Đồ án Khuếch đại RAMAN

Một thất bại trong việc truyền tín hiệu ánh sáng là ánh sáng thiếu năng lượng để di chuyển trên quãng đường dài. Khoảng 70 km (km) trong một cáp sợi quang, các bộ khuếch đại là cần thiết để đẩy mạnh tín hiệu. Những mạch khuếch đại đắt tiền và dễ bị phân hủy, nếu sự cố xảy ra trong một khu vực không thể tiếp cận phần nào, nó có thể tốn kém và khó khăn để sửa chữa. Do các công ty cố gắng để đẩy quá nhiều thông tin thông qua sợi quang học, các bộ khuếch đại đã phải đối mặt với khó khăn trong việc giữ với sự phức tạp của các tín hiệu. (Grubb, SG, Sentz, AJ (1996)) Hiện nay, các kỹ sư đang làm việc về các cách thức mới để cải thiện mạng lưới viễn thông sử dụng sợi quang. Sợi quang truyền thông tin thông qua việc sử dụng các tín hiệu ánh sáng ở dạng của laser. Những du lịch ở tốc độ cao và mang theo nhiều thông tin. Điều này cung cấp như là nhiều hơn hoặc ít hơn tất cả các hệ thống đường ultralong đã được phát triển.

doc18 trang | Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 4677 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Khuếch đại RAMAN, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRƯỜNG CAO DẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT – HÀN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG = = = o0o = = =  ĐỒ ÁN MÔN HỌC THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: KHUẾCH ĐẠI RAMAN Sinh viên thực hiện  : Ngô Hồng Phong    Lớp  : CCVT02B    Giảng viên hướng dẫn  : Nguyễn Vũ Anh Quang    ĐÀ NẴNG 06 - 2011 BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRƯỜNG CAO DẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT – HÀN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG = = = o0o = = =  ĐỒ ÁN MÔN HỌC THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: KHUẾCH ĐẠI RAMAN Sinh viên thực hiện  : Ngô Hồng Phong    Lớp  : CCVT02B    Giảng viên hướng dẫn  : Nguyễn Vũ Anh Quang    ĐÀ NẴNG 06 - 2011 MỤC LỤC PHẦN 1: LÝ THUYẾT KHUẾCH ĐẠI RAMAN. Trang 4 CHƯƠNG I: Tổng Quan Về Nguyên Lý Khuếch Đại Raman. Trang 4 I.1 Nguồn Gốc Của Các Bộ Khuếch Đại Raman.. Trang 4 I.1.1 Nguồn gốc ra đời. Trang 4 I.1.2 Sự hình thành khuếch đại Raman. Trang 4 I.2 Cấu Trúc Của Bộ Khuếch Đại Raman. Trang 5 I.3 Phân Loại Khuếch Đại Raman Trang 5 I.3.1 Khuếch đại Raman phân bố DRA Trang 5 I.3.2 Khuếch đại Raman tập trung LRA.. Trang 6 I.4 Nguyên Lý Hoạt Động Của Bộ Khuếch Đại Raman.. Trang 6 CHƯƠNG II: Một Số Đặc Tính Của Bộ Khuếch Đại Raman. Trang 7 II.1 Phổ Khuếch Đại Raman... Trang 7 II.2 Nhiễu Trong Bộ Khuếch Đại Raman Trang 8 II.2.1 Nhiễu do bước sóng ánh sáng bơm và ánh sáng tín hiệu gần nhau Trang 8 II.2.2 Nhiễu tán xạ Rayleigh kép DRS Trang 8 II.2.3 Nhiễu phát xạ tự phát ASE Trang 9 II.2.4 Nhiễu do thời gian sống của electron tại trạng thái kích thích ngắn..Trang 9 II.3 Hiệu Ứng Phi Tuyến.. Trang 10 II.4 Hệ Số Khuếch Đại Và Độ Rộng Băng Tần Trang 10 II.4.1 Hệ số khuếch đại Trang 10 II.4.2 Độ rộng băng tần.. Trang 11 II.5 Cấu Hình Bơm