Khảo sát hoạt động lưỡng ổn định quang học trong phần tử nhớ (FlipFlop) ứng dụng trong hệ thống tin quang

Chính sự ra đời của lĩnh vực này, đã tạo điều kiện cho ngành quang học nói chung và cho ngành quang học phi tuyến nói riêng có được những sự phát triển mạnh mẽ nhất và tạo ra được rất nh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Văn Phú Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến thầy giáo: PGS.TS Nguyễn Văn Phú đã dẫn dắt tận tình và động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn với tấm lòng của người thầy, người cha và tinh thần đầy trách nhiệm đối với khoa học của nhà nghiên cứu đã tiếp tôi sức mạnh, thêm nghị lực và phát huy sáng tạo để tôi hoàn thành được luận văn này

Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô giáo của trường Đại học Vinh đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình cao học tại trường Đại học Kinh tế - Công nghiệp Long An

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Vinh, Khoa Đào tạo Sau đại học Trường đại học Vinh, Ban giám hiệu trường Đại học Kinh tế - Công nghiệp Long An, phòng Sau đại học Trường đại học Kinh

tế - Công nghiệp Long An đã tạo điều kiện tốt nhất trong thời gian học tập và thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn lớp Quang học K21 đã động viên, chia sẽ kiến thức, kinh nghiệm trong thời gian học tập cũng như làm luận văn này

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Tác giả luận văn

Nguyễn Tấn Bảo

MỤC LỤC

Trang phụ bìa 1

Lời cảm ơn 2

Mục lục 3

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 4

MỞ ĐẦU 6

NỘI DUNG 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 9

I Tổng quan về hệ thống thông tin quang 9

1.1 Các thành phần chính của một tuyến thông tin quang 9

ng 11

1.2.1 Linh kiện quang điện 11

1.2.1.1 Biến điệu quang – điện 11

1.2.1.2 Linh kiện quét tia laser 12

1.2.1.3 Bộ liên kết định hướng 14

1.2.2 Linh kiện quang phi tuyến 16

1.2.2.1 Máy phát hòa âm bậc hai 16

1.2.2.2 Các bộ trộn ba sóng 18

1.2.2.3 Gương liên hợp pha 21

-flop 24

1.2.3.1 Khái niệm về hiệu ứng lưỡng ổn định 25

1.2.3.2 Một vài ứng dụng 27

Kết luận chương 1 30

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG LƯỠNG ỔN ĐỊNH QUANG HỌC TRONG PHẦN TỬ NHỚ (flip-flop) 31

