Review
Q1: A WDM optical transmission system is designed so that each channel has a spectral width of 0.8 nm.
How many wavelength channels can be used in the C-band?
Q2: Three sine waves have the following periods: 25 ms, 250 ns, 125 ps. What are their frequencies?
Q3: What is the duration of a bit for each of the following three signals which have bit rates of 64 kb/s, 5
Mb/s, and 10 Gb/s?
Q4: Convert the following absolute power gains –3 to decibel power gains: 10 , 0.3, 1, 4, 10, 100, 500, 2 .
Q5:Convert the following decibel power gains to absolute power gains: –30 dB, 0 dB, 13 dB, 30 dB, 10n
dB.
Q6: Convert the following absolute power levels to dBm values: 1 pW, 1 nW, 1 mW, 10 mW, 50 mW.
Q7: Convert the following dBm values to power levels in units of mW: –13 dBm, –6 dBm, 6 dBm, 17
dBm.
Q8: A signal travels from point A to point B. (a) If the signal power is 1.0 mW at point A and 0.125 mW at
point B, what is the attenuation in dB? (b) What is the signal power at point B if the attenuation is 15 dB?
Q9: A 50-km long optical fiber has a total attenuation of 24 dB. If 500 mW of optical power get launched
into the fiber, what is the output optical power level in dBm and in mW?
Chapter 2: Optical Fibers: Structures, Waveguiding and Fabrications
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
What is the structure of an optical fiber?
How does light propagate along a fiber?
Of what materials are fibers made?
How is the fiber fabricated?
How are fibers incorporated into cable structures?
What is the signal loss or attenuation mechanism in a fiber?
Why and to what degree does a signal get distorted as it travels along a fiber?
The nature of light
Representations of spherical and plane wave fronts and their associated rays
Electric and magnetic field distributions in a
train of plane electromagnetic waves at a given
instant in time
Refractive Index: Chỉ số khúc xạ - Chiết xuất
The ratio of the speed of light in a vacuum to that in matter is the index of refraction n of the
material and is given by
2.1 Optical Fiber Structure (1)
•
•
•
Sợi quang là ống dẫn sóng điện môi hình trụ hoạt động tại tần số quang, dẫn
ánh sáng theo hướng song song với trục của n
Lõi có chiết suất lớn hơn vỏ 0,1% - 0,3%
Sợi quang có đường kính rất nhỏ, nhẹ, đặc tính truyền dẫn cao
2.1 Optical Fiber Structure (2)
•
Lõi sợi quang (core): bán kính a, chiết suất n1
•
Vỏ (cladding): chiết suất n2 < n1
•
Tác dụng của vỏ:
– Giảm suy hao tán xạ do sự không liên tục của điện môi tại bề mặt lõi
– Làm khỏe sợi
– Bảo vệ lõi khỏi ảnh hưởng hấp thụ bề mặt
•
Sợi suy hao thấp và trung bình: vật liệu lõi là thủy tinh, vỏ thủy tinh hoặc nhựa
•
Sợi suy hao cao: lõi nhựa và vỏ nhựa
2.2 How does light propagate along a fiber?
2.2 Ánh sáng truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang như thế nào?
θ ‘theta’ Φ ‘phi’
θ1 : góc tới
θ2 : góc khúc xạ
Φ1: góc tới gây phản xạ toàn phần
2.2 Ánh sáng phân cực trong sợi quang như thế nào?
Phân cực được biểu diễn dưới dạng kết hợp giữa
phân cực song song và phân cực vuông góc
Chùm tia phản xạ bị phân cực một phần và ở
một góc cụ thể (được gọi là góc Biaster) ánh
sáng phản xạ bị phân cực vuông góc hoàn toàn.
Thành phần song song của chùm khúc xạ được
truyền hoàn toàn vào kính, trong khi thành
phần vuông góc chỉ bị khúc xạ một phần.
Bao nhiêu ánh sáng khúc xạ bị phân cực phụ
thuộc vào góc mà ánh sáng tiếp cận bề mặt và
thành phần vật liệu.
