- Môi trường khuếch đại quang trên cơ sở tán xạ Raman cưỡng bức có thể sử
dụng sợi nhạy quang, sợi DCF hoặc sợi quang SMF-28 có độ dài thích hợp.
- Linh kiện cách ly quang (Isolator) dùng để cho ánh sáng chỉ đi theo một
chiều trong sợi và ngăn chặn ánh sáng phản xạ ngược vào môi trường khuếch đại gây nhiễu cho tín hiệu khuếch đại.
- Linh kiện ghép bước sóng quang WDM dùng để kết hợp nguồn bơm và tín
hiệu tạo hiệu ứng Raman cưỡng bức cũng như dùng để đưa tín hiệu vào và ra khỏi bộ khuếch đại.
2.1.3. Thiết kế phần điện tử bơm cho laser bán dẫn
Để khuếch đại tín hiệu quang trong cửa sổ 1550 nm (vùng có suy hao quang thấp nhất trong sợi silica hiện đang sử dụng rộng rãi trong mạng thông tin quang), sóng Stokes của tán xạ Raman cần nằm trong vùng 1530-1560 nm được thực hiện bởi chùm laser bán dẫn có bước sóng trong vùng 1420-1485 nm. Công suất quang của laser bán dẫn phụ thuộc vào cấu trúc đặc biệt của laser và độ ổn định của công suất và bước sóng phát xạ laser, phụ thuộc rất mạnh vào hai đại lượng là nhiệt độ của đế laser bán dẫn và dòng điện bơm qua laser. Như vậy để công suất quang bơm cho sợi được ổn định, mạch điện điều khiển hai đại lượng dòng bơm và nhiệt độ phải được thiết kế chính xác. Sử dụng phối hợp cả hai phương pháp (xử lý tín hiệu tương tự và xử lý tín hiệu số) để đạt được sự ổn định nhiệt độ tốt nhất trong quá trình hoạt động của laser bơm.
Để thực hiện luận án, chúng tôi đã sử dụng các laser bán dẫn phát xạ đơn mốt có cách tử Bragg trên sợi quang để ổn định bước sóng bơm. Các mô-đun laser là
loại laser bán dẫn hồi tiếp phân bố (DFB), dùng cách tử Bragg để chọn lọc bước sóng phát, nên bước sóng quang phát ra khá ổn định và có độ rộng phổ hẹp. Công suất phát quang có thể lên đến 350 mW, hoạt động được với dòng bơm đến hơn 1 Ampe. Thông số của laser bán dẫn và các linh kiện quang tử sẽ được trình bày chi tiết trong phần tiếp theo của chương này.
Để có thể ổn định nhiệt độ và công suất quang người ta đã tích hợp các linh kiện khác nhau vào trong một mô-đun (Hình 2.3), các linh kiện gồm có:
- LD: Laser Diode
- N/C: Chân không được kết nối
- Monitor: Photodiode chỉ thị công suất quang phát
- Thermistor: Sensor nhiệt
- Cooler: Bộ làm lạnh cho laser bán dẫn.
- Điện trở nhiệt là linh kiện bán dẫn có điện trở thay đổi theo nhiệt độ, thông
thường điện trở của nó ở 250C là 10 kΩ.
- Pin Peltier: Là linh kiện giữ cho nhiệt độ của laser bán dẫn không đổi, chiều
và cường độ dòng điện chạy qua pin Peltier thích hợp sẽ ổn định được nhiệt độ này.
- Photodiode nằm ở gương sau của laser bán dẫn có nhiệm vụ đo công suất
quang phát ra, trên sơ đồ được gọi là monitor.
- Diode laser bán dẫn là thành phần chính có nhiệm vụ phát laser để bơm cho
sợi.
Chúng tôi đã nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ cho laser bán dẫn theo nguyên lý hoạt động như sau:
- Cảm biến nhiệt độ bên trong mô-đun laser sẽ tạo ra điện áp phụ thuộc vào
nhiệt độ của laser.
- Từ điện áp này mạch điện tử sẽ xác định nhiệt độ của laser có đúng so với
nhiệt độ chuẩn hay không (nhiệt độ chuẩn thường đặt ở 250C). Kết quả xử
- Điện áp này sẽ điều khiển dòng điện chạy qua pin Peltier. Chiều và độ lớn của dòng điện qua pin Peltier được thiết kế thích hợp sao cho nhiệt độ của laser luôn luôn đúng với giá trị chuẩn.