Raman.. Trang 12 CHƯƠNG III: Ưu - Nhược Điểm Và Ứng Dụng Của Khuếch Đại Raman. Trang 13 III.1 Ưu – Nhược Điểm.. Trang 13 III.2 Ứng Dụng.. Trang 14 PHẦN 2: THUYẾT KẾ TUYẾN QUANG. Trang 15 CHƯƠNG I: Thiết Kế Tuyến Quang.. Trang 15 CHƯƠNG II: Nhận Xét Và Đánh Giá.. Trang 15 PHẦN 1: LÝ THUYẾT KHUẾCH ĐẠI RAMAN CHƯƠNG I: Tổng Quan Về Nguyên Lý Khuếch Đại Raman I.1 Nguồn Gốc Của Các Bộ Khuếch Đại Raman I.1.1 Nguồn gốc ra đời Một thất bại trong việc truyền tín hiệu ánh sáng là ánh sáng thiếu năng lượng để di chuyển trên quãng đường dài. Khoảng 70 km (km) trong một cáp sợi quang, các bộ khuếch đại là cần thiết để đẩy mạnh tín hiệu. Những mạch khuếch đại đắt tiền và dễ bị phân hủy, nếu sự cố xảy ra trong một khu vực không thể tiếp cận phần nào, nó có thể tốn kém và khó khăn để sửa chữa. Do các công ty cố gắng để đẩy quá nhiều thông tin thông qua sợi quang học, các bộ khuếch đại đã phải đối mặt với khó khăn trong việc giữ với sự phức tạp của các tín hiệu. (Grubb, SG, Sentz, AJ (1996)) Hiện nay, các kỹ sư đang làm việc về các cách thức mới để cải thiện mạng lưới viễn thông sử dụng sợi quang. Sợi quang truyền thông tin thông qua việc sử dụng các tín hiệu ánh sáng ở dạng của laser. Những du lịch ở tốc độ cao và mang theo nhiều thông tin. Điều này cung cấp như là nhiều hơn hoặc ít hơn tất cả các hệ thống đường ultralong đã được phát triển. I.1.2 Sự hình thành khuếch đại Raman Tán xạ Raman là quá trình tán xạ không đàn hồi, xảy ra do sự tương tác của áng sáng với môi trường vật chất trong sợi quang. Tán xạ Raman bao gồm tán xạ Raman tự phát và tán xạ Raman kích thích SRS. Một mặt tán xạ Raman gây ảnh hưởng xấu đến quá trình truyền tín hiệu trong sợi quang, làm tăng nhiễu trong hệ thống thong tin quang. Mặt khác, tán xạ Raman cũng có những ảnh hưởng tích cực, nổi bật là khả năng khuếch đại tín hiệu quang. Bởi vậy ngay từ khi mới được phát hiện, tán xạ Raman đã thu hút được nhiều sự quan tâm, nguyên cứu. các nguyên cứu này tập trung theo hai hướng: giảm thiểu tiêu cực và ứng dụng tán xạ Raman kích thích SRS chính là cơ sở để phát triển các bộ khuếch đại Raman. Các bộ khuếch đại Raman có nhiều ưu điểm hơn so với các loại khuếch đại quang trước đó và rất phù hợp các với hệ thống WDM đang được triển khai hiện nay. I.2 Cấu Trúc Của Bộ Khuếch Đại Raman Hình I.1 Cấu trúc của bộ khuếch đại Raman Sợi quang là nơi xảy ra quá trình khuếch đại. Sợi quang này cũng là sợi quang truyền tín hiệu như sợi SMF, DSF. Bộ ghép (Coupler): dùng để ghép bước sóng tín hiệu vào với sóng bơm. Laser bơm: dùng để cung cấp năng lượng cho các nguyên tử của sợi quang chuyển lên trạng thái kích thích, giúp tạo ra sự nghịch đảo nồng độ. Bộ cách ly (Isolator): đặt ở hai đầu của bộ khuếch đại quang để ngăn chặn tín hiệu phản xạ ở hai đầu bộ khuếch đại. Đồng thời nó cũng giúp loại trừ nhiễu ASE theo hướng ngược về phía đầu vào có thể gây ảnh hưởng đến tín hiệu đầu vào. I.3 Phân Loại Khuếch Đại Raman I.3.1 Khuếch đại Raman phân bố DRA (Distributed Raman