Ảnh hưởng của chirp tần số đối với sự truyền của xung cực ngắn trong hệ thống tin soliton

ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN.
• • • *
Đ ề tài:
ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN SỐ ĐỚI VỚI s ự TRƯYÊN
CỦA XUNG cực NGẮN TRONG HỆ THỐNG TIN SOLITON
MÃ SỚ: QT - 09 - 16
Chủ trì đề tài: PGS.TS. TRỊNH ĐÌNH CHIÉN
Hà Nội: 2010
ĐẠI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN.
• • • •
ĐỀ tài:
ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN s ộ ĐỚI VỚI s ự TRUYỀN
CỦA XUNG cưc NGẮN TRONG HÊ THỐNG TIN SOLITON
• •
MÃ SỐ: QT-09- 16
Chủ trí đề tài: PGS.TS. TRỊNH ĐÌNH CHIÉN
Cán bộ tham gia: Th.s. GIANG MẠNH KHÔI
Th.s. ĐỘ THỊ DIẸU HƯYÈN
Th.s. BÙI XUÂN KIÊN
T h.s PHẠM ĐÒNG BẰNG
T h.s MAI THỊ HUỆ
T h.s TRƯƠNG THỊ THUÝ
Hà Nội: 2010
MỤC LỤC
trang
Báo cáo tóm tắt 1
Brief report 3
I. Mở đầu 5
II. Quá trình tạo chirp và bù trừ chừp 6

III. Khảo sát các đặc trưng của xung sáng lan truyền trong sợi quang 7
trong trường hợp xung vào dạng Gauss có chirp
IV. Khảo sát các đặc trưng của xung sáng lan tru} ền trong sợi quang học 8
4.1. Xung Super Gauss 8
4.2. Ảnh hưởng của chirp trong thông tin quang 9
V. Kết luận 22
Tài liệu tham khảo 23
Phiếu Đăng ký 25
Kết Quả nghiên cứu khoa học - công nghệ
Tóm tắt kết quả nghiên cứu 25
BÁO CÁO TÓM TÁT.
ẢNH HƯỞNG CỦA CHIRP TẦN SỐ ĐÓI VỚI s ự TRUYÈN
CỦA XUNG c ự c NGẮN TRONG HỆ THÓNG TIN SOLITON
MÃ SÓ: QT - 09 - 16
Chủ trí đề tài: PGS.TS. TRỊNH ĐÌNH CHIẾN
Cán bộ tham gia: Th.s. GIANG MẠNH KHÔI
Th.s. ĐỎ THỊ DIỆU HUYỀN
Th.s. BÙI XUÂN KIÊN
Th.s PHẠM ĐÒNG BẰNG
Th.s MAI THỊ HUỆ
Th.s TRƯƠNG THỊ THUÝ
1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu:
+ Sự truyền cùa xung cực ngắn trong sợi quang.
+ Ảnh hưởng của thông so chirp đối với sự nén và mở rộng xung khi truyền
trong sợi quang.
+ Giới hạn tốc độbit của thông tin quang.
+ Ảnh hường cùa thông số chirp đối với dạng xung truyền.
2. Các kết quả đã đạt được:
- Đã thu thập, khảo sát các tài liệu lý thuyết và thực nghiệm về ảnh hường của
chirp tần số trong thông tin quang.

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của chiip tân SC với các vang sáng có bươc sóng khác
nhau trong buồng cộng hướng của Laser
- Nghiên cứu ảnh hưởng cùa chirp đối với sự nén xung và mở rộng xung cực
ngắn trong thông tin quang.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thông so chirp đối VỚỊ dạng xung truyền.
+ Các công trình đã công bố:
- Hai bài đăng trong "Advances in optics, photonics, Spectroscopy and
Application ('Proceeding'? 5U National Conference On Optics ana Spectroscopy; M'ha
Trang, September 10 - 14 - 2008"
- Ảnh hưởng cùa chirp tan so với các xung sáng có bước sóng khác nhau trong
buồng cộng hưởng cùa Laser màu đông bộ mode.
Mai Thị Huệ, Trịnh Đình Chiến, Giang Mạnh Khôi.
1
- "Tương tác Soliton và ảnh hưởng của chirp phi tuyến trong hệ thống thông tin
Một bài đăng trong tạp chí khoa học toán lý, VNU: No. 15 (2008).
"Consideration for the efficiency - of Erbium - glass Laser with active medium is
ytterbium - erbium CO - doped phosphate glass"
Khôi Giang Mạnh, Chiến Trịnh Dinh
2. Bài gửi đăng tạp chí khoa học Toán lý, Đại học Vinh và tạp chí vật lý
Communications in physics
"Condition for stabilization of Light pulses in the passively Mode Locked Lasers".
Trần Mạnh Hùng, Trịnh Đình chiến, Đinh Xuân Khoa.
"Ảnh hưởng của chirp tần số đối với xung sáng dạng Super Gauss trong thông tin
quang sợi". Bùi Xuân Kiên, Trương Thị Thuý, Trịnh Eiình Chiến
+ Kết quả đào tạo:
- 5 khoá luận tốt nghiệp của sinh viên bậc cử nhân.
- 3 luận văn Thạc sĩ đã bảo vệ (12/2009);
- 2 nghiên cứu sinh.
3. Tình hình sử dụng kinh phí:
+ Tổng kinh phí được cấp : 25.000.000đ

