zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Báo cáo khoa học

Báo cáo nghiên cứu khoa học: "ảnh hưởng của điều biến các đặc trưng của xung tín hiệu RZ trong hoạt động của laser DFB hai ngăn"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Báo xấu

100
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'báo cáo nghiên cứu khoa học: "ảnh hưởng của điều biến các đặc trưng của xung tín hiệu rz trong hoạt động của laser dfb hai ngăn"', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "ảnh hưởng của điều biến các đặc trưng của xung tín hiệu RZ trong hoạt động của laser DFB hai ngăn"

T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 2A-2008 tr−êng §¹i häc Vinh ¶nh h−ëng cña ®iÒu biÕn c¸c ®Æc tr−ng cña xung tÝn hiÖu RZ trong ho¹t ®éng cña laser DFB hai ng¨n NguyÔn V¨n Phó (a), §inh V¨n Hoµng (b) Tãm t¾t. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i tr×nh bµy ¶nh h−ëng cña ®iÒu biÕn c¸c ®Æc tr−ng xung tÝn hiÖu RZ (Return to Zero) lªn c¸c xung ph¸t cña mét laser b¸n dÉn DFB hai ng¨n. D−íi ¶nh h−ëng nµy, c¸c ®Æc tr−ng cña xung laser ph¸t nh− c−êng ®é, tÇn sè lÆp, ®é më réng v¹ch phæ, ... ®· bÞ thay ®æi. I. Më ®Çu C¸c m¹ng th«ng tin quang hiÖn ®¹i cÇn c¸c nguån laser víi kh¶ n¨ng ph¸t c¸c xung ng¾n, dÔ ®iÒu biÕn, tÇn sè lÆp l¹i cao vµ ®¬n s¾c. C¸c laser ph¶n håi ph©n bè (Distributed FeedBack - DFB laser), sö dông c¸c vËt liÖu kh¸c nhau lµm m«i tr−êng ho¹t cã thÓ ®¸p øng ®−îc nh÷ng yªu cÇu ®ã vµ ®· thu hót ®−îc nhiÒu nhµ khoa häc trªn thÕ giíi c¶ vÒ mÆt lý thuyÕt còng nh− thùc nghiÖm [1-10]. Víi mét mÉu laser b¸n dÉn DFB ®−îc ®−a ra nh− trªn h×nh 1, trong ho¹t ®éng kh«ng dõng [7, 10], chóng t«i ®· thu ®−îc c¸c xung laser ph¸t æn ®Þnh, tÇn sè lÆp cao, cã kh¶ n¨ng ®iÒu biÕn vµ dßng ng−ìng thÊp. Trong [10] chóng t«i còng ®· ®−a ra c¸c kÕt qu¶ b−íc ®Çu trong viÖc kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña ®iÒu biÕn biªn ®é xung tÝn hiÖu RZ lªn ®Æc tr−ng cña xung laser ph¸t. Víi c¸c møc b¬m kh¸c nhau, c−êng ®é vµ ®é më réng xung thêi gian cña xung laser ph¸t ®· thay ®æi. Khi møc b¬m t¨ng lªn, c−êng ®é sãng mang ®· ®−îc khuÕch ®¹i cã kh¶ n¨ng ®ñ ®Ó phôc håi vµ mang tÝn hiÖu lan truyÒn trong mét kho¶ng c¸ch ®ñ lín. I1 I2 t Laser H×nh 1. M« h×nh cña mét laser b¸n dÉn DFB hai ng¨n vµ d¹ng h×nh häc cña xung RZ. Trong bµi b¸o nµy, chóng t«i tr×nh bµy ¶nh h−ëng cña viÖc ®iÒu biÕn c¸c ®Æc tr−ng cña xung tÝn hiÖu RZ nh− chu kú, ®é réng cña xung lªn xung ph¸t cña mét laser b¸n dÉn DFB hai ng¨n. II. HÖ ph−¬ng tr×nh tèc ®é M« h×nh lý thuyÕt ®−îc kh¶o s¸t trong bµi b¸o nµy lµ mét diode laser hai NhËn bµi ngµy 29/2/2008. Söa ch÷a xong 01/4/2008. 51