Amplifer) Sợi quang vừa được dùng để truyền tín hiệu vừa để khuếch đại. Khi sợi quang được bơm vào là một sợi truyền dẫn thật sự, liên kết 2 điểm trong tuyến thì tương ứng với sơ đồ khuếch đại Raman phân bố. Hình I.2 Khuếch đại Raman phân bố Với bộ khuyếch đại Raman phân bố DRA, ánh sáng bơm được phân bố trải dài trong sợi quang. DRA tận dụng sợi quang sẵn có trong mạng như một phương tiện để khuyếch đại tín hiệu và như vậy ánh sáng sẽ được khuyếch đại đồng đều dọc theo sợi quang trên một khoảng cách lớn. Với các bộ khuyếch đại DRA, thông thường ánh sáng bơm có công suất cao được bơm theo hướng ngược để kết hợp với các bộ khuyếch đại tập trung khác như các bộ khuyếch đại quang sợi pha đất hiếm EDFA. Ưu điểm chính của DRA là cải thiện tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR và giảm tính phi tuyến. I.3.2 Khuếch đại Raman tập trung LRA (Lumped Raman Amplifer) Bộ khuếch đại Raman tập trung được chế tạo bằng cách quấn 1 sợi quang có chiều dài vài km được pha tạp chất đặc biệt để cải thiện hệ số khuếch đại. Đặc điểm đáng lưu ý nhất của khuyếch đại Raman tập trung đó là khả năng sử dụng dải bước sóng mới mà tại các dải băng này EDFA không thể hoạt động. Hình I.3 Khuếch đại Raman tập trung Trong phần này chỉ tập trung trình bày về khuếch đại Raman phân bố là loại được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin sợi quang hiện nay. I.4 Nguyên Lý Hoạt Động Của Bộ Khuếch Đại Raman Khuếch đại Raman dựa trên hiện tượng tán xạ Raman kích thích (Stimulated Raman Scattering). Tán xạ Raman kích thích là hiện tượng một nguyên tử hấp thụ năng lượng của một photon, sau đó tạo ra một photon có năng lượng khác. Vì vậy, tán xạ Raman kích thích được định nghĩa là hiện tượng photon thứ cấp được sinh ra do kích thích từ nguồn bên ngoài. Hình I.4 Nguyên lý hoạt động của bộ khuếch đại Raman Theo cơ chế lượng tử, thì đây là quá trình trong đó một photon bơm với tần số Vp kích thích một phân tử môi trường từ mức năng lượng g lên một mức ảo. phân tử này nhanh chóng chuyển xuống mức năng lượng g’ thấp hơn và phát ra một photon với tần số Vs. Sự sai lệnh về năng lượng của photon bơm so với photon ánh sáng vừa tạo ra là do năng lượng bơm bị các phân tử của môi trường hấp thụ dưới dạng dao động phân tử. Độ lệch tần số Vv = Vp – Vs được gọi là độ dịch Stokes. Trong các sợi quang chuẩn, độ lệch này xấp xỉ 13,2 THz. Do đó, để photon vừa được phát xạ ra có cùng bước song với tín hiệu thì bước song của ánh sáng bơm phải nhỏ hơn bước song của tín hiệu khoảng 100nm. CHƯƠNG II: Một Số Đặc Tính Của Bộ Khuếch Đại Raman II.1 Phổ Khuếch Đại Raman Phổ khuếch đại Raman trong sợi Silica pha tạp trong hình trên có dải thông khuếch đại rộng trên 40 THz với đỉnh tối ưu gần 13,2 THz và dịch chuyển theo phổ bơm, giá trị đỉnh của bộ khuếch đại tỉ lệ nghịch với bước sóng bơm. Trong viễn thông, băng thông 13,2 THz là xấp xỉ 100 nm tương ứng với bước sóng 1550 nm. Do đáp ứng của khuếch đại Raman với thủy tinh Silic không rộng nên cần