+ Văn phòng phẩm+ Thông tin liên lạc : 5.200.000đ
+ Thuê khoán chi phí nghiệp vụ chuyên : 14.000.000đ
+ Sửa chữ nhỏ thường xuyên và chi phí khác : 4.8000.000đ
+ Tiền điện nước và xây dựng cơ sở vật chất : l.OOO.OOOđ
quang".
Giang Mạnh Khôi, Trịnh Đình Chiến, Đỗ Thị Diệu Huyền.
Xác nhận của
Ban chủ nghiệm khoa vật ỉý
Chủ trì đề tài
PGS.TS Trịnh Đình Chiến
Trường Đại học Khoa học tự nhiên
ị
2
BRIEF REPORT
SUBJECT : INFLUENCE OF FREQUENCY CHIRP ON THE PROPAGATION OF
ULTRASHORT OPTICAL - PULSES IN THE SOLITON
COMMUNIC ATION SYSTEMS.
CODE
QT - 09 - 16
Coordinator : PGS. TS. TRỊNH ĐÌNH CHIÊN.
Participants : TH.S. GIANG MẠNH KHÔI
TH.S. Đ ỗ THỊ DIỆU HUYỂN.
TH.S. BÙI XUÂN KIÊN.
TH.S PHẠM ĐỔNG BẰNG.
TH.S MAI THỊ HUỆ.
TH.S TRƯƠNG THI THUÝ.
1. Ojective and matter of the study :
Propagation of chirp ultrashort optical pulses in single mode optical fibre.
- Influence of chirp parameter on the compression and broadening of the optical
pulses in the optical fibre.

- Limitations on the bit rate in the optical communication systems.
- Influence of chirp parameter on the input pulse shape.
2. Main results.
- Collecting the experimental and theoretical material on influence of frequency
chirp in optical communication systems.
- Consideration for influence of frequency chirp on the differential wavelengths
in the resonator
- Consideration for influence of chirp - parmenter on the compression and
broadening of the ultrashort optical pulses in the frequency optical fibre
- Consideration for influence of chirp parameter on the - pulses - shape
* Result in education.
- 5 B.Sc.Students.
- 3 Master - thesis + Supperting 1 M r.sc.student.
- Supperting 2 Ph.D.Students.
3
* Publication:
Proceedings 5th National Coference on Optics and Spectroscopy Nha Trang,
September 10 - 14, 2008
"Advances in Optics, Photonics, Spectroscopy and Applification
- Ánh hưởng của của tần số với các xung sáng có bước sóng khác nhau trong
buồng cộng hưởng của Laser máu đồng bộ mode".
Mai Thị Huệ, Trịnh Đình Chiến, Giang Mạnh Khôi.
- Tương tác Soliton và ảnh hưởng cùa chirp phi tuyến trong hệ thống thông tin
quang.
Giang Mạnh Khôi, Trịnh Đình Chiến, Đỗ Thị Diệu Huyền.
1 bài đăng trong VNU Journal of Science Mathematics - Physics: Volume 24, No
IS, (2008) 205 -208
"Consideration for the efficiency of Erbium - glass laser with active medium is
ytterbium - erbium CO - dope phosphate glass".
Khôi Giang Mạnh, Chiến Trinh Dinh.