¶nh h−ëng... cña laser DFB hai ng¨n, Tr. 51-57 N. V. Phó, §. V. Ho ng ng¨n sö dông chÊt b¸n dÉn InGaAsP nh− ®−îc m« t¶ trªn h×nh 1. C¸c dßng ®iÖn b¬m I1, I2 qua c¸c ®iÖn cùc sÏ ®−îc phun vµo c¸c ng¨n t−¬ng øng, th«ng th−êng dßng I1 ®−îc b¬m ë trªn ng−ìng vµ dßng I2 ®−îc b¬m d−íi ng−ìng. Do ng¨n thø nhÊt (ng¨n A) ®−îc b¬m trªn ng−ìng nªn sÏ ®ãng vai trß lµ ng¨n ph¸t x¹ photon vµ ho¹t ®éng nh− lµ mét ng¨n khuÕch ®¹i. Dßng ®iÖn b¬m vµo ng¨n thø hai (ng¨n B) I2 cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc sù thay ®æi chiÕt suÊt hiÖu dông trong ng¨n nµy dÉn tíi viÖc cã thÓ t¹o ra hiÖu øng chuyÓn ®æi b−íc sãng. Nh− vËy ng¨n thø hai sÏ ®ãng vai trß nh− mét ng¨n hÊp thô. HÖ ph−¬ng tr×nh ®éng häc m« t¶ ho¹t ®éng kh«ng dõng vµ ph¸t xung cña mÉu laser nµy ®−îc viÕt d¹ng [2, 4]: dN 1 I1 c (1) − η 1 0 g (ω 0 − ω j ) n j − γ 1 N 1 , = dt eV1 n eff c dN 2 I2 (2) − η 2 0 g (ω 0 − ω j ) n j − γ 2 N 2 , = dt eV2 n eff dn (3) c0 j = ( Γ1η 1 + Γ 2 η 2 ) g ( ω 0 − ω j ) ( n j + 1) − γ n j + β Pω n j , dt n eff dn j dN 1 dN 2 ë ®©y biÓu diÔn sù biÕn thiªn mËt ®é c¸c phÇn tö t¶i trong c¸c , v dt dt dt ng¨n A, B vµ mËt ®é photon ph¸t theo thêi gian; V1, V2, N1, N2 lµ thÓ tÝch vµ mËt ®é c¸c phÇn tö t¶i trong c¸c ng¨n A, B t−¬ng øng; nj lµ mËt ®é photon ph¸t; e lµ ®iÖn tÝch electron; c0 - vËn tèc cña ¸nh s¸ng trong ch©n kh«ng; neff – chiÕt suÊt cña vËt liÖu cã cïng gi¸ trÞ trong c¶ hai ng¨n; ηj - hÖ sè khuÕch ®¹i trong c¸c ng¨n, phô thuéc vµo mËt ®é c¸c phÇn tö t¶i theo c«ng thøc ηi = αiNi + bi (i =1, 2), víi αi lµ hÖ sè khuÕch ®¹i riªng, bi lµ h»ng sè th−êng ®−îc chän b»ng 0 víi c¸c laser b¸n dÉn (ch¼ng h¹n laser sö dông vËt liÖu InGaAsP [5, 6]); γ1, γ2 lµ c¸c hÖ sè tÝch tho¸t c¸c phÇn tö t¶i trong c¸c ng¨n A vµ B; Γ1, Γ2 gäi lµ c¸c hÖ sè giam hay hÖ sè Peterman trong c¸c ng¨n A, B t−¬ng øng; γ – hÖ sè m« t¶ sù mÊt m¸t photon trong c¸c ng¨n A, B vµ trªn c¸c mÆt ph¶n x¹; Hµm g(ω0-ωj) m« t¶ sù më réng v¹ch phæ ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng hµm Lorentzian 1 g (ω 0 − ω j ) = 2  2∆ j  1+   Γ    víi Γ lµ ®é më réng v¹ch phæ; ∆j = (ω0-ωj) lµ ®é lÖch tÇn; ω0 , ωj lµ tÇn sè trung t©m vµ tÇn sè cña mode thø j. Trong ph−¬ng tr×nh (3) thõa sè (nj + 1) biÓu diÔn sù ph¸t x¹ tù 52