phải bố trí nhiều bơm cách nhau khoang vài nm để có thể có một bộ khuếch đại kết hợp bao trùm cả băng khuếch đại của EDFA. Hình II.1 Phổ khuếch đại Raman Nhận xét: Độ tăng cường Raman (Raman Gain) gần như tăng tuyến tính theo tần số sóng bơm khi tần số sóng bơm nằm trong khoảng 0 -12 THz. Sau đó độ tăng cường giảm đột ngột khi tần số sóng bơm lớn hơn 12 THz II.2 Nhiễu Trong Bộ Khuếch Đại Raman II.2.1 Nhiễu do bước sóng ánh sáng bơm và ánh sáng tín hiệu gần nhau Bình thường trong bộ khuyếch đại Raman có một phần ánh sáng bơm bị tán xạ tự phát. Ánh sáng tán xạ tự phát này gây nhiễu cho các kênh tín hiệu có bước sóng gần bước sóng ánh sáng bơm. Theo một số kết quả nghiên cứu hiệu ứng này có thể làm cho hệ số tạp âm NF tới 3 dB với các kênh tín hiệu có bước sóng gần bước sóng bơm. II.2.2 Nhiễu tán xạ Rayleigh kép DRS Tán xạ Rayleigh kép tương ứng với hai quá trình tán xạ (một cùng chiều và một ngược chiều với chiều truyền của ánh sáng tín hiệu) do sự không đồng nhất của sợi quang. Nhiễu phát xạ tự phát ASE truyền theo hướng ngược sẽ bị phản xạ lại do tán xạ Rayleigh kép và tiếp tục được khuyếch đại do quá trình tán xạ Raman kích thích. Nhiễu tán xạ Rayleigh kép trong khuyếch đại Raman rất lớn do ánh sáng tán xạ Rayleigh được khuyếch đại trong quá trình truyền và khuyếch đại Raman yêu cầu độ dài sợi tăng ích Raman khá lớn. Thực tế nhiễu tán xạ Rayleigh kép làm giảm tăng ích quang cho mỗi đoạn khoảng từ 10 đến 15 dB. Để giảm nhiễu tán xạ Rayleigh kép có thể sử dụng các bộ cách li giữa các bộ khuyếch đại. Ví dụ với các hệ thống sử dụng 2 bộ khuyếch đại Raman tập trung và bộ cách ly quang hệ số tạp âm thấp hơn 5.5 dB. II.2.3 Nhiễu phát xạ tự phát ASE ASE là từ viết tắt của Amplified Spontaneous Emission, tức bức xạ tự phát được khuếch đại. Đây là nguồn nhiễu chủ yếu của một đường truyền viễn thông quang có bộ khuếch đại. Phát xạ tự phát bổ sung vào ánh sáng tín hiệu nhiều thành phần tần số khác nhau. Về nguyên lý tất cả các loại nhiễu này có thể được loại trừ những thành phần có tần số nằm trong dải phổ của tín hiệu hữu ích. Phát xạ tự phát không những ảnh hưởng đến đặc tính nhiễu mà còn ảnh hưởng đến tăng ích quang. Mật độ phổ công suất nhiễu ASE: Hệ số tạp âm: Trong đó  và  lần lượt là mật độ electron tại trạng thái năng lượng cao và trạng thái năng lượng thấp. Với khuyếch đại Raman  thường bằng 1 do khuyếch đại Raman luôn ở trạng thái gần như đảo lộn mật độ hoàn toàn. II.2.4 Nhiễu do thời gian sống của electron tại trạng thái kích thích ngắn Thời gian sống của electron trong khuyếch đại Raman ở trạng thái năng lượng kích thích ngắn chỉ khoảng 3 đến 6 fs (với EDFA là ms). Thời gian đáp ứng nhanh của quá trình tán xạ Raman làm cho cường độ ánh sáng tín hiệu bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi cường độ ánh sáng bơm. Một phương pháp được sử dụng để giảm nhiễu do thời gian đáp ứng nhanh của tán xạ Raman là áp dụng cơ chế bơm ngược: ánh sáng bơm và ánh sáng tín hiệu truyền ngược chiều