2. bài gửi đăng tạp chí khoa học Toán lý, Đại học Vinh và tạp chí vật lý
Communications in physics
"Condition for stabilization of Light pulses in the passively Mode Locked
Lasers".
Trần Mạnh Hùng, Trịnh Đình chiến Đinh Xuân Khoa.
"Ảnh hưởng của chirp tần số đối với xung sáng dạng Super Gauss trong thông
tin quang sợi.
Bùi Xuân Kiên, Trương Thị Thuý, Trịnh Đình Chiến
4
I. MỞ ĐẦU:
Từ khi phát minh ra Laser vào năm 1960 người ta đã chú ý tới khả năng mang thông tin
rất lớn của tia Laser. Độ rộng dải của hệ cáp đồng trục lại bị giới hạn bởi sự hao phí
tăng nhanh khi tần số lớn. Hệ thống cáp đồng trục tiên tiến nhất đã được đưa vào sử
dụng năm 1975 hoạt động ở tốc dộ 274 Mb/s, nhưng khoảng cách các bộ khuyếch đại
lại là nhỏ (cỡ lkm) nên đã làm cho hệ thống này có giá thành cao. Hệ thống viba nói
chung cho phép khoảng cách bộ lặp lớn hơn nhưng tốc độ bít của nó cũng bị giới hạn
bởi tần số sóng mang.
Hiện nay đã tạo được tia Laser với dải tần số để biến điệu Av~ 1012 Hz. Như vậy nghĩa
là có thể có 109 kênh thoại hay 105 kênh truyền hình đồng thời chỉ trên một tia Laser.
Như vậy dung lượng thông tin của tia Laser là cực kỳ to lớn.
Tuy nhiên hiện nay còn nhiều khó khăn trong thông tin bang Laser trong khí quyển vì
sự hấp thụ, tán xạ ánh sáng, đặc biệt khi trời có mưa hay sương mù. Người ta phải sử
dụng Laser và bước sóng Laser thích hợp khi truyền tin trong các môi trường như khí
quyển hay nước biển,
Dùng Laser để thông tin liên lạc trong vũ trụ (giữa các hành tinh) là đặc biệt thích hợp
vì nó đảm bảo đi được rất xa, tiêu tốn ít năng lượng và độ tin cậy cao.
Một hướng khác của thông tin bằng Laser đã được phát hiện rất nhanh chóng kể từ năm
1970 và đã có nhiều thành tựu lớn lao là thông tin quang sợi. Năm 1966 K.c. Kao và
đồng nghiệp đã đề nghị dùng sợi quang học để dẫn ánh sáng tương tự như cách đã dùng
day đồng để dẫn điện tử. Đâu những năm 1970 đã chế tạo đirợc nhữĩig sọi ạnar.g cỏ ’nao

phí thấp (< 20dB/km) trong vùng sóng gần 1 |im.
Cũng trong thời gian này, Laser bán dẫn GaAs hoạt động liên tục ở nhiệt độ phòng đã
thực hiện được []. Do vậy, với sự sẵn có đồng thời của nguồn sáng Laser ưu việt và sợi
quang hao phí thấp đã dẫn tới những cố gắng rộng rãi trên thế giới để phát triển hệ
thống thông tin quang sợi.
Từ thập niên 1990 đến nay, thông tin quang kết hợp với sự phát triển của mạng Internet
do sự phổ cập của may tính cá nhân. Hiện nay, sợi quang học đã có ảnh hirờr-g rấi sâu
rộng với kỷ nguyên Internet mà điển hình là sừ dụng những đường truyền cáp quang
băng thông rộng mà người ta có thể truyền các file vă bản hay hình ảng, tiếng nói, dữ
liệu

xem truyền hình kỹ thuật sổ độ nét cao ở mọi nơi trên thế giới chì trong
khoảng khắc gần như tức thời.
5
Trong thập niên 1980 và 1990 người ta cũng đã tạo được những Laser xung có thời gian
xung rât ngăn cỡ pico giây (10'l2s) và femto giây (10'15s) bằng việu sử dụng kỹ thuật
khoá mode (mode locking) kết hợp với phương pháp nén xung trong và ngoài buồng
cộng hường của Laser.
Trong thập niên đầu tiên của thế kỳ 21, thông tin quang đã đạt được nhiều thành công
rực rỡ, đưa tới sự bùng nổ thông tin trên khắp toàn cầu. Dung lượng truyền thông tin
không ngừng tăng lên nhanh chóng và đạt tới tích B.L~ 1013 + 1015
(b/s X km)
Đê tăng được dung lượng đường tuyên, người ta phải sử dụng những xung laser cực
ngắn (ps,fs). Để hiểu rõ thêm về các quá trình biến đổi của xung sáng trên đường truyền
thì việc khảo sái ảnh hưởng cùa chirp tần số là có ý nghĩa rất quan trọng
II. Quá trình tạo chirp và bù trừ chirp
Trong trường hợp độ rộng xung sáng nhỏ hơn tần số trung tâm của xung thì khái
niệm bao hình xung và tần số mang, cường độ điện trường được biểu diễn:
E(t) = -Ẽ(t)e'“L' +CC
■ E(t)= A(t]e'°^ là bao hình dạng phức. A(t), O(t) là biên độ và pha tức thời của