2.1 Hệ phương trình tốc độ 31

2.2 Khảo sát hiệu ứng lưỡng ổn định quang trong cấu trúc phản hồi phân bố của phần tử nhớ flip-flop 33

2.2.1 Mô tả hoạt động lưỡng ổn định của phần tử nhớ 33

2.2.2 Khảo sát hoạt động lưỡng ổn định quang trong phần tử nhớ flip-flop 35

2.2.3 Hoạt động flip-flop của thiết bị lưỡng ổn định bị động 37

Kết luận chương 2 38

KẾT LUẬN CHUNG 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang 10

Hình 1.2 a) Biến điệu dọc Các cực có thể vòng đệm, hoặc ống

cũng có thể vật liệu dẫn trong suốt b) Biến điệu ngang, c) biến điệu

sóng chạy ngang

12

Hình 1.3 Lăng kính điện-quang Góc ló của ánh sáng được điều

Hình 1.4 Thay đổi vị trí tia sáng trên cơ sở liên kết trễ pha

Hình 1.5 a) Cấu hình bộ liên kết quang b) Chuyển đổi công suất

giữa hai ống dẫn quang; c) Phụ thuộc của hệ số truyền vào độ lệch

pha

14

Hình 1.6 a) Một bộ liên kết quang-điện tích hợp b) Phụ thuộc của

Hình 1.7 Phát hòa âm bạc hai a) sử dụng tinh thể; b) sử dụng sợi

quang; c) trong buồng cộng hưởng laser bán dẫn 18

Hình 1.9 Thiết bị thông số: a) Bộ nâng tần tín hiệu; b) Bộ khuếch

Hình 1.10 Phản xạ của sóng phẳng (a) và sóng cầu (c) trên gương

thường, tương tự trên gương liên hợp pha (b) và (d) 22

Hình 1.12 Giao thoa ba chiều thời gian thực nhờ quá trình trộn bốn

Hình 1.14 a) Sửa sai quang bằng gương liên hợp pha; b) Buồng 24

cộng hưởng quang học với gương liên hợp pha

Hình 1.15 Đường cong trễ đặc trương với các vùng khác nhau 25

Hình 1.17 Quá trình flip - flop của hệ lưỡng ổn định 28

Hình 1.18 Hệ lưỡng ổn định làm việc như là thiết bị khuếch đại

Hình 2.1 Mô hình cấu trúc phản hồi phân bố phi tuyến 32

Hình 2.2 Đường cong lưỡng ổn định trong cấu trúc phản hồi phân

Hình 2.3 Các đường đặc trưng truyền qua cấu trúc phản hồi phân

Hình 2.4 Điều khiển hoạt động lưỡng ổn định bằng cường độ tới 36

Hình 2.5 Điều khiển hoạt động lưỡng ổn định bằng số lớp cách tử 37

Hình 2.6 Sơ đồ hoạt động flip-flop thụ động bằng cách điều khiển

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Sự kiện laser đầu tiên được ra đời vào năm 1960 đánh dấu một cuộc

cách mạng mới trong khoa học và công nghệ Tiếp đến là sự truyền dẫn thông

tin bằng ánh sáng hay là thông tin quang ra đời thay thế cách truyền dẫn tín

hiệu theo phương pháp truyền thống

Chính sự ra đời của lĩnh vực này, đã tạo điều kiện cho ngành quang học nói chung và cho ngành quang học phi tuyến nói riêng có được những sự phát triển mạnh mẽ nhất và tạo ra được rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khoa học cụ thể như khoa học kỹ thuật, khoa học quân sự, đặc biệt trong công nghệ truyền dẫn quang

Thông qua tuyến truyền dẫn quang, một khối lượng thông tin cực lớn dạng tín hiệu số, tín hiệu âm thanh và tín hiệu hình ảnh được xử lý và truyền

đi một gần như tức thời Điều này đã giúp cho con người trên thế giới có thể liên lạc với nhau một cách dễ dàng, thuận tiễn, tạo ra hệ thống thông tin liên lạc đa quốc gia

Trong quá trình truyền dẫn bằng hệ thống thông tin quang các thiết bị quang tử như bộ nén xung, bộ ghép kênh, bộ tạo xung, bộ điều khiển chuyển đổi tần số,… cũng là một trong những yếu tố rất cần thiết cho các quá trình xử

lý thông tin quang Các thiết bị trên đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu và tìm hiểu rất chi tiết cả về mặt lý thuyết lẫn thực hành Các thiết

bị này sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình thúc đẩy thương mại hóa quá trình truyền dẫn thông tin

Nhằm mục đích tìm hiểu về mặt vật lý, công nghệ và những ứng dụng của các thiết bị quang tử ứng dụng hiệu ứng lưỡng ổn định quang học, trong

luận văn này, chúng tôi đặt vấn đề: “

nhớ (flip-flop) ứng dụng trong hệ thống thông tin quang”

2 Mục đích nghiên cứu

flop) ứng dụng trong hệ thống thông tin quang

-3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống thông tin quang; các linh kiện quang

tử sử dụng trong hệ thống thông tin quang

- Tìm hiểu hệ phương trình tốc độ

- Khảo sát hiệu ứng lưỡng ổn định quang trong cấu trúc phản hồi phân

bố của phần tử nhớ flip-flop

- Khảo sát hoạt động lưỡng ổn định quang trong phần tử nhớ flip-flop

- Hoạt động flip-flop của thiết bị lưỡng ổn định bị động

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Các thiết bị quang tử hoạt động lưỡng ổn định

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Hiệu ứng lưỡng ổn định quang

trong hệ thống thông tin quang

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết

6 Những đóng góp mới của đề tài

6.1 Về lí luận: Tìm hiểu hoạt động lưỡng ổn định flop

-6.2 Về ứng dụng: Tro ng hệ thống thông tin quang

NỘI DUNG

Nội dung của luận văn này được trình bày với bố cục gồm các phần:

Mở đầu, hai chương nội dung, kết luận chung và danh mục các tài liệu tham khảo

Chương 1 Tổng quan về hệ thống thông tin quang

Nội dung của chương này trình bày tổng quan về hệ thống thông tin quang; các linh kiện quang tử sử dụng trong hệ thống thông tin quang