nhau. Với cơ chế bơm ngược thời gian của điện tử tại trạng thái năng lượng cao cân bằng với thời gian truyền qua sợi. Cũng có thể sử dụng cơ chế bơm cùng chiều cho khuyếch đại Raman. Tuy nhiên khi bơm cùng chiều công suất ánh sáng bơm phải có độ ổn định cao để giảm nhiễu tương quan cường độ RIN. Ví dụ có thể sử dụng laser Fabry-Perot thay thế cho các cách tử. II.3 Hiệu Ứng Phi Tuyến Hiệu ứng tán xạ kích thích Raman (SRS): Tán xạ Raman kích thích SRS là một hiệu ứng dãn băng, trong đó bao gồm tương tác của ánh sáng và các photon quang học, ánh sáng bị dịch tần một khoảng 15THz. SRS có thể xuất hiện trong các hệ thống đơn kênh và đa kênh, với hệ thống đơn kênh để hiệu ứng SRS có thể ảnh hưởng đến chất lượng thì mức công suất ngưỡng phải >1W. Với Hệ thống WDM thì mức công suất này sẽ thấp hơn nhiều cỡ vài mW do có hiện tượng khuếch đại với các bước sóng lớn, trong khi công suất của các kênh có bước song nhỏ lại giảm đi, kết quả là sẽ giới hạn tổng dung lượng hệ thống dựa trên tổng số kênh, khoảng cách giữa các kênh, trung bình công suất đầu vào và độ dài toàn hệ thống. Ngưỡng SRS cho hệ thống áp dụng sợi G.653 thấp hơn một chút so với hệ thống sử dụng sợi G.652. SRS hầu như không làm suy giảm hệ thống đơn kênh, ngược lại có thể làm giới hạn khả năng của hệ thống WDM. Hạn chế các ảnh hưởng của hiệu ứng Raman: Trong hệ thống đơn kênh có thể sử dụng các bộ lọc để loại bỏ các phổ không mong muốn. Chưa có kĩ thuật thực tế nào để loại trừ SRS trong hệ thống đa kênh được chính thức công bố, tuy nhiên việc tăng khoảng cách các kênh có thể làm giảm SRS. Hiệu ứng SRS còn có thể giảm bằng cách giảm công suất đầu vào. II.4 Hệ Số Khuếch Đại Và Độ Rộng Băng Tần II.4.1 Hệ số khuếch đại Hệ số khuếch đại Raman tăng hầu như tuyến tính với độ chênh lệch bước sóng giữa tín hiệu và nguồn bơm (wavelength offset), đạt giá trị đỉnh tại 100 nm và giảm nhanh chóng sau đó. Trong hình cũng cho thấy, băng thông độ lợi của khuếch đại Raman có thể đạt được từ 45-50nm. Hình II.2 Hệ số độ lợi Raman thay đổi theo độ chênh lệch bước sóng của tín hiệu và nguồn bơm (wavelength offset) II.4.2 Độ rộng băng tần Hình II.3 Dải tần được sử dụng Hình II.4 Gợn dộ lợi Nếu dải tần của các tín hiệu cần khuếch đại Raman lớn hơn băng thông độ lợi của khuếch đại Raman (giả sử 40nm), cần phải sử dụng nhiều nguồn bơm khác nhau. Mỗi nguồn bơm có bước sóng cách nhau khoảng 40nm (bằng với băng thông độ lợi). Khi đó, dải tần lớn của các tín hiệu có thể được khuếch đại một cách hiệu quả (xem hình II.3). Tuy nhiên, do đặc tính khuếch đại của khuếch đại Raman và do khoảng của các bước sóng bơm, băng thông độ lợi tổng cộng có dạng gợn sóng như hình II.4. II.5 Cấu Hình Bơm Raman Hình II.5 Sơ đồ bơm cùng hướng Hình II.6 Sơ đồ bơm ngược hướng Tùy theo cấu hình bơm mà tín hiệu bơm được đưa vào sợi truyền dẫn có thể có hướng lan truyền cùng hoặc ngược với hướng của tín hiệu. Nếu hướng của tín hiệu bơm cùng hướng lan truyền của tín hiệu vào thì ta gọi đó là cấu hình bơm