Hành vi của chùm sáng không phân cực tại
giao diện giữa không khí và bề mặt phi kim
2.2 Ví dụ xác định góc tới hạn, góc phản xạ?
2.2 Khẩu độ mở số của sợi quang NA/Numerical Aperture
•
Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới đi vào sợi quang nhỏ
hơn góc mở θmax : θ1 < θmax
•
θmax = góc mở lớn nhất = góc giới hạn lớn nhất của cáp quang
•
Để đặc trưng cho khả năng ghép luồng bức xạ quang vào sợi, người ta định nghĩa
một đại lượng đặc trưng cho sợi là độ mở NA:
NA = Sin θmax
•
Ý nghĩa NA: phải hội tụ một chùm tia sáng để bơm vào sợi quang với nón ánh sáng ≤
2NA. Nếu không hội tụ tốt, nón ánh sáng > 2NA → mất thông tin.
•
Đường kính 2a của lõi càng lớn và NA càng lớn sẽ cho lượng ánh sáng đi vào sợi quang
càng lớn.
2.2 Độ lệch chiết suất hay vi sai chiết suất lõi
2.2 Độ lệch chiết suất hay vi sai chiết suất lõi
2.2 Hệ số phản xạ giữa thủy tinh và không khí
Ý nghĩa của R: khi ánh sáng đi từ môi trường thủy tính chiếu tới mặt phân cách
thì có bao nhiêu % năng lượng ánh sáng bị phản xạ trở lại?
n0: chiết suất không khí
n0
n1: chiết suất thủy tinh
R: hệ số phản xạ giữa thủy tinh và không khí
P
n1
Ví dụ: tính R với n1 = 1,5
P1
P2
2.2 Hệ số phân cực: Birefringent
à Only the vertical polarization
component passes through a vertically
oriented polarizer
àA birefringent crystal splits the light
signal entering it into two perpendicularly
polarized beams.
2.2 Vùng suy hao thấp của bước sóng
v Cửa sổ 1: xung quanh 850 nm
v Cửa sổ 2: xung quanh 1310 nm
v Cửa sổ 3: 1530 nm ÷ 1565 nm (băng thông thường hay băng C)
v Cửa sổ 4: 1565nm ÷ 1625 nm (bước sóng dài hay băng L)
v Cửa sổ 5: 1380 nm ÷ 1525 nm
2.3 Phân loại sợi quang
2.3 Phân loại sợi quang theo vật liệu chế tạo
•Sợi quang thủy tinh đa vật liệu
•Sợi quang thạch anh (SiO2 + tạp chất): Sợi quang thuỷ tinh kết hợp thạch
anh được sử dụng nhiều nhất vì có độ suy hao thấp, các đặc tính truyền dẫn ổn
định trong thời gian dài
•Sợi quang nhựa: Sử dụng ở những nơi cần truyền dẫn ở cự li ngắn, khó đi
cáp bằng máy vì thuận tiện cho việc lắp đặt bằng tay, dễ hàn nối, có khả năng
chịu bẻ gập cao
2.3 Phân loại sợi quang: Sợi đa mốt và sợi đơn mốt
Comparison of conventional singlemode and multimode step-index and
graded- index optical fibers
à A disadvantage of multimode fibers is that they suffer from intermodal dispersion.
à This means that the modes in a given optical pulse arrive at the fiber end at slightly different times, thus
causing the pulse to spread out in time as it travels along the fiber. This effect, which is known as
intermodal dispersion or intermodal distortion, can be reduced by using a graded-index profile in a fiber
core.
à This allows graded-index fibers to have much larger bandwidths (data rate transmission capabilities) then
step-index fibers. Even higher bandwidths are possible in single-mode fibers, where intermodal dispersion
effects are not present.