xung sáng.
ũ)(t) = C0L+ Sũ)(t) với S(ữ{t) - —^
dt
(ÚL: tần số tức thời tại đỉnh cực đại hay gọi là tần số trung tâm.
Nếu xung bị biến điệu pha: ®(t)* const hay pha của xung bị biến điệu theo thời
* , do(t)
gian thì xung bi biên điêu tân sô hay xung có chirp khi —— * const
dt
Nếu < Q XUIĨg bi biên điêu tần số giảm hay downchirp
d í2
Nếu > 0 xang bị biến điêu iần số tăng hay upchirc.
d í2
Quá trình bu trừ chirp
Xung bị mở rộng tần số do ảnh hưởng của kết hợp khuếch đại với mất mát, tán
sắc tốc độ nhóm dương và sự giãn xung do hiệu ứng tự biến điệu pha của xung do tương
tác cùa các xung ngắn dẫn đến xung bị upchirp nên cần thiết phải có sự bù trừ sự mở
6
rộng thời gian này. Đe nén các xung này cần cho xung qua hệ quang học cung cấp cho
một tán săc vận tôc nhóm âm có cùng biên độ nghĩa là các thành phân phô “xanh”
truyên nhanh hơn các thành phần phổ “đỏ”. Hoặc cho qua cặp cách tử đặt ngoài buồng
cộng hường tạo tán sắc vận tốc nhóm âm làm ngắn xung hoặc dùng bộ nén xung hai
tầng: một tầng cho SPM, một tầng cho GVD để bù trừ độ lệch pha của phổ. Nếu sử
dụng SPM thì phổ xung sẽ rộng ra nhưng không làm thay đổi thời gian phổ. GVD có thể
thay đổi xung ban đầu hoặc cũng có thể bù trừ xung nên dùng kết họp cả sợi quang và
cặp cách tử để nén xung ngoài buồng cộng hường.
III. Khảo sát các đặc trưng của xung sáng lan truyền trong sợi quang trong trường
họp xung vào iìạng Gauss có chirp
Xung sáng dạng Gauss lan truyền trong các sợi quang với biên độ xung đi vào có
dạng như sau:
/4(0,0 = Ạ) exP

~
/
f *
1 + iC t
2
T
V 0 /
( 1)
Ở đó Ao là biên độ đỉnh xung. Tham số To là nửa độ rộng tại điểm có cường độ
bằng 1/e cường độ đình xung, tham số c thể hiện chirp tần số tuyến tính của xung
Biến đổi Fourier từ biểu thức (1):
J(0,ứ)) = Ac
2
*roJ '
1 + /C
exp
<o2T,2
2(1+ /C)
(2)
Khi đó ta sẽ có:
A(z,a>) = A0
2 nTỈ **
ì + iC
exp
Ũ)2T}
-p '\ù )ìz
2 ° 2(1 + iC)
(3)
Biến đổi Fourier ngược hàm A(z,co) ta thu được nghiệm cùa phương trình (9) như sau:
( AữTữ (1+ /C)/2 , .

V
/1(7,0- —

*77 exP - y\f ĩ _ z n I <4)
Urc2-/7?V (i + iC)j ) L 2[ĩ3 -ifi «z(\+iC,L
Phương trình này chỉ cho chủng ta thấy xung ra vẫn giữ nguyên dạng Gauss trong
quá trình lan truyền. Và độ rộng của xung lan truyền thay đổi phụ thuộc vào quãng
đirờng lan truyền như sau:
7
1 +
c p \ z
/7"0 Z
V
n J
1/2
(5)
ơ đó Ti là nửa độ rộng xung đi ra và ti số thời gian nửa độ rộng xung ra/vào phụ
thuộc vào tì số quãng đường trên chiều dài tán sắc z/Lo, với LD = T02/| ị3”o| được gọi là
chiều dài tán sắc. Đổi với một xung không có chirp (C = 0) sự mờ rộng là l + (z/LD)2
và độ rộng xung tăng tới 4Ĩ khi mà z = LD.
IV. Khảo sát các đặc trưng của xung sáng lan truyền trong sọi quang học
4.1. Xung Super Gauss
Khảo sát dạng xung cùng với sự mở rộng của đầu và đuôi xung. Có thể loại
trừ mở rộng do tán sắc ảnh hưởng đến độ dốc của mép xung. Thông thường, xung
càng dốc thì sự mở rộng càng lớn với những lan truyền đơn giản do có phổ mở
rộng cùng một lúc. Các xung được phát ra bởi sự biến điệu trực tiếp của các laser
bán dẫn và không thể tạo bởi xung Gauss. Một dạng xung super Gauss có thể
được sử dụng để mô tả ảnh hưởng của độ dốc của đầu và đuôi xung lên sự mở
rộng xung do tán sắc. Với xung super Gauss, phương trình có dạng:
ơ(o,r) = exp