cùng hướng, ngược lại gọi là cấu hình bơm ngược hướng. ngoài ra còn có loại cấu hình bơm hai hướng là dạng kết hợp của hai cấu hình bơm trên. Trong cấu hình bơm cùng hướng, quá trình Raman gần như tức thời. khi nguồn bơm Raman nhiễu cao, các bit riêng lẻ có thể bị khuếch đại khác nhau dẫn đến các dao động về biên độ hay rung pha.Do đó nhiễu bơm ảnh hưởng mạnh đến các tín hiệu WDM. Nếu dung cấu hình bơm ngược, các dao động của công suất bơm Raman sẽ được lấy trung bình ở ngõ ra, nhờ đó mà có thể giảm được nhiễ khuếch đại cộng bơm. Do đó, cấu hình bơm ngược được sử dụng phổ biến hơn. Tuy nhiên, với các nguồn bơm nhiễu thấp hiện nay, các sơ đồ bơm cùng hướng và hai hướng vẫn có thể được thực hiện trong thực tế. CHƯƠNG III: Ưu - Nhược Điểm Và Ứng Dụng Của Khuếch Đại Raman III.1 Ưu – Nhược Điểm Ưu điểm: Đối với các ứng dụng trong các hệ thống viễn thông , trong cáp quang các bộ khuếch đại Raman cạnh tranh với các bộ khuếch đại EDFA . So với những tính năng điển hình của nó là: bộ khuếch đại Raman có thể hoạt động trong vùng bước sóng khác nhau, miễn là một nguồn bơm thích hợp có sẵn. Phổ đạt được có thể được thiết kế bằng cách sử dụng bước sóng bơm khác nhau cùng một lúc. Tạp âm nhiễu thấp Cấu trúc đơn giản, không cần sợi đặc biệt. Dễ chọn băng tần. Có thể đạt được băng thông rộng nhờ kết hợp vài laser bơm. Nhược điểm: Xuyên âm giữa các kênh tín hiệu do hiện tượng tán xạ Raman kích thích SRS. Đây là một trong các hiệu hứng phi tuyến của sợi quang có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM. - Hệ số khuếch đại thấp. - Hiệu suất khuếch đại thấp hơn so với EDFA: khuếch đại Raman cần một công suất bơm lớn hơn để đạt cùng một giá trị độ lợi. III.2 Ứng Dụng Cùng với sự phát triển của kỹ thuật chuyển mạch, kỹ thuật truyền dẫn cũng không ngừng đạt được những thành tựu to lớn, đặc biệt là kỹ thuật truyền dẫn trên môi trường cáp sợi quang. Tương lai cáp sợi quang được sử dụng rộng rãi trên mạng viễn thông và được coi như là một môi trường truyền dẫn lý tưởng mà không có một môi trường truyền dẫn nào có thể thay thế được. Các hệ thống thông tin quang với ưu điểm băng thông rộng, cự li xa, không bị ảnh hưởng của nhiễu và khả năng bảo mật cao… phù hợp với các tuyến thông tin xuyên lục địa đường trục, trung kế và có tiềm năng to lớn trong việc thực hiện các chức năng của mạng nội hạt với các cấu trúc linh hoạt và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ hiện tại và tương lai. Gần đây đã thực hiện thành công việc khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang mà không cần phải thông qua bất kỳ một quá trình biến đổi về điện nào. Kỹ thuật mới này cho phép khắc phục được nhiều hạn chế của trạm lặp như: hạn chế về băng tần truyền dẫn, cấu trúc phức tạp… làm cho kỹ thuật truyền dẫn trên cáp sợi quang càng tỏ rõ tính ưu việt của nó, trong trong đó Khuếch đại Raman là một Phương pháp tiêu biểu. Quang phổ Raman thường được sử dụng trong hóa học, vì rung động thông tin cụ thể cho các liên