T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 2A-2008 tr−êng §¹i häc Vinh ph¸t trong ho¹t ®éng cña laser, sè h¹ng cuèi β n j Pω m« t¶ sù t−¬ng t¸c gi÷a tÝn hiÖu b¬m víi laser. §Ó t×m ®−îc ®¸p øng thêi gian cña mÉu laser DFB hai ng¨n nãi trªn, chóng t«i ®· gi¶i b»ng sè hÖ ph−¬ng tr×nh ®éng häc (1), (2), (3) trong ®iÒu kiÖn céng h−ëng g(ω0-ωj) =1 b»ng phÇn mÒm MATLAB. C¸c gi¸ trÞ sè ®−îc lÊy tõ c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm vÒ laser b¸n dÉn sö dông vËt liÖu InGaAsP cña J. Kinoshita [5] vµ Y. Huang [6]: c0 = 3×1010 cm.s-1, e = 1.6×10-19 C, neff = 3.4, V1 = 84×10-12cm3, V2 = 84×10-12cm3, α1=α2 = 4×10-16cm2, Γ1 = 0.5, Γ2 = 0.2, γ = 1.71×1012s -1, I1 = 15mA, I2 = 2×10-5A. C¸c gi¸ trÞ ban ®Çu cña N1 vµ N2 t−¬ng øng lµ N10 = 2×1018 cm-3, N20 = 1018 cm-3. III. ¶nh h−ëng cña ®iÒu biÕn c¸c ®Æc tr−ng xung tÝn hiÖu RZ lªn xung laser ph¸t 3.1. ¶nh h−ëng cña ®é réng xung RZ lªn ®Æc tr−ng xung laser ph¸t Trong kü thuËt viÖc thay ®æi ®é réng xung tÝn hiÖu RZ t−¬ng øng víi viÖc kÐo dµi hay rót ng¾n thêi gian t¸c dông cña xung b¬m. Trong tr−êng hîp nµy, th«ng tin ®−îc m· ho¸ theo ®é réng xung cßn chu kú vµ biªn ®é xung tÝn hiÖu lµ kh«ng ®æi. §Ó kh¶o s¸t møc b¬m H x¸c ®Þnh nh− trong [10] lµ H = 10-1, chu kú xung T=1ns vµ thay ®æi ®é réng xung theo tû lÖ 2 : 1, 1 : 1 vµ 1 : 2. C¸c tû lÖ ®é réng ®−îc thiÕt lËp dùa trªn tû sè gi÷a bê trªn cña xung tÝn hiÖu víi bê d−íi cña xung ®ã. Ch¼ng h¹n trong tr−êng hîp tû lÖ ®é réng lµ 2 : 1 ®é réng bê trªn cña xung b»ng 2 lÇn ®é réng bê d−íi. C¸c tr−êng hîp tû lÖ kh¸c ®−îc gi¶i thÝch t−¬ng tù. Nh− vËy sù thay ®æi ®é réng xung t−¬ng øng víi viÖc kÐo dµi hay rót ng¾n thêi gian t−¬ng t¸c gi÷a photon xung tÝn hiÖu RZ víi c¸c photon laser ph¸t trong mét chu kú. §iÒu nµy dÉn tíi sù thay ®æi c¸c ®Æc tr−ng cña xung laser ph¸t. KÕt qu¶ m« pháng cho ta h×nh ¶nh c¸c xung laser ph¸t nh− trªn h×nh 3. ë c¸c tû lÖ ®é réng 2:1 vµ 1:1 (h×nh 3a, 3b), thêi gian b¬m kÐo dµi trong mét chu kú ®· lµm xuÊt hiÖn c¸c xung phô, chÝnh lµ c¸c dao ®éng phôc håi sau mét chu kú b¬m, xen gi÷a c¸c xung chÝnh (c¸c xung laser ph¸t cã biªn ®é lín nhÊt). Trong c¶ hai tû lÖ nµy cña ®é réng xung tÝn hiÖu RZ, biªn ®é c¸c xung chÝnh lµ b»ng nhau, nh−ng trong tr−êng hîp ®é réng W0 lín h¬n (tû lÖ 2:1 so víi 1:1), sè l−îng c¸c xung phô nhiÒu h¬n. ë tû lÖ ®é réng 1:2 (h×nh 3c), ®é réng W0 gi¶m xuèng, thêi gian cung cÊp n¨ng l−îng cho laser lµ ng¾n h¬n so víi thêi gian ng¾t, n¨ng l−îng xung kÝch trong mét chu kú chØ ®ñ lµm mét xung laser ph¸t ra. V× vËy trong d·y xung laser ph¸t kh«ng xuÊt hiÖn c¸c xung phô kÌm theo nh− trong c¸c tr−êng hîp kÓ trªn. Bªn c¹nh ®ã sù thay ®æi ®é réng xung tÝn hiÖu RZ ®−îc xem nh− c¸c nhiÔu ®Çu vµo lµm cho mét vµi xung laser ph¸t ra ë giai ®o¹n ®Çu cã biªn ®é kh«ng æn ®Þnh. 53
