Sau khi đó hoàn thành việc ghộp nối và đúng vỏ để tạo được module khuếch đại, chỳng tụi tiến hành khảo sỏt cỏc thụng số cơ bản của module khuếch đại đó chế tạo. Trong mục này chỳng tụi đưa ra cỏc phương phỏp để khảo sỏt đặc trưng cụng suất bức xạ tự phỏt, hệ số khuếch đại, sự phụ thuộc phõn cực, chỉ số nhiễu... của một module khuếch đại.
2.2.1 Hệ đo đặc trưng cụng suất của module khuếch đại và nguồn tớn hiệu
Để nghiờn cứu cỏc đặc trưng cơ bản của SOA súng chạy, đầu tiờn chỳng tụi cần phải tiến hành đo đặc trưng cụng suất của module laser diode DFB dựng làm nguồn tớn hiệu khuếch đại, đặc trưng cụng suất của chip khuếch đại quang bỏn dẫn miền tớch cực nghiờng gúc 70
khi cú phủ màng chống phản xạ tại một mặt và cả hai mặt. Sau đú chỳng tụi sẽ khảo sỏt đặc trưng cụng suất bức xạ tự phỏt của module khuếch đại. Hệ đo đặc trưng cụng suất này bao gồm: mỏy đo đặc trưng cụng suất, photodide, …. Sơ đồ khối của hệ đo được miờu tả ở hỡnh 2.6.
Hỡnh 2.6. Sơ đồ hệ đo đặc trưng cụng suất của laser diode và SOA
súng chạy
SOA (DFB LD)
Photodiode
Mỏy đo đặc trưng cụng suất Diode Laser DL06
CARD GPIB IEEE488
42
Cỏc đặc trưng của SOA súng chạy được đo trờn mỏy đặc trưng laser - Diode Laser Controller 06DL103 của hóng Melles Griot (Mỹ). Đõy là một mỏy đo đặc trưng rất hiện đại với khả năng đo cỏc đường đặc trưng P(I), I(V), cung cấp dũng một chiều ổn định cho laser từ 0 đến 500mA (với độ chớnh xỏc ± 0,1mA), thu được dũng quang điện tới 10mA (sai số 1 A); cung cấp nguồn nuụi và ổn định nhiệt độ cho pin peltier, cú khả năng đưa ra cỏc xung phỏt nuụi laser. Tớnh năng của mỏy rất ưu việt: cú khả năng tương thớch với mọi loại laser theo bất kỳ chuẩn đấu nối chõn, cú nhiều giới hạn giỏ trị cực đại nhằm mục đớch bảo vệ linh kiện như: giới hạn dũng, giới hạn thế, giới hạn cụng suất, đặc biệt là khả năng chống cắm ngược cực laser.
Để thuận tiện cho quỏ trỡnh sử dụng chỳng tụi đó xõy dựng hệ đo đặc trưng laser diode ghộp nối với mỏy tớnh. Card giao diện để trao đổi giữa PC và mỏy đo là Card GPIB - IEEE 488. Cỏc giỏ trị số liệu đo trờn mỏy được chuyển về mỏy tớnh xử lý, ghi lại số liệu và vẽ đường đặc trưng. Trờn hệ thiết bị này, chỳng tụi đó đo được cỏc đặc trưng của module khuếch đại, chip khuếch đại và nguồn tớn hiệu.