-
í 'N
2 m
1 + ic
T
2
T
\ 1ữj
(6)
ứ đây m chi độ dôc của cạnh xung. Khi m = 1 ta có trường hợp xung Gauss bị
chirp. Với các trường hợp m lớn hon, xung có dạng vuông hơn với đỉnh nhọn hơn
từ sườn trước ra sườn sau. Neu tăng thời gian Tr được xác định là khoảng thời
gian mà cường độ tăng từ 10 tới 90% giá trị đỉnh của nó. Khi đó có hệ thức liên
7 > ( l n 9 ) £ . £
2 m m
(7)
Như vậy tham số nì có thể đuợc xác định từ phép đo của Tr và T0.
Đối với các xung có dạng phức tạp hơn thì độ rộng của nó được miêu tả
chính xác hơn bằng căn quân phương ( RSM) độ rộng ơ được xác định:
8
Trong đó:
\T p\U{z,TfdT
{Tp)m=\ — 1
____
J ơ (z ,7 frfr
— ao
(9)
Trong thực tế, xung Super Gauss bị thu hẹp khi P2C < 0. Tính toán hệ sổ mờ
rộng thu được kết quả:
ơ

1/2
( 10)
ở đây r là hàm gamma.
2. Anh hưởng của xung Super Gauss có chirp khi truyền qua sợi quang:
Dùng phân mêm Matlab chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của chirp đối với các đặc trưng
của xung sáng dạng Super Gauss khi truyền qua sợi quang:
4.2. Ảnh hưởng của chirp trong thông tin quang
4.2.1. Khảo sát dạng xung Super Gauss trong trường hợp z = 0
Dang xung Super G auss khi khong chirp
Hình ỉ; Dạng xung Super Gauss khi không có chirp vói các giá trị m khác Iìhau
Trong trường hợp xung Super Gauss không có chirp ta thấy khi thay đổi
thông số m thì dạng xung cũng bị thay đổi nhưng cường độ xung vẫn giữ nguyên.
Trường hợp với m = 1 ta thu được dạng xung Gauss không chirp, có đỉnh
nhọn.
9
Khi tăng dân giá trị của m thì dạng xung trở nên vuông hơn, dốc hơn.
So sánh giừa xung Gauss và xung Super Gauss ta thấy sự khác nhau ở đây
là xung Super Gauss dốc hơn, vuông hơn. Với xung Gauss duy trì hình dạng
trong khi truyền còn xung Super Gauss mở rộng với tốc độ nhanh hon và có phổ
rộng hơn.
4.2.2. Khảo sát dạng xung Super Gauss trong trường hợp z khác không
C u o n g d o x u n g \oi c a c k h o a n g c a c h k h a c n h a u (
c
=0 . m = 3)
Hình 2: Xung Super Gauss khi không chirp với các khoảng cách khác nhau
Khi khoảng cách tăng thỉ cường độ xung giảm dần, đồng thời xung mở
rộng dần.
Cuong do xung voi c ac khoang cach khac nhau ( c =2. m=3)
Hình 3: Xung Super Gauss có chirp tuyến tính với khoảng cách khác nhau
Từ hình vẽ cho thấy cường độ xung giảm nhanh đồng thời xung bị mở rộng

