Khảo sát hệ số nén xung sử dụng sợi quang khuếch đại Raman bơm ngược và bộ liên kết bán phi tuyến

Bài báo đề xuất hai hệ nén xung liên tục kết hợp bộ liên kết quang bán phi tuyến với hệ khuếch đại Raman bơm ngược trong sợi quang. Trên cơ sở các biểu thức mô tả quá trình truyền trong bộ liên kết quang bán phi tuyến và hệ khuếch đại Raman, các dạng xung quang đã được mô tả và hệ số nén xung được khảo sát phụ thuộc vào số lần lặp và hệ số khuếch đại Raman.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát hệ số nén xung sử dụng sợi quang khuếch đại Raman bơm ngược và bộ liên kết bán phi tuyếnVật lý KHẢO SÁT HỆ SỐ NÉN XUNG SỬ DỤNG SỢI QUANG KHUẾCH ĐẠI RAMAN BƠM NGƯỢC VÀ BỘ LIÊN KẾT BÁN PHI TUYẾN Chu Văn Biên1*, Hồ Quang Quý2, Đào Sỹ Nhiên3, Đặng Quốc Phong4, Lương Thị Tú Oanh5 Tóm tắt: Bài báo đề xuất hai hệ nén xung liên tục kết hợp bộ liên kết quang bán phi tuyến với hệ khuếch đại Raman bơm ngược trong sợi quang. Trên cơ sở các biểu thức mô tả quá trình truyền trong bộ liên kết quang bán phi tuyến và hệ khuếch đại Raman, các dạng xung quang đã được mô tả và hệ số nén xung được khảo sát phụ thuộc vào số lần lặp và hệ số khuếch đại Raman.Từ khoá: Quang phi tuyến, Sợi quang khuếch đại, Hiệu ứng Kerr, Bộ liên kết phi tuyến, Nén xung. 1. MỞ ĐẦU Một hướng nghiên cứu khác về bộ liên kết bán phi tuyến cho thấy một tín hiệu vào sẽtách thành hai tín hiệu ở hai cổng ra có thể có độ rộng xung ngắn hơn nếu chọn được bộtham số thích hợp [1],[ 10]. Tùy thuộc vào các tham số thiết kế mà hai xung (mạnh và yếu)được tách ở hai cổng ra của bộ liên kết quang bán phi tuyến sẽ thay đổi vai trò cho nhau.Cần nén một xung có thể kết hợp hai quá trình: khuếch đại đỉnh xung và rút gọn độ rộngxung. Do đó, có thể sử dụng đồng thời bộ liên kết quang bán phi tuyến và khuếch đạiRaman để nén một xung quang [12]. Trong bài báo này, thực hiện tính toán chọn lựa các tham số của bộ liên kết quang phituyến để thiết kế hai hệ nén xung lặp (bơm liên tục) ứng cách chọn cổng ra khác nhau.Hiệu quả nén xung được khảo sát sự phụ thuộc của hệ số nén xung vào số làn lặp và hệ sốkhuếch đại Raman. 2. CẤU HÌNH ĐỀ XUẤT2.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động a) b) Hình 1. Cấu hình nguyên lý cơ bản của hệ xung MTPFC. a)Cổng ra sợi phi tuyến của SNOC; b) Công ra sợi tuyến tính của SNOC. Chúng ta giả thiết rằng, các tham số của bộ liên kết bán quang bán phi tuyến (semi-nonlinear optical coupler - SNOC) được lựa chọn sao cho các tín hiệu ra ở hai cổng ra củanó có thể xẩy ra hai trường hợp: a) tín hiệu yếu ra ở cổng ra của sợi phi tuyến và b) ở cổngra của sợi tuyến tính. Với hai bộ liên kết quang bán phi tuyến này, chúng ta có hai cấu hình119 C.V. Biên, H.Q.Quý, …, L.T.T.Oanh, “Khảo sát hệ số nén… liên kết bán phi tuyến.”Nghiên cứu khoa học công nghệcho bộ nén xung lặp kết hợp bộ liên kết quang bán phi tuyên với khuếch đại Raman(multitrip pulse fiber compressor-MTPFC) trình bày trong hình 1. Với cấu hình trên, một xung tín hiệu quang ở bước sóng Raman (trùng với mức nănglượng tán xạ trong sợi khuếch đại Raman- 1570nm) được đưa vào cổng vào (cổng 1) củabộ liên kết chia đôi tín hiệu (-3dBOC). Một tín hiệu ở cổng ra của bộ -3dBOC được dẫnvào cổng vào của sợi phi tuyến của bộ SNOC. Sau khi truyền qua SNOC, một tín hiệu yếucó độ rộng xung rút ngắn (ngắn hơn xung vào) sẽ xuất hiện ở cổng ra của sợi quang phituyến (hình 1a) hoặc ở cổng ra của sợi tuyến tính (hình 1b). Xung này sẽ truyền qua sợikhuếch đại Raman. Do sợi quang khuếch đại Raman luôn luôn ở trạng thái kích thíchRaman nhờ laser liên tục bước sóng 1472nm bơm ngược nên xung tín hiệu yếu đượckhuếch đại và đi đến bộ -3dBOC và sau đó truyền tới cổng ra của –3dBOC thành xungnén. Như vậy, xung nén ở cổng ra được rút gọn nhờ bộ SNOC và khuếch đại bởi sợi quangRaman bơm ngược.2.2. Cơ sở lý thuyết cho quá trình nén xung Chúng ta khảo sát quá trình nén một xung Gauss ở cổng 1 của bộ -3dBOC:  t2  I vao (t )  I max exp  ln 2 2  (1)   trong đó, Imax là cường độ đỉnh,  là bán độ rộng xung. Sau khi truyền qua bộ -3dBOC,xung Ivao(t) được chia thành hai xung thành phần bằng nhau ở cổng 3 và 4 có cường độđỉnh giảm đi ½ , tức là: I max  t 2  I 3 (t )  I 4 (t )   exp  ln 2 2  (2) 2    Xung thành phần I4(t) gọi là “Xung nén” lần thứ “0”. Với giả thiết mất mát trong sợiquang tuyến tính không đáng kể, xung I3(t) được dẫn đến cổng 5 của bộ SNOC vẫn giữnguyên độ rộng xung và cường độ đỉnh, gọi là “Xung ban đầu” của quá trình nén thứ nhất.Xung này truyền qua bộ SNOC, xung I 3 (t ) bị tách thành hai xung thành phần. Xungthành phần thứ nhất ở cổng 6 (cổng 7) của bộ SNOC (Hình 1a hoặc 1b) sẽ được bỏ quanhờ một tế bào hấp thụ. Một xung thành phần thứ hai ...