2.3 Phân loại sợi quang mode: Các mốt tại đầu ra
à Fiber end views of the transverse electric field vectors for the four lowest-order
modes in a sợi chiết suất phân bậc và higher-order modes theo khoảng cáchà phân
biệt quang hình và quang vật lý
2.3 Phân loại sợi quang theo phân bố chiết suất (1)
Nếu chiết suất của bước sóng quang được coi như một hàm của bán kính r, nó mô
tả sự biến thiên chiết suất theo bán kính (tính theo trục sợi quang từ tâm lõi thủy
tinh ra ngoài vỏ thủy tinh): n = n(r)
Ta có:
Trong đó:
n1: chiết suất khúc xạ tại trục lõi sợi
n2: chiết suất khúc xạ của vỏ
∆ : độ chênh lệch chiết suất
2.3 Phân loại sợi quang theo phân bố chiết suất (2)
r: khoảng cách tính từ trục của sợi quang (μm)
a: bán kính lõi (μm)
ŃHÒI
g® ¥
ŃQ
g: số mũ quyết định dạng biến thiên (g ≥ 1)
ĴÂ R
Các giá trị thông dụng của g:
ĴÂ Q
g = 1: phân bố dạng tam giác
g = 2: phân bố dạng parabol hay
dạng chiết suất liên tục
gà∞: phân bố dạng nhảy bậc → phương trình
quy về sợi nhảy bậc n(r)=n1
ŃR
MÏ
KÏ
Sự truyền các mode phụ thuộc
vào dạng của phân bố chiết suất
Ò
2.3 Phân loại sợi theo tần số chuẩn hóa
g + 2 Vc¥ = 2.405
Vc » Vc¥ ×
g
< V× c¥2 =
g = 2 Þ0
Vc<»V
2.405
= 32.4.405
2.3 Số mode trong sợi quang (N)
2.3 Bước sóng cắt λc
Từ Vc → λc = bước sóng giới hạn / ngưỡng / cắt
Ý nghĩa:
Ống dẫn sóng quang là đơn mode tại những bước sóng λi ≥ λc
Ống dẫn sóng quang là đa mode tại những bước sóng λi < λc
Ví dụ: sợi quang có thông số n1=1,463; n2=1,46; 2a=10μm và
λc=1,22μm không thể sử dụng như một sợi đơn mode tại các bước
sóng ngắn hơn 1,22μm.
2.3 Điều kiện truyền dẫn đơn mốt trong sợi quang
SMF are constructed by letting the dimensions of
the core diameter be a few wavelengths (usually
8–12) and by having small index differences
between the core and the cladding. In practical
and the core diameter should be chosen to be just
below the cutoff of the first higher-order mode;
that designs of single-mode fibers, is, for V
slightly less than 2.4. the core-cladding index
difference varies between 0.2 and 1.0 percent
Kích thước đường kính lõi trong khoảng một vài bước sóng
Vi sai chiết suất lõi – vỏ nhỏ: 0,1- 0,4%
Ví dụ: sợi đơn mode tiêu chuẩn có bán kính lõi 3μm, khẩu độ số NA=0,1 tại
bước sóng 0,8μm và V=2,356
2.3 Đường kính trường mốt MDF (1)
2.3 Đường kính trường mốt MDF (2)
Định nghĩa MDF theo Petermann:
Bán kính trường mode w0 là bán kính mà tại đó biên độ tia sáng giảm đến
giá trị 1/e (≈ 37% vì e ≈ 2,71828) so với giá trị biên độ lớn nhất tại r = 0.
2.3 Đường kính trường mốt MDF (3)
2.3 So sánh các loại cấu trúc sợi quang
2.3 Kích thước sợi và lõi sợi
Example 1: Consider a multimode silica fiber that has a core refractive index n1 = 1.480 and
a clad- ding index n2 = 1.460. Find (a) the critical angle, (b) the numerical aperture, and (c)
the acceptance angle.
Example 2: Consider a multimode fiber that has a core refractive index of 1.480 and a corecladding index difference 2.0 percent (∆ = 0.020). Find the (a) numerical aperture, (b) the
acceptance angle, and (c) the critical angle.
Example 3: Consider a multimode step-index fiber with a 62.5-mm core diameter and a
core-cladding index difference of 1.5 percent. If the core refractive index is 1.480, estimate
the normalized frequency of the fiber and the total number of modes supported in the fiber
at a wavelength of 850 nm.
The modes propagate with different
phase velocities, and the difference
between their effective refractive
indices is called the fiber
birefringence
the birefringence as
The length over which this beating occurs is the fiber beat length,
The number of bound modes in a graded-index
fiber is
A comparison of the numerical apertures for fibers
having various core index profiles
Photonic Crystal: Today
Photonic Crystal: Today
Photonic Crystal: Today
Photonic Crystal: Today
Photonic Crystal: Today
Photonic Crystal: Today
Photonic Crystal Fiber
Cross-sectional end views of two basic structures of index-guided photonic
crystal fibers: (a) air holes of uniform size; (b) air holes of different sizes
Index Guiding PCF
Photonic Crystal Fiber
Photonic Bandgap PCF
2D Photonic Crystal Fiber
Hollow core
Bragg fiber
1d
crystal
2d
crystal
Photonic Crystal
PBG
2d
crystal
Ability to confine light
in hollow cores
PCF
Solid-Core PCF
Solid core
Holey cladding forms
effective low-index
material
Can have much higher contrast
than doped silica…
strong confinement = enhanced
nonlinearities, birefringence, …
the fiber can stay single mode
for all wavelength
[ J. C. Knight et al., Opt. Lett. 21, 1547 (1996) ]
Examples of Fabricated PCFs to Date
high nonlinear fibers
endlessly
single-mode
[ Wadsworth et al.,
JOSA B 19,
2148 (2002) ]
[ T. A. Birks et al.,
Opt. Lett. 22,
961 (1997) ]
polarization
-maintaining fiber
low-contrast
linear fiber
(large area)
[ K. Suzuki,
Opt. Express 9,
676 (2001) ]
[ J. C. Knight et al.,
Elec. Lett. 34,
1347 (1998) ]
PCF: Nghiên cứu
1. Đặt vấn đề
Mục tiêu:
§Nghiên cứu, phát triển, và đề xuất các ứng dụng sợi
tinh thể quang (Photonic Crystal Fiber-PCF) trong
một số lĩnh vực quan trọng.