khi khoảng cách tăng dần.
10
Với cùng một khoảng cách, tăng giá trị của tham số chirp c thì cường độ
và độ rộng xung đều giảm dần
C uo n g d o xu n g voi c a c k h o a n g c a c h k h a c n hau (
c
= 2. m = 2)
Hình 4: Xung Super Gauss khi có upchirp với khoảng cách khác nhau
Với cùng một khoảng cách và cùng giá trị của tham số chirp c, tăng giá trị của
thông số m thì cường độ xung không thay đổi, nhưng độ rộng xung tăng lên.
Trường hợp xung có chirp với m = 1 thì cường độ xung vẫn giảm dần khi
khoảng cách tăng, đồng thời xung cũng bị mở rộng dần theo khoảng cách. Đỉnh
xung nhọn.
N hận xét: Khảo sát cường độ xung với các khoảng cách khác nhau ta thấy:
Khi khoảng cách tăng thì cường độ xung giảm dần, đồng thời xung mờ
rộng dần.
Với cùng một khoảng cách, tăng giá trị của tham so chirp c thì cường độ
và độ rộng xung đều giảm dân.
Với cùng một khoảng cách và cùng giá trị của tham số chirp c , tăng giá trị
của thông số m thì cường độ xung không thay đổi, nhung độ rộng xung tăng lên.
Thông sổ m có tác dụng làm xung mở rộng.
11
4.2.3. Sự phụ thuộc của cường độ đỉnh xung, độ rộng thời gian xung theo
tham số chirp c
D a n g x u n g q u a s o i q u a n g c = 2; m = 2; Z / LD = 0 4
T ho i gia n tuo n g d oi
Hình 5: Dạng xung Super Gauss có chirp tuyến tính truyền qua sợi quang
( c = 2, m = 2, z/ Ld = 0.4 )
Dang xung qua soi quang c = 10; m = 2; Z/LD = 0.4
Hìnk 6: Dạng xuny Super Gauss có chirp tuyến tính truyền qua sợi quang

(C = 10,m = 2 ,Z /L d = 0 .4)
12
D a ng xung q ua soi qua ng c = 40; m = 2; Z/LD = 0 4

Xung veo

Xung ra
1 - * Ira/lvso = 0.058805 -
" Tra/Tvao = 2.0502
Thoi gian tuong doi
Hình 7: Dạng xung Super Gauss có chirp tuyến tính truyền qua sợi quang
( c = 40, m = 2, z/ Ld - 0.4 )
1
I 08
á
I 06
I
I 0 4
0.2
-3 -2 -1 o 1 2 3 4
T ho i gian tuo n g d oi
D a n g xu n g q ua s o i q ua n g
c
= -20; m = 2; Z / L D = 0 4

Xung \Jao
Xung ra
Hình 8: Dạng xung Super Gauss có dovvnchirp tuyến tính truyền qua sợi quang (
c = -20, m = 2, Z/Ld = 0.4 )
13

I
18
2 -
D a n g x u n g q u a s oi q u a n g c = -2, m = 2, z / L D = o A
lra/l\>Qo = 1 .61 8
X un g V0 O
Xjung ra
Hình 9: Dạng xung Super Gauss có downchirp tuyển tinh truyền qua sợi quang (
c = - 2, m = 2, z/ Ld = 0.4)
Khảo sát với tương tự với các trường hợp tham số chirp khác nhau, sau đó
sử dụng phần mềm Matlab để tính toán ta thu được bảng kết quả sau:
Upchirp
c
I ra/vào
Tra/vào
Downchirp
c
I ra/vào Tra/vào
0
0.89527 1.0505
2
0.53587
1.2596 -2 1.618 0.7382
5
0.32896
1.38894 -5 0.57613 0.93897
10
0.19913
1.5452
-10 0,2590 1.3104

20
0.11098
1.7639
-20
0.13953
1.6293
40
0.058805
2.0502
-40 0.064912
1.9644
Bảng 1: Sự biển đổi cường độ và nửa độ rộng xung khi có chirp khác nhau
( m = 2, ĩ/L d = 0,4 )
Với cùng giá trị của tham số m và cùng quãng đường truyền khi tăng tham
số chirp c thi tỉ 3 ố cirờng độ giảm dần đồng thời tỉ số nửa độ rộng xung tăng dần.
Khi có chirp tốc độ giảm cường độ đỉnh xung nhanh hơn, đồng thời tốc độ mở
rộng xung cũng nhanh hơn khi không có chirp
14
D an g xung q ua soi q uang c = 2' m = 1 Z/LD = 0.4
Hình 10: Dạng xung Super Gauss có upchirp tuyến tính truyền qua sợi quang
Dang xung qua soi quang c = 2; m = 5; Z/LD = 0 4
Thoi gian tuong doi
Hình 11: Dạng xung Super Gauss có upchirp tuyến tính truyền qua sợi quang ( c
= 2, m = 5, z/ Ld = 0.4 )
Khảo sát tương tự với các thông số m khác nhau, ta thu được bảng kết quả sau
Giá irị của m
'
*
•%
Ả

3
4
5
Tì sô cường độ
0.53587
0.53587
0.53587
0.53587
0.53587
Tỉ sô nửa độ rộng
1.5865
1.2596 1.1663
1.1223
1.0967
15
Bảng 2: Sự biến dổi cường độ và nửa độ rộng xung khi cỏ chirp với các thông
sổ m khác nhau ( c = 2, z/Ld = 0,4 )
Với trường hợp upchirp nếu tăng giá trị của m thì cường độ không thay đổi
nhưng tỉ sô nửa độ rộng xung giảm dần tức là xung bị nén lại.
8
Thoi gian tuong doi
Hình 12: Dạng xung Super Gauss có upchirp tuyến tính truyền qua sợi quang ( c
= 5, m = 2, z/ Ld = 1 )
D a n g x u n g q u a s o i q u a ng
c
= 5; m = 2; Z/L D = 2
1
- * lra/i\*ao = 0 0891
e s
* T ra/ T vao = 1 9 61 6

