về vật liệu lai hữu cơ – vụ cơ cho thấy hệ số tổn hao quang nằm trong khoảng 0.5 dB/cm đến 1.2 dB/cmthỡ vật liệu đú cú thể sử dụng để chế tạo linh kiện quang tử. Hệ số tổn hao thấp, vật liệu nano ASZ cho phộp mở ra triển vọng chế tạo được cỏc linh kiện dẫn súng ứng dụng trong lĩnh vực quang tử núi chung và thụng tin quang núi riờng.
Cú ba yếu tố dẫn đến tổn hao lan truyền ỏnh sỏng trong cỏc dẫn súng: 1) Tổn hao do hấp thụ năng lượng điện từ bởi cỏc phõn tử trong màng dẫn súng. Sự hấp thụ xảy ra trong vựng tử ngoại và vựng nhỡn thấy chủ yếu do điện tử hấp thụ và xảy ra trong vựng hồng ngoại gần xảy ra do sự dao động của phõn tử. 2) Tổn hao do tỏn xạ khụng gian, tỏn xạ Rayleigh. Yếu tố này xảy ra do sự khụng đồng nhất của vật liệu như mật độ khối lượng thay đổi, lẫn tạp chất, và lỗi cấu trỳc mạng liờn kết vật liệu. Những suy hao này phụ thuộc vào mối quan hệ kớch thước vật liệu khụng đồng nhất với bước súng ỏnh sỏng lan truyền và số tõm tỏn xạ (số điểm khụng đồng nhất). 3) Tổn hao do tỏn xạ bề mặt hoặc tổn hao do sự phản xạ,
sự tổn hao này nhỏ khi độ ghồ gề bề mặt nhỏ, chiều dày màng mỏng và số mode lan truyền trong màng dẫn súng nhỏ.
Xột trong trường hợp dẫn súng quang tầng ASZ, tổn hao quang chủ yếu do hai nguyờn nhận: hấp thụ vật liệu và sự tỏn xạ khụng gian. Do sự dao động mạnh của cỏc phõn tử trong vật liệu ASZ đó hấp thụ bước súng ỏnh sỏng lan truyền (1538 nm), dẫn đến sự tổn hao do hấp thụ. Sự tỏn xạ khụng gian xảy ra khi ỏnh sỏng (1538 nm) lan truyền trong dẫn súng quang tầng ASZ, độ sạch trong phũng thớ nghiệm khụng cao dẫn đến cú lẫn cỏc tạp chất trong khi tiến hành trải màng.
Hỡnh 2.24. Cường độ ỏnh sỏng lọt qua bề mặt dẫn súng tầng ASZ dọc theo phương truyền tại bước súng 632.8 nm, phõn cực TE
Hỡnh 2.25. Cường độ ỏnh sỏng lọt qua bề mặt dẫn súng tầng ASZ dọc theo phương truyền tại bước súng 1538 nm, phõn cực TE