Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông – Cơ sở TPHCM – Đ08VTH2
MỤC LỤC
I. NGUYÊN NHÂN…………………………………............................. 2
II. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG TÁN XẠ
RAMAN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG ……............... 3
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG TÁN XẠ
RAMAN KÍCH THÍCH : BỘ KHUẾCH ĐẠI RAMAN........................ 3
III.1 CẤU TRÚC BỘ KHUẾCH ĐẠI RAMAN....................... ........ 4
III.2 ĐẶC TÍNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI.................. ......................5
III.2.1 Sơ đồ chuyển hóa năng lượng
trong khuếch đại Raman ......................................................5
III.2.2 Phổ của khuếch đại Raman..................................................5
III.2.3 Băng thông của bộ khuếch đại Raman…………………….7
III.2.4 Ảnh hưởng của sự suy hao sợi quang..................................8
III.2.5 Bảo hòa hệ số khuếch đại.....................................................9
III.2.6 Nhiễu xuyên kênh Raman...................................................10
III.2.7 Ưu nhược điểm của khuếch đại Raman..............................11
- 1 -Tán xạ Raman kích thích – Nguyên nhân, Ảnh hưởng và Ứng dụng
Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông – Cơ sở TPHCM – Đ08VTH2
I. NGUYÊN NHÂN
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.
Hiện tượng trên có thể giải thích cụ thể như sau:
Nếu đưa vào trong sợi quang hai hay nhiều bước sóng thì hiệu ứng
tán xạ kích thích của tia sáng sẽ xảy ra. Sự chuyển năng lượng từ các
kênh có bước sóng thấp sang các kênh có bước sóng cao hơn sẽ xảy ra.
Có hai tán xạ chủ yếu xảy ra là tán xạ kích thích Brilouin (SBS) và tán xạ
kích thích Raman (SRS). Cả hai đều là tán xạ Photon để đạt được photon
có năng lượng thấp hơn. Điểm khác biệt giữa chúng là phonon quang

- 2 -Tán xạ Raman kích thích – Nguyên nhân, Ảnh hưởng và Ứng dụng
Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông – Cơ sở TPHCM – Đ08VTH2
hợp với những dao động này, phản hồi dương được thiết lập. Trong
trường hợp sóng truyền sóng truyền phía trước tiến trình hồi tiếp được
cho bởi hai phương trình :
Trong đó : gR là độ khuếch đại SRS , nếu sóng truyền ngược thì
thêm dấu - vào phương trình sau.
II. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG TÁN XẠ RAMAN TRONG
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
Hiện tượng tán xạ Raman không xảy ra trong hệ thống quang đơn
kênh bởi vì mức ngưỡng tương đối cao của nó (khoảng 500 mW gần
bước sóng 1550 nm).
Tình trạng này sẽ khác trong hệ thống WDM. Ảnh hưởng của các
hiện tượng phi tuyến có thể sẽ ảnh hưởng đến chỉ tiêu toàn hệ thống.
Trong hệ thống WDM, sợi quang hoạt động như là bộ khuếch đại Raman,
những kênh có bước sóng dài sẽ được khuếch đại bởi những kênh có
bước sóng ngắn.
Băng thông khuếch đại của sợi Silica thì rộng đến nỗi mà hiện
tượng khuếch đại có thể xảy ra ở tất cả các khoảng cách kênh hơn
100nm.
Kênh có bước sóng ngắn nhất hầu như không còn năng lượng khi
nó bơm năng lượng cho nhiều kênh cùng lúc. Sự chuyển giao năng lượng
giữa các kênh như vậy có thể bất lợi đến chỉ tiêu của hệ thống khi nó phụ
thuộc vào mẫu bít 1 xuất hiện ở cả tất cả các kênh cùng 1 lúc.
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG TÁN XẠ RAMAN KÍCH
THÍCH : BỘ KHUẾCH ĐẠI RAMAN
Hầu hết những hệ thống khuếch đại quang đều dựa trên cơ chế
hiện tượng phát xạ kích thích. Như vậy bộ khuếch đại quang hầu như
không có gì, nó chỉ là bộ khuếch đại khi được bơm quang hoặc điện để
đạt được nghịch đảo nồng độ. Nói chung bộ khuếch đại quang không chỉ

khuếch đại Raman. Nguồn bơm và tia tín hiệu ở tần số ωp và ωs , nó
được tiêm vào sợi quang qua coupler, năng lượng được chuyển qua từ
nguồn bơm đến tia tín hiệu, cả hai tia được truyền trong sợi quang. Trong
thực tế nguồn bơm và tia tín hiệu được tính toán truyền theo hướng
ngược nhau.

- 4 -Tán xạ Raman kích thích – Nguyên nhân, Ảnh hưởng và Ứng dụng
Học viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng – Cơ sở TPHCM – Đ08VTH2
III.2 ĐẶC TÍNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI :
III.2.1 Sơ đồ chuyển hóa năng lượng trong khuếch đại Raman :
Để có khuếch đại Raman thì phải tạo ra sự nghịch đảo nồng độ.
Điều này đạt được bằng cách cung cấp năng lượng cho các ngun tử của
sợi quang từ một laser bơm có bước sóng thấp hơn bước sóng của tín
hiệu. Khi đó các ngun tử của sợi quang (đang ở mức năng lượng nền)
sẽ hấp thụ năng lượng bơm có năng lượng cao (bước sóng ngắn) và
chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Khi có tín hiệu đến, nó sẽ kích thích
các ngun tử đang ở mức năng lượng cao chuyển sang trạng thái năng
lượng thấp hơn và giải phóng ra một năng lượng dưới dạng photon ánh
sáng có cùng bước sóng (dài hơn bước sóng bơm) và cùng pha với tín
hiệu đến. Do đó, tín hiệu đã được khuếch đại.
Dựa trên giản đồ năng lượng trên, tần số ánh sáng bơm fbơm và tần số
ánh sáng được khuếch đại fkhuếchđại được xác định như sau :
fbơm = (E3 – E1)/h
fkhuếchđại = (E2 – E1)/h
trong đó
h : là hằng số Plank ;
E1 : năng lượng của trạng thái năng lượng cao (transition state) ;
E2 : năng lượng của trạng thái trung gian ( vibration state) ;
E3 : năng lượng của trạng thái năng lượng thấp (năng lượng nền
ground state) ;