0.8
-
X ung v a o
X u ng ra
0 4
0.2
^ ịạaaaA A / \
-3 -2
-1 u
T ho i g ia n tu o n g do i
vw /XAAAAAAA/VOư*.
* • 2 0
Hình 13: Dạng xung Super Gauss có upchirp tuyến tính truyền qua sợi quang ( c
= 5, m = 2, z/ Ld = 2 )
1 42 1 5
16
Khảo sát tương tự với các khoảng cách khác nhau, sử dụng phần mềm
Matlab đê tính toán ta thu được bảng kết quả sau:
Khoảng cách z/Ld
0.4
1
1.5
2
3
Tỉ sô cường độ
0.32896
0.1637 0.11546
0.089188
0.06101
Tỉ sô nửa độ rộng

1.3894
1.6754 1.8352
1.9616
2.1592
Bảng 3: Sự biến dổi cường độ và nửa độ rộng xung khi có chirp với các
khoảng cách truyền khác nhau ( C = 5, m=2)
Trong trường hợp với cùng giá trị tham số chirp c và thông số m không
thay đổi ta thấy khi khoảng cách z/Ld tăng dần thì cường độ đỉnh xung ẹiảm dần
đồng thời tỉ số nửa độ rộng xung tăng dần. Tức là xung càng mở rộng.
Nhận x é t : Khi xung truyền qua sợi quang với cùng giá trị của tham số m và cùng
quãng đường truyền nhưng tăng giá trị của tham so chirp c thì tỉ số cường độ
giảm dần đồng thời tỉ số nửa độ rộng xung tăng dần.
Khi có chirp tốc độ giảm cường độ đỉnh xung nhanh hơn, đồng thời tốc
độ mở rộng xung cũng nhanh hơn khi không có chirp. Như vậy tham so chirp có
vai trò làm mở rộng xung khi truyền qua sợi quang. Còn thông số m lại có tác
dụng làm xung bị nén lại.
Trong trường hợp với cùng giá trị tham so chirp c và thông sổ m không
thay đổi ta thấy khi khoảng cách iR-d tăng dần thì cường độ đỉnh xung giảm dần
đồng thời tỉ số nửa độ rộng xung tăng dần. Càng tăng khoảng cách truyền thì
xung càng mở rộng.
17
4.2.4. Anh hưởng của tham số chirp đối với sự nén và dãn xung Super Gauss
Anh huong cu a tham so Chirp WDÌ nen, dan xung super Gau s s voi c=0
«p
"s.
to
I
I
ị.
I

1.5 2 2.5
khoang cach Z/LD
Hình 14: Sự nén, dãn xung Super Gauss khi không chirp
Trong trường hợp không chirp khi thông số m càng tăng thì đồ thị càng trở
nên dốc hơn, tức là xung càng bị mở rộng nhiều hơn. Như vậy thông số m có vai
trò làm mờ rộng xung trong quá trình truyền.
Anh huong cua tham so Chirp voi nen. dan xung super G aus s voi c=2
Hình ỉ 5: Sự nén, dãn xung Super Gauss khi có upchirp c = 2
Trong trường hợp xung bị upchirp ta thấy xung bị dốc nhiều hơn, tức là
xung bị mờ rộng nhiều hơn. Như vậy tham số chirp c cũng đóng vai trò làm mở
rộng xung. Khi thông số m càng tăng thì xung càng bị mở rộng.
18
Hình 16: Sự nén, dãn xung Super Gauss khi có dovvnchirp c = -2
Trong trường hợp xung bị downchirp ta thấy xung bị nén lại sau đó mờ
rộng dần. Giá trị của thông số m càng nhỏ thì xung bị nén càng nhiều, m càng
tăng thì xung càng nén ít, tức xung bị mở rộng nhiều hơn nếu m càng lớn.
Dụa vào phần mềm Matlab ta tính được các giá trị cục tiểu của hệ số mở
rộng ứng với các khoảng cách truyền và thông số m khác nhau.
Giá trị m m=l
m=2
m=3 m=4
m=5
Giá trị z/ld
0,39998
0,19722 0,13148 0,09881 0,079138
Giá trị <x/ cr0
0,44721
0,6453
0,76618 0,8283
0,86507

