Luận Văn Nghiên cứu khuếch đại raman cưỡng bức ứng dụng trong khuếch đại quang

Mục lục

Chương 1. Tổng quan về khuếch đại quang 1
1.1 Vài nét về hệ thống thông tin quang .1
1.1.1.Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin quang .1
1.1.2.Các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang .2
1.1.3. Ưu điểm của hệ thống thông tin quang 3
1.2 Tổng quan về khuyếch đại quang 4
1.2.1 Nguyên lý của khuếch đại quang .5
1.2.2 Ứng dụng của khuếch đại quang .7
1.2.3 Các thông số chính của khuếch đại quang .8
1.2.3.1 Hệ số độ lợi,hệ số khuếch đại 8
1.2.3.2 Băng thông độ lợi,băng thông khuếch đại 9
1.2.3.3 Công suất ngõ ra bão hoà .10
1.2.3.4 Hệ số nhiễu .11
1.3 Phân loại khuếch đại quang 12
1.3.1 Khuyếch đại quang bán dẫn 12
1.3.2 Khuếch đại quang sợi OFA(EDFA) .14
Chương 2. Hiệu ứng tán xạ Raman và bộ khuếch đại quang sợi Raman .16
2.1 Hiệu ứng tán xạ Raman .16
2.2 Hiệu ứng tán xạ Raman cưỡng bức (SRS) .18
2.3 Khuếch đại quang Raman 20
2.3.1 Khuếch đại quang Raman .20
2.3.2 Độ lợi băng thông g[SUB]r [/SUB] của phổ Raman trong sợi thủy tinh Silica tinh khiết
và trong sợi nhạy quang, sợi bù tán sắc DCF .22
2.3.3 Mô hình của bộ khuếch đại quang Raman .24
2.3.4 Dải rộng của khuếch đại quang Raman 25
2.4 Ảnh hưởng của tán xạ Raman trong hệ thống WDM 26
Chương 3 Kết quả và thảo luận30
3.1 Các thiết bị và linh kiện sử dụng trong thực nghiệm .30
3.2 Các sơ đồ thiết lập cho thực nghiệm 32
3.3 Các kết quả thực nghiệm và thảo luận 33
Kết luận .40
Tài liệu tham khảo 41





Chương 1. Tổng quan về khuếch đại quang
1.1 Vài nét về hệ thống thông tin quang

1.1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin quang

Thông tin quang có tổ chức hệ thống cũng như các hệ thống thông tin khác, thành phần cơ bản nhất của hệ thống thông tin quang luôn tuân thủ theo một hệ thống thông tin chung. Đây là nguyên lý mà loài người đã sử dụng ngay từ thời kỳ khai sinh ra các hình thức thông tin.
Tín hiệu cần truyền được phát vào môi trường truyền dẫn tương ứng và đầu thu sẽ thu lại tín hiệu cần truyền. Đối với hệ thống thông tin quang thì môi trường truyền dẫn ở đây chính là sợi quang. Sợi quang thực hiện truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu.
Vào năm 1960, việc phát minh ra laser làm nguồn phát quang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa to lớn trong lịch sử của kỹ thuật thông tin sử dụng dải tần ánh sáng. Thông tin bằng tia laser xuyên qua không trung xuất hiện nhưng chịu ảnh hưởng của thời tiết, máy phát và phải nhìn thấy nhau, tia laser nguy hiểm cho mắt người nên việc sử dụng bị hạn chế.
Laser bán dẫn xuất hiện vào năm 1962 cùng với sợi quang giá thành hạ lần đầu tiên được chế tạo vào năm 1970 làm cho thông tin quang trở thành hiện thực. Ánh sáng được ghép từ laser bán dẫn vào sợi quang và truyền trong sợi quang theo nguyên lý phản xạ nội toàn phần nên khắc phục được các nhược điểm của thông tin bằng tia laser. Trong những năm 1970 laser bán dẫn GaAs/GaAlAs phát ở vùng hồng ngoại gần 0.8àm đã được chế tạo và sử dụng cho thông tin quang sợi. Năm 1980 các hệ thống thông tin quang sợi thế hệ đầu tiên được đưa vào hoạt động (tốc độ 45Mb/s và khoảng cách lặp 10km).
Đầu những năm 80, hệ thống thông tin quang thế hệ thứ hai sử dụng laser 1310nm bắt đầu được sử dụng. Thời gian đầu, tốc độ bít chỉ đạt 100Mb/s do tán sắc sợi đa mode. Khi sợi đơn mode được đưa vào sử dụng, tốc độ bít đã được tăng lên rất cao. Năm 1987, hệ thống thông tin quang 1310nm có tốc độ bít 1.7Gb/s với khoảng cách lặp 50km đã có mặt trên thị trường.

Thế hệ thứ ba của các hệ thống thông tin quang sợi hoạt động ở vùng sóng 1.55àm với tốc độ bít 2.5Gb/s và khoảng cách lặp 60 ư 70km. Khi sử dụng các loại sợi quang bù tán sắc và làm phẳng tán sắc, khoảng cách lặp sẽ tăng lên.
Thế hệ thứ tư của thông tin cáp quang là sử dụng khuyếch đại quang để tăng khoảng cách lặp và ghép nhiều bước sóng trong một sợi quang để tăng tốc độ bít trong sợi quang. Khuyếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) có khả năng bù công suất cho suy hao quang trong các khoảng cách lớn hơn 100km. Năm 1991 lần đầu tiên hệ thống thông