§Đào tạo nguồn nhân lực về lĩnh vực PCF, Optical
Devices, quang phi tuyến…etc.
§Xây dựng và làm chủ công nghệ: Nghiên cứu--> phân
tíchà thiết kếàsản xuất thử nghiệm quy mô phòng
thí nghiệmàthương mại hoá
§Đặc biệt:
•
•
•
Năng lực khoa học: chuyển giao công nghệ
Tiếp cận lĩnh vực khoa học, kỹ thuật công nghệ cao còn
tương đối mới trên thế giới: ứng dụng cụ thể trong viễn
thông, thiết bị y tế ( Phần tử kết nối trong các hệ thống,
thiết bị viễn thông, kính hiển vi điện tử, OTC, thiết bị nội
soi…)
Hoàn thiện công nghệ, nâng cao hiệu quả kinh tế của các
sản phẩm trong nước: Giá thành 1m sợi quang cho
OCT~2000-5000 USD/m, sợi bù tán sắc: 500-1700USD/m
52
Hoạt động nghiên cứu
5/17/22
53
Thiết kế sợi PCF-01: Tán sắc phẳng
Silica
Lc
Air hole
d
L
Thông số thiết kế
Cấu trúc [1] hình lục giác 06 cạnh, bao gồm 06
vòng lỗ khí.
- 05 vòng ngoài có giá trị L= 2.3 µm
- 01 vòng trong có Lc= 2.25 µm
- dc= 0.64 µm,
- d= 0.97dc.
Dung sai chết tạo: ±1 %
Phương pháp chế tạo: Rod-in Tube hoặc
khoan tạo mẫu
Vật liệu nền Silica n=1.45
[1] Nguyen Hoang Hai, Yoshinori Namihira, Shubi Kaijage, Feroza Begum, S. M. Abdur Razzak and K. Miyagi, “Broadband
Nearly-Zero Ultra-Flattened Dispersion Single Mode Index Guiding Holey Fiber”, Opt. Review, Vol. 16, No.3, pp.350-353, 2009.
Đánh giá đặc tính kỹ thuật của sợi PCF-01 và phương pháp chế tạo
1480 nm
1550 nm
1630 nm
Dispersion [ps/(nm-km)]
Dispersion slope [ps/(nm2km)]
Aeff (µm2)
-0.125
0.204
0.179
8.25×10-3
1.1×10-3
-1.8×10-3
11.89
12.23
12.62
Confinement Loss (dB/km)
1.94×10-8
3.78×10-8
9.49×10-8
3.64
3.67
3.70
5.94×10-5
1.06×10-4
1.97×10-4
6.07
5.80
5.51
MFD Petermann II (µm)
Splicing loss (dB)
Propagation Constant
(1/µm)
Lc
L
Capillaries
Rod-In-Tube
Method
Air-holes
Silica
Silica
Drawing
Heating
Zone
PCF
Fiber
Mould for casting photonic crystal polymer fibre preforms. (b) Cast
polymer preform. Images courtesy of Prof. Namihria, (Ryukyus
University, Namihira Laboratory).
Đánh giá tác động suy hao uốn cong
1e-9
Rb= 5mm
Optical field distribution is strongly confined
to the core region
No leakages outside of the second ring
No bending
Rb=10mm@1.55µm
Bending Loss [dB/m]
Rb= 10mm
1e-10
Rb= 15 mm
1e-11
1e-12
1