Hỡnh 2.7. Hệ đo đặc trưng cụng suất được ghộp nối với mỏy tớnh qua card GPIB
43
2.2.1 Kỹ thuật đo cấu trỳc phổ
Việc khảo sỏt cấu trỳc phổ huỳnh quang tự phỏt của khuếch đại quang súng chạy và phổ khuếch đại tớn hiệu là vấn đề quan trọng nhất. Từ cấu trỳc phổ ta cú thể biết được vựng bước súng mà bộ khuếch đại cú thể cho hệ số khuếch đại tối ưu, dải khuếch đại, hệ số khuếch đại, sự phụ thuộc phõn cực tớn hiệu lối vào... Phổ bức xạ được phõn tớch hệ mỏy phõn tớch quang phổ Agilent Optical Spectrum Analyzer B6012N của Mỹ. Mỏy phõn tớch quang phổ cú thể cho độ phõn giải tối đa tới 0,06 nm nằm trong dải bước súng 600-1700 nm, với cụng suất lối vào cú thể từ –85 dBm tới 30 dBm. Chuẩn lối vào của mỏy thụng qua connector FC (9/125 m). Như vậy, sự suy hao khi đưa tớn hiệu vào mỏy quang phổ đạt tới giỏ trị 0,1 dB. Do tất cả cỏc linh kiện trong quỏ trỡnh thớ nghiệm ở lối ra đều cú gắn connector chuẩn FC nờn việc đo phổ được thực hiện khỏ dễ dàng. Để khảo sỏt phổ bức xạ tự phỏt của SOA cũng như phổ nguồn tớn hiệu (laser module DFB), chỳng ta chỉ việc đưa trực tiếp tớn hiệu lối ra ở đầu connector vào mỏy quang phổ. Để cú thể cấp dũng cho laser tớn hiệu cũng như module SOA, chỳng tụi sử dụng hệ nguồn dũng của hóng Melles Griot cú thể cấp dũng một chiều thay đổi từ 0-500 mA. Ngoài ra chỳng tụi cũng sử dụng bộ nguồn nuụi PIN Peltier để cú thể ổn định nhiệt độ làm việc cho cỏc linh kiện. Sơ đồ hoạt động của hệ nguồn cấp dũng cho cỏc linh kiện được thể hiện trờn hỡnh 2.8. Khi chỳng thay đổi chiết ỏp trờn hệ nguồn nuụi PIN Peltier cỳng tụi cú thiết lập nhiệt độ làm việc tối ưu cho module laser và SOA. Ngoài ra chỳng tụi cũng cú thể sử dụng hệ nguồn này để cú thể khảo sỏt sự thay đổi cấu trỳc phổ của cỏc linh kiện theo nhiệt độ và theo dũng kớch.
Nguồn dũng PIN Peltier Bộ điều khiển nhiệt độ Dũng điều khiển Pout
Hỡnh2.8. Sơ đồ hệ ổn định nhiệt độ và cấp dũng cho Laser module bơm và module khuếch đại
44
2.2.3 Kỹ thuật khảo sỏt đặc trưng khuếch đại của module SOA
Để khảo sỏt hệ số khuếch đại của SOA, chỳng tụi cũng sử dụng mỏy đo phổ Agilent Optical Spectrum Analyzer. Chỳng tụi sẽ đo cường độ của phổ tớn hiệu lối vào và cường độ của phổ tớn hiệu lối ra. Do laser module DFB phỏt đơn mode, một tần số nờn tỉ lệ cường độ phổ tớn hiệu trước và sau khi qua SOA chớnh là hệ số khuếch đại. Cụng việc tớnh toỏn hệ số khuếch đại cũng cú thể thực hiện trực tiếp trờn mỏy phõn tớch quang phổ. Chỳng ta chỉ cần đưa phổ tớn hiệu lối vào và phổ tớn hiệu sao khi qua khuếch đại, mỏy sẽ tự động tớnh toỏn và cho ra hệ số khuếch đại, chỉ số nhiễu, tỉ số tạp õm, chỉ số nhiễu. Sơ đồ khối của hệ đo được chỉ ra trờn hỡnh 2.9. Để khảo sỏt sự phụ thuộc của hệ số khuếch đại vào tớn hiệu lối ra chỳng tụi thay đổi cường độ tớn hiệu lối vào thụng qua bộ suy hao VOA (variable optical attenuator). Để khảo sỏt sự phụ thuộc phõn cực, tớn hiệu trước khi qua SOA được đưa vào bộ kiểm soỏt phõn cực. Thay đổi vị trớ cỏc vũng phõn cực, chỳng ta cú thể thu được ảnh hưởng của sự phõn cực lờn hệ số khuếch đại [12].