¶nh h−ëng... cña laser DFB hai ng¨n, Tr. 51-57 N. V. Phó, §. V. Ho ng MËt ®é photon ph¸t (photon.cm-3) (h×nh 3a) Thêi gian ph¸t (gi©y) MËt ®é photon ph¸t (photon.cm-3) Thêi gian ph¸t (gi©y) (h×nh 3b) MËt ®é photon ph¸t (photon.cm-3) (h×nh 3c) Thêi gian ph¸t (gi©y) H×nh 3. D·y xung ph¸t cña laser DFB hai ng¨n khi ®é réng xung RZ thay ®æi. Tû lÖ ®é réng 2:1 trong h×nh (3a); 1:1 trong h×nh (3b) vµ tû lÖ 1:2 trong h×nh (3c). 54
T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 2A-2008 tr−êng §¹i häc Vinh 3.2. ¶nh h−ëng cña chu kú xung tÝn hiÖu RZ lªn ®Æc tr−ng xung laser ph¸t §Ó kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi tÇn sè xung tÝn hiÖu RZ, chóng t«i chän c¸c th«ng sè cña xung tÝn hiÖu RZ nh− sau: møc b¬m H = 10-1 [10], tû lÖ ®é réng xung RZ lµ 1:1. Chu kú T cña xung RZ nhËn c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau T = 0,5ns (h×nh 4a), T = 1,5ns (h×nh 4b) vµ T = 2,5ns (h×nh 4c) t−¬ng øng víi c¸c tÇn sè b¬m 2GHz, 0,67GHz vµ 0,4GHz. KÕt qu¶ m« pháng qu¸ tr×nh ph¸t xung laser trªn c¸c h×nh 4 cho thÊy khi chu kú T cña xung RZ nhá (T = 0,5ns – h×nh 4a), laser ph¸t c¸c xung cã biªn ®é kh«ng lín vµ thay ®æi hçn lo¹n. C¸c xung laser nµy ®· ®−îc H. Kawaguchi c«ng bè trong c«ng tr×nh [2], xem nh− lµ c¸c nhiÔu khi kh¶o s¸t ho¹t ®éng ph¸t xung cña DFB laser hai ng¨n thùc nghiÖm víi sù cã mÆt cña xung tÝn hiÖu RZ cã tÇn sè cao (tÇn sè xung RZ lµ 2,5GHz). T¨ng chu kú cña xung RZ lªn c¸c gi¸ trÞ T = 1,5ns vµ T = 2,5ns (h×nh 4b, 4c) c¸c d·y xung laser ph¸t ra l¹i cã c¸c d¹ng t−¬ng tù nh− trong tr−êng hîp laser ®−îc b¬m ë c¸c møc b¬m cao. Gi÷a c¸c xung laser chÝnh cã biªn ®é lín vµ cã tÇn sè lÆp l¹i ®óng b»ng tÇn sè xung tÝn hiÖu RZ, xuÊt hiÖn c¸c xung phô cã biªn ®é thÊp vµ gi¶m dÇn. Nh− vËy viÖc kÐo dµi thêi gian t−¬ng t¸c gi÷a photon xung tÝn hiÖu víi c¸c bøc x¹ laser mét mÆt kÝch thÝch c¸c qu¸ tr×nh t¸i hîp c−ìng bøc dÉn tíi qu¸ tr×nh bøc x¹ laser vµ lµm thay ®æi c¸c ®Æc tr−ng xung laser ph¸t nh− biªn ®é, tÇn sè lÆp, nh−ng mÆt kh¸c còng kÝch thÝch c¸c qu¸ tr×nh ®éng häc kh¸c lµm xuÊt hiÖn c¸c dao ®éng phôc håi trong mét chu kú ph¸t xung cña laser. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n vµ m« pháng còng cho thÊy, d−íi ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi chu kú xung quang tÝn hiÖu d¹ng hµm RZ, thêi gian ®¸p øng rÊt nhá, chu kú lÆp gi÷a c¸c xung ph¸t t¨ng lªn nhanh. Thêi gian ®¸p øng nhá cho thÊy mÉu laser DFB hai ng¨n cña chóng t«i ho¹t ®éng víi dßng ng−ìng rÊt bÐ. Mét sè ®Æc tr−ng kh¸c nh− ®é réng xung thêi gian thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ. MËt ®é photon ph¸t (photon.cm-3) (h×nh 4.a) Thêi gian ph¸t (gi©y) 55