kết hóa học và tính đối xứng của các phân tử. Do đó, nó cung cấp một dấu vân tay mà phân tử có thể được xác định. Raman phân tích khí có nhiều ứng dụng thực tế. Ví dụ, chúng được sử dụng trong y học để theo dõi thời gian thực của hỗn hợp khí gây mê và hô hấp trong khi phẫu thuật. Quang phổ Raman đang được điều tra như một phương tiện để phát hiện chất nổ cho an ninh sân bay. Quang phổ Raman cũng đã được sử dụng để xác nhận các dự đoán về sự tồn tại của tần số thấp phonon trong các protein và DNA. PHẦN 2: THUYẾT KẾ TUYẾN QUANG CHƯƠNG I: Thiết Kế Tuyến Quang Xây dựng chương trình mô phỏng, làm rõ ảnh hưởng của khuếch đại Raman đối với quá trình truyền ánh sáng trong sợi quang thông qua phần mềm Optiware. Hình I.1 Tuyến quang với ứng dụng của bộ khuếch đại Raman CHƯƠNG II: Nhận Xét Và Đánh Giá II.1 Khảo sát bảng trạng thái Bảng II.1 Sự thay đổi độ lợi và hệ số nhiễu khi ta thay đổi công suất bơm. Công suất bơm (dBm)  Độ lợi (dB)  Hệ số Nhiễu (dB)   -17.44  6.1586061  9.1311   -15  6.1196154  9.13562   -10  5.9318287  9.15793   -5  5.4109791  9.2247   5  1.8699162  9.9418   10  -2.1282845  11.5643   15  -10.724355  17.6236   17.44  -19.912431  25.5148   Bảng II.2 Sự thay đổi độ khuếch đại và hệ số nhiễu khi ta thay đổi khoảng cách tần số. Khoảng cách tần số (nm)  Độ lợi (dB)  Hệ số Nhiễu (dB)   0.8  6.1586061  9.1311   1.5  6.2025751  9.10344   2.5  6.6313216  8.6777   3  6.6357912  8.67658   6.5  6.6504198  8.67254   7  6.6514703  8.67223   8  6.653061  8.67173   II.2 Vẽ đồ thị Hình II.1 Đồ thị biễu diễn sự thay đổi độ lợi và hệ số nhiễu khi ta thay đổi công suất bơm. Nhận xét: Ta thấy công suất bơm tỷ lệ nghịch với độ lợi và tỷ lệ thuận với hệ số nhiễu, điều có có nghĩa là khi công suất bơm tăng thì hệ số nhiễu tăng và độ khuếch đại sẽ giảm. Ngược lại, khi công suất bơm giảm thì độ khuếch đại sẽ tăng và hệ số nhiễu giảm. Độ lợi và hệ số nhiễu thay đổi mạnh từ -5 dBm trở đi còn dưới -5 dBm thì nó thay đổi không đáng kể. Phổ khuếch đại:  Hình II.2 Phổ khuếch đại ứng với công suất bơm -17.44 dBm Hình II.3 Đồ thị biễu diễn sự thay đổi độ khuếch đại và hệ số nhiễu khi ta thay đổi khoảng cách tần số. Nhận xét: Trong tuyến quang đã thiết kế ở trên thì khoảng cách tần số tối đa là 8 nm. Ta thấy khoảng cách tần số tỉ lệ thuận với độ lợi và tỉ lệ nghịch với hệ số nhiễu. Ta thấy độ lợi và hệ số nhiễu từ 2.5 dB trở đi thì có sự thay đổi không đáng kể so với khoảng cách tần số. Phổ khuếch đại: Hình II.4 Phổ khuếch đại ứng với khoảng cách tần số 8 nm PHỤ LỤC Một Số Từ Viết Tắt. WDM Wavelength Division Multiplexing (ghép kênh phân chia theo tần số). LRA Lumped Raman Amplifer (khuếch đại Raman tập trung). DRA Distributed Raman Amplifer (khuếch đại Raman phân bố). SNR Signal – to – noise ratio (tỉ lệ tín hiệu nhiễu). ASE Amplified Spontaneous Emission (bức xạ tự phát được khuếch đại). SRS Stimulated Raman Scattering (tán xạ Raman kích thích). Tài Liệu Tham Khảo. [1] Thông Tin Sợi Quang, Biên soạn: TS. Nguyễn Văn Tuấn.