Bảng 4: Các giả trị cực tiểu của hệ sổ mở rộng với các giả trị của m ( c=-2)
Dựa vảo bảng số liệu ta thấy rằng khi giá trị của thông số m càng tăng thì
khoảng cách z/Ld càng giảm dần nhưng giá trị cực tiểu của hệ số mở rộng lại táng
dần. Như vậy với m càng tăng thì xung bị nén càng ít và sự mở rộng càng tăng.
Với m = 1 ta thấy xung bị nén nhiêu nhât.
19
khoang cach Z/LD
Hình 17: Sự nén, dãn xung Super Gauss khi có downchirp c = -4
Tính toán tương tự với trường hợp c = -2, ta thu được bảng kết quả với c = -4
như sau:
Giá trị m
m=l
m=2
m=3 m=4
m=5
Giá trị zJ\á 0,23528
0,11602 0,077344
0,04656
0,04656
Giá trị ơ/ơ0
0,24254
0,55985 0,71705
0,79415
0,83901
Bảng 5: các giả trị cực tiểu của hệ số m ở rộng với các giả trị của m khác
nhau ( c=-4)
Với c = -4 ta thấy khi m tăng thì khoảng cách vẫn giảm dần còn giá trị cực tiểu
của hệ số mở rộng tăng dần. Với cùng giá trị của m thì ta thấy với c = -4, khoảng
cách và giá trị cực tiểu của hệ số mở rộng đều nhỏ hơn. Tức là xung bị nén nhiều
hơn với cùng giá trị của m khi tham so chirp giảm.

20
Hình 18: Sự nén, dãn xung Super Gauss với các tham số chirp khác nhau
Dựa vào phần mềm Matlab ta có thể xác định được các giá trị mà tại đó
xung nén cực đại, khoảng nén cực đại, ứng với các giá trị của tham so chirp khác
nhau. Số liệu được cho trong bảng dưới đây:
Giá trị của c
-2 -1
0 1
2
Z/Ld không dãn,nén
0,263
0.32875 0.002487
0
0
Độ nén cực đại
0.13152
0.16434 #
# #
Khoảng nén cực đại
0.23382
0.13867
0
#
#
Bảng 6: Sự nén, dãn xung với các giả trị tham sổ chirp khác nhau.
So sánh sự nén, dãn xung với các giá trị của c khác nhau trong trường hợp
p2 > 0 ta nhận thấy khi có upchirp thì với các giá trị của c càng lớn, độ dãn càng
tăng, đồ thị càng trở nên dốc hơn. Trong trường họp downchirp, khi giá trị tuyệt
đối của c càng lớn thì khoảng nén cực đại càng lớn, độ nén càng tăng. Ngược lại
VỚI giá trị tuvệí đối của c nho hơn thì khoảng Rén cực đại nhỏ hariỊ. Như vậy với

tích cp1 > 0 thì xung bị dãn, còn Cfi2 < 0 thì xung bị nén.
Nhận xét : Qua khảo sát ảnh hưởng của tham so chirp đổi với sự nén, dãn xung
Super Gauss ta thấy cả tham số chirp c và thông số m đều đóng vai trò làm mở
21
rộng xung. Khi có upchirp thì xung bị mở rộng nhiều hơn khi không chirp. Thông
sô m càng tăng thì xung càng bị mở rộng. Khi có downchirp thì xung bị nén lại
sau đó mở rộng dân. Giá trị m càng nhỏ thì xung bị nén càng nhiều. Khi m = 1 thì
xung bị nén nhiều nhất.
Qua kêt quả tính toán được cho thấy sự nén, dãn xung phụ thuộc vào tích
cp2. Nếu tích C/?2 >0 thì xung bị dãn, ngược lại thì xung bị nén.
V. KÉT LUẬN:
Đe tài: Ảnh hưởng của chirp tần số đối với sư truyền của xung cực ngắn
trong hệ thống tin Soliton
Mã số. QT-09-16
Đã hoàn thành tố tất cả những mục tiêu và nội dung đã đề ra
+ Đã thu thập, khảo sát các tài liệu lý thuyết và thực nghiệm về ảnh hường của chirp tần
số trong thông tin quang.
+ Nghiên cứu ảnh hường của chirp tần số với các xung sáng có bước sóng khác nhau
trong buồng cộng hưởng của Laser.
+ Nghiên cứu ảnh hường của chirp đối với sự nén xung và mở rộng xung cực ngãn
trong thông tin quang Soliton
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số chirp đối với dạng xung truyền
22