¶nh h−ëng... cña laser DFB hai ng¨n, Tr. 51-57 N. V. Phó, §. V. Ho ng MËt ®é photon ph¸t (photon.cm-3) Thêi gian ph¸t (gi©y) (h×nh 4b) MËt ®é photon ph¸t (photon.cm-3) Thêi gian ph¸t (gi©y) (h×nh 4c) H×nh 4. D·y xung ph¸t cña laser DFB hai ng¨n khi chu kú xung tÝn hiÖu RZ thay ®æi. IV. kÕt luËn Chóng t«i ®· m« pháng qu¸ tr×nh ph¸t xung vµ ¶nh h−ëng cña viÖc ®iÒu biÕn c¸c ®Æc tr−ng xung tÝn hiÖu RZ lªn xung ph¸t trong ho¹t ®éng kh«ng dõng cña mét laser DFB hai ng¨n. C¸c kÕt qu¶ tr×nh bµy ë trªn cho thÊy khi xung b¬m vµo laser cã d¹ng lµ hµm RZ, viÖc ®iÒu biÕn c¸c ®Æc tr−ng cña xung RZ nh− c−êng ®é, ®é réng, chu kú xung còng ®· lµm thay ®æi mét sè ®Æc tr−ng cña xung laser ph¸t. §iÒu nµy cã nghÜa lµ cã thÓ duy tr× ®−îc c¸c ¸p dông ®iÒu khiÓn t¶i trong th«ng tin quang th«ng qua ®iÒu biÕn xung laser DFB b»ng xung RZ vµ kh¶ n¨ng ¸p dông mét laser DFB hai ng¨n nh− m« h×nh mµ chóng t«i ®−a ra ë trªn lµm nguån ph¸t sãng mang trong th«ng tin quang lµ cã thÓ ®−îc. 56
T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 2A-2008 tr−êng §¹i häc Vinh T i liÖu tham kh¶o [1] M. Ohstu, Frequency Control of Semiconductor Lasers, Wiley, NewYork, 1996. [2] H. Kawaguchi et al., Electronics Letters, 131, 1995, 890. [3] G. S. He, S. H. Liu, Physics of nonlinear optics, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, Singapore, 1999, Chapter 12. [4] Dinh Van Hoang et al., Modern problems in Optics and Spectroscopy, II, 2000, 406. [5] J. Kinoshita, IEEE Journal of Quantum Electronics, 30, 1990, 928. [6] Yong-Zhen Huang, IEEE Photonics Technology Letters, 7, 1995, 977. [7] Nguyen Van Phu, Dinh Van Hoang, Communication in Physics, III, 2005, 171. [8] M. Fischer et al., Spectrochimica Acta Part A, 60, 2004, 3240. [9] T. Chang et al., Optics Communication, 148, 1998, 180. [10] Nguyen Van Phu, Dinh Van Hoang, ¶nh h−ëng cña c¸c tham sè ®éng häc vµ ®iÒu biÕn c−êng ®é xung tÝn hiÖu RZ lªn xung ph¸t cña mét laser DFB hai ng¨n, T¹p chÝ khoa häc, Tr−êng §H Vinh, TËp XXXV, Sè 2A, 2006. Summary THE INFLUENCE OF characteristics MODULATION OF RZ signal PULSE ON GENERATED PULSES OF A DFB LASER WITH TWO SECTIONS In this paper we present the influence of characteristics modulation of RZ signal pulse on generated pulses of a DFB laser with two sections. Under these influence some characteristics of laser pulses such as the starting time, frequency repetition rate, intensity of pulses ... are transformed. (a) Khoa VËt lý, Tr−êng §¹i häc Vinh (b) §¹i häc Quèc gia H Néi. 57

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng

172 tài liệu

837 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.