Chương 2 Khảo sát hoạt động lưỡng ổn định quang học trong phần tử nhớ (flip-flop)

Phần kết luận chung nêu lên một số kết quả chính mà luận văn đã đạt được

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG

Trong sự phát triển của mạng viễn thông Việt Nam nói riêng và trên toàn thế giới nói chung, thông tin quang đã có những đóng góp rất quan trọng

cả về qui mô phát triển cũng như nâng cao chất lượng toàn mạng Hệ thống thông tin bằng cáp sợi quang là hệ thống truyền dẫn với kỹ thuật và công nghệ tiên tiến, cho phép tạo ra các tuyến truyền dẫn dài, với dung lượng rất lớn, cấu trúc hệ thống linh hoạt, độ tin cậy cao Thông tin quang sẽ đáp ứng nhu cầu phát triển mạng truyền dẫn phục vụ cho sự phát triển đa dạng các dịch vụ viễn thông đòi hỏi tốc độ cao, đặc biệt phục vụ cho sự phát triển đột phá Internet tốc độ cao và các dịch vụ IP

Trong chương này trình bày tổng quan về hệ thống thông tin quang; các linh kiện quang tử sử dụng trong hệ thống thông tin quang

I Tổng quan về hệ thống thông tin quang

1.1 Các thành phần chính của một tuyến thông tin quang

Các thành phần chính của tuyến thông tin quang gồm có thiết bị phát quang, cáp sợi quang và thiết bị thu quang:

+ Thiết bị phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau

+ Cáp sợi quang gồm có các sợi dẫn quang và lớp vỏ bọc xung quanh

để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài

+ Thiết bị thu quang được cấu tạo từ bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành

Ngoài các thành phần chủ yếu trên, tuyến thông tin quang còn có các bộ ghép nối quang (connector), các mối hàn, các bộ chia quang và trạm lặp; ở các tuyến thông tin quang hiện đại còn có thể có các bộ khuếch đại quang, thiết bị bù tán sắc và các trạm xen rẽ kênh Các thành phần chủ yếu của tuyến thông tin quang sẽ được trình bày ở các phần sau

Hình 1.1 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang

* Ưu, nhược điểm của hệ thống thông tin quang

- Ưu điểm

Độ rộng băng tần lớn (khoảng 15THz ở 1550nm) và suy hao thấp 0,25 dB/km ở bước sóng 1550nm)

(0,2-Sợi quang không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ

Tính an toàn và tính bảo mật cao do không bị dò sóng điện từ như cáp kim loại

Sợi quang có kích thước nhỏ, không bị ăn mòn bởi môi trường axit, kiềm, nước, nên có độ bền cao

Vật liệu chế tạo sợi quang có sẵn trong tự nhiên

Hệ thống truyền dẫn quang có khả năng nâng cấp dễ dàng lên tốc độ bit cao hơn bằng cách thay đổi bước sóng công tác và kỹ thuật ghép kênh

khiển

Nguồn phát quang

Bộ nối quang

Mối hàn

Xen rẽ kênh

Các t/bị khác

Thu quang

Phát quang mạch điện

Khuếch đại quang

THIẾT BỊ THU QUANG

Tách sóng quang

- Các bộ phận biến đổi quang - điện đắt tiền, khó chế tạo, khả năng ghép nối với sợi quang khó khăn

- Việc ghép nối sợi quang đòi hỏi thiết bị cơ khí có độ chính xác cao Các khớp của đầu ghép nối không tương hợp hay có vết nứt trên sợi quang là nguyên nhân gây ra suy hao

- Việc ghép các kênh truyền quang học gặp nhiều khó khăn

1.2.1 Linh kiện quang điện

Các linh kiện quang điện được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo đưa vào ứng dụng dựa trên sự tương tác giữa điện trường với vật chất Kết quả của quá trình tương tác là điện trường đã làm thay đổi chiết suất của môi trường ánh sáng truyền trong môi trường sẽ chịu ảnh hưởng của hiệu ứng tán sắc do chiết suất của môi trường phụ thuộc vào cường độ điện trường Do đó, pha của sóng ánh sáng sẽ bị thay đổi trong quá trình truyền trong môi trường có chiết suất thay đổi Dựa vào hai hiệu ứng chính trên, các linh kiện quang - điện đã được nghiên cứu và sử dụng cho việc điều khiển ánh sáng, nói chúng và chùm tia laser nói riêng

1.2.1.1 Biến điệu quang – điện

Hình 1.2 a) Biến điệu dọc Các cực có thể vòng đệm, hoặc ống cũng có

thể vật liệu dẫn trong suốt b) Biến điệu ngang, c) biến điệu sóng chạy ngang

C Ứng dụng

Ngoài ứng dụng để biến điệu pha, các bộ biến điệu quang - điện có thể thiết kế như các linh kiện tích hợp quang Các linh kiện này có tốc độ làm việc cao (có thể đạt >100 GHz) và sử dụng điện áp thấp Bộ biến điệu pha cũng cóthể sử dụng để biến điệu cường độ ánh sáng nếu đặt trong giao thoa

kế

Bản thân sự trễ pha không ảnh hưởng đến cường độ của chùm laser Nhưng khi đặt bộ biến điệu pha vào một nhánh của giao thoa kế, nó sẽ có tác dụng biến điệu cường độ ánh sáng

1.2.1.2 Linh kiện quét tia laser

A Hoạt động

Như chúng ta biết, một lăng kính có chiết suất n và góc đỉnh  sẽ làm tia sáng sau khi đi qua nó lệch đi một góc   (n – 1) Nếu bằng cách đặt điện áp (V) vào lăng kính có độ dày d làm cho chiết suất của lăng kính thay đổi một lượng ∆n , thì thay đổi góc ra của tia sáng đi một lượng:

2

V N

theo kiểu xếp liên tục bằng cách thay đổi chiều điện áp đặt vào (b)

Hình 1.3 Lăng kính điện-quang Góc ló của ánh sáng được điều khiển

bởi điện áp V

C Ứng dụng

Lăng kính điện-quang đơn (hình1.3a) đƣợc sử dụng trong việc thay đổi vết chùm tia laser hay thay đổi góc ló một cách liên tục Lăng kính kép (hình 1.3b) đƣợc sử dụng để thay dịch vị trí của chùm tia tới song song với chính

nó Hiệu ứng này có thể xẩy ra đối với chùm tia có phân các xác định nào đó, nhƣng đối với chùm tia có phân cực khác sẽ không xẩy ra (hình 1.4)

Hình 1.4 Thay đổi vị trí tia sáng trên cơ sở liên kết trễ pha điện-quang

và tinh thể lưỡng chiết

1.2.1.3 Bộ liên kết định hướng

A Nguyên lý hoạt động

Giả thiết có bộ liên kết quang gồm hai ống dẫn sóng như trong hình 1.5a Như ta đã biết, công suất tải trong hai ống dẫn sóng P1(z) và P2(z) thay đổi theo chu kỳ dọc theo phương truyền z

Hình 1.5 a) Cấu hình bộ liên kết quang b) Chuyển đổi công suất giữa

hai ống dẫn quang; c) Phụ thuộc của hệ số truyền vào độ lệch pha

Hai tham số quan trọng quyết định mức độ của quá trình liên kết là hệ

số liên kết C, phụ thuộc vào kích thước, chiết suất, bước sóng, và hiệu hằng

số truyền giữa hai sợi quang

Trong đó, ∆n là hiệu chiết suất giữa hai ống dẫn sóng Nếu hai ống dẫn sóng giống nhau, khi đó, ∆ = 0 và P 2 (0) = 0, thì tại khoảng cách z = L 0 =

/2C, gọi là khoản cách truyển hay độ dài liên kết, công suất được truyền

trong đó, L0   / 2C gọi là hàm truyền như trên hình 1.5c

Sự phụ thuộc của công suất liên kết vào hiệu lệch pha là chìa khóa cho nguyên lý hoạt động của bộ liên kết định hướng điện – quang Bằng cách điều khiển điện áp đặt vào một trong hai ống dẫn quang, chúng ta sẽ điều khiển được chiết suất của ống, dẫn đến điều khiển được ∆ Khi có điện áp đặt vào, hàm truyền sẽ có dạng phụ thuộc vào điện áp như sau:

2 2

dài liên kết L 0 được đặt cách nhau một khoảng d Đoạn sợi có chiều dài liên

kết được áp điện với điện áp V

Hình 1.6 a) Một bộ liên kết quang-điện tích hợp b) Phụ thuộc của hiệu

suất liên kết vào điện áp

Khi điện áp đặt vào bằng không, tất cả công suất quang sẽ liên kết từ

ống dẫn 1 sang ống dẫn 2 Khi V=V 0, tất cả công suất quang giữ trong ống dẫn quang 1, tức là truyền theo ống 1 Bộ liên kết này có thể chế tạo băng cách khuếch tán titan vào trong tinh thể LiNbO3 siêu sạch Điện áp đặt vào thông thường không nhỏ hơn 10V Tốc độ hoạt động có thể lớn hơn 10 GHZ Trước khi đưa vào sợi quang, ánh sáng laser được hội tụ thành vết có kích thước vài m

C Ứng dụng

Nhờ bộ liên kết này, tia laser có thể điều khiển tự động chuyển từ kênh dẫn này sang kênh dẫn khác Có thể sử dụng như một linh kiện tích hợp quang

1.2.2 Linh kiện quang phi tuyến

1.2.2.1 Máy phát hòa âm bậc hai

A Hoạt động

Khi chùm laser có cường độ đủ lớn chiếu vào môi trường phi tuyến bậc

hai, thì môi trường sẽ phân cực với mật độ phân cực phi tuyến bậc hai P pht đủ

lớn Khi đó, đạo hàm bậc hai của mật độ phân cực theo thời gian,

2 0 2

sẽ chứa thành phần tần số 2 với biên độ phức là

2 0

(2 )

S    d I , trong đó, 2

( ) /

I  E  

là cuờng độ của sóng vào và  là trở kháng của môi trường Như vậy, ánh

sáng hòa âm bậc hai tỉ lệ thuận với d 2 , 1/ 4

, I 2 Tức là, hiệu suất phát hòa âm

bậc hai tỉ lệ thuận với cường độ I = P/A, trong đó, P là công suất vào và A là

tiết diện ngang Từ đó thấy rằng, ánh sáng vào có cường độ lớn và được hội tụ vào một vùng có diện tích nhỏ sẽ cho ta ánh sáng hòa âm bậc hai mạnh Rõ ràng, ánh sáng laser ở dạng xung sẽ cho hiệu suất cao và ánh sáng hòa âm bậc hai mạnh

Để nâng cao hiệu suất hòa âm bậc hai, ngoài việc sử dụng ánh sáng vào

có cường độ lớn và được hội tụ, thì điều kiện bão toàn xung lượng, k 2 = 2 k, tức là điều kiện hợp pha cũng phải thỏa mãn Khi điều kiện này thỏa mãn, hiệu suất sẽ càng cao nếu sử dụng vùng tương tác càng lớn Do hiệu ứng nhiễu xạ sẽ hạn chế khoảng cách tương tác, nên việc sử dụng môi trường tạo hòa âm bậc hai là ống dẫn sóng sẽ có nhiều lợi thế hơn Biết rằng, thủy tinh là tinh thể đối xứng, nên độ cảm phi tuyến bậc hai của nó thấp, do đó, để có thể

sử dụng làm hoạt chất cho máy phát hòa âm bậc hai, cần phải cấy thêm germani hoặc phosphor vào trong sợi

B Cấu trúc

Trên hình 1.7 trình bày một số cấu hình của máy phát hòa âm bậc hai

Hình 1.7 Phát hòa âm bạc hai a) sử dụng tinh thể; b) sử dụng sợi

quang; c) trong buồng cộng hưởng laser bán dẫn

Một laser Ruby có bước sóng 694 nm được hội tụ vào một tinh thể phi tuyến KDP Sau khi chọn được phương tương tác hợp pha, một chùm ánh sáng có bước sóng 347nm phát ra sau tinh thể KDP

Ngoài tinh thể KDP, một số cấu hình tương tự sử dụng tinh thể KD*P, ADP, LiNbO3, …(hình 1.7a)

Trong cấu hình trên hình 1.7b, một laser Nd:YAG được sử dụng làm nguồn bơm Sử dụng hệ quang, chùm tia laser này được đưa vào sợi quang thủy tinh cấy thêm hoặc Ge, hoặc P Phía đầu ra của sợi quang sẽ nhận được ánh sáng có bước sóng 530nm

Trong cấu hình trên hình 1.7c, một laser bán dẫn sử dụng buồng cộng hưởng kép đã phát ra chùm tia có hai bước sóng, một trong hai bước sóng là hòa âm bậc hai của bước sóng kia

C Ứng dụng

Máy phát hòa âm bậc hai đuợc sử dụng để rút ngắn bước sóng laser Nếu nguồn bơm là laser bước sóng thay đổi trong một vùng phổ nào đó, chúng ta có thể tạo thêm một vùng bước sóng khác ngắn hơn với một cấu hình tương tác phù hợp (cấu hình thay đổi góc hợp pha phù hợp)

1.2.2.2 Các bộ trộn ba sóng

A Hoạt động

Nguyên lý hoạt động dựa vào hiệu ứng tương tác phi tuyến của hai sóng ánh sáng có cường độ đủ lớn tang môi trường phi tuyến Về nguyên tắc, máy trộn ba sóng giống như máy phát hòa âm bậc hai, điều khác ở đây là hai sóng có tần số khác nhau Ngoài ra, khi sử dụng hai sóng bơm, thiết bị sẽ phát sóng thứ cấp có tần số 3 =  1 + 2 , khi chỉ sử dụng một sóng bơm, nhưng

môi trường phi tuyến đưa vào trong buồng cộng hưởng, thiết bị sẽ phát ra hai sóng thứ cấp có tần số 2 , 3, sao cho thỏa mãn điều kiện 3 =  1 –  2 hoặc

2 =  1 –  3

B Cấu trúc

Trong hình 1.8 trình bày cấu hình của bộ trộn ba sóng phát tần số tổng Hai laser có tần số khác nhau bơm vào cùng một tinh thể phi tuyến Tại đầu ra chúng ta nhận được ánh sáng laser có tần số bằng tổng của hai tần số bơm

Hình 1.8 Bộ phát tần số tổng

Trong hình 1.9, trình bày một số bộ trộn ba sóng (hay còn gọi là bộ thông số quang học) khi sử dụng một nguồn bơm mạnh và một nguồn bơm yếu (nguồn này có thể có, có thể không, tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể)

Thiết bị trong hình 1.9a gọi là bộ nâng tần số tín hiệu Tần số 1 của tín hiệu laser sẽ được cộng thêm một lượng là 2 khi đi qua môi trường phi tuyến được bơm bởi nguồn laser mạnh có tần số 2

Thiết bị trong hình 1.9b gọi là bộ khuếch đại tín hiệu Cường độ yếu của tín hiệu laser tần số 1 sẽ được khuếch đại sau khi đi qua môi trường phi

tuyến được bơm bởi chùm laser mạnh có tần số 3 Do được bơm laser mạnh, nên trong tinh thể sẽ xẩy ra hiện tượng tương tác thông số, sinh ra hai sóng ánh sáng có tần số 1 và 2 Như vậy, cường độ tín hiệu laser sẽ được bù thêm một lượng sinh ra trong quá trình tương tác Cuối cùng, cường độ tín hiệu laser sẽ được khuếch đại

Thiết bị trong hình 1.9c gọi là bộ thông số quang học Hiệu ứng xẩy ra trong bộ thông số quang học hoàn toàn giống như trong bộ khuếch đại tín hiệu Điều khác biệt ở đây là không sử dụng tín hiệu laser, mà các tín hiệu này được khuếch đại nhiều lần khi đặt môi trường phi tuyến trong buồng cộng hưởng Tín hiệu cần lấy ra ngoài buồng cộng hưởng phụ thuộc việc chọn hệ

số truyền qua tương ứng của buồng cộng hưởng

Hình 1.9 Thiết bị thông số: a) Bộ nâng tần tín hiệu; b) Bộ khuếch đại

tín hiệu; c) Bộ giao động thông số

C Ứng dụng

Các thiết bị thông số quang học được sử dụng để khuếch đại ánh sáng kết hợp và phát ánh sáng kết hợp có nhiều tần số khác nhau mà một laser không thể có Trong trường hợp sử dụng bộ phát tần số tổng với hai nguồn ánh sáng kết hợp là laser và hòa âm bậc hai của nó, chúng ta sẽ nhận được hòa âm bậc ba  = 3 Tương tự như vậy, chúng ta sẽ nhận được tần số hòa

âm bạc cao hơn của một laser nào đó Phương pháp này sẽ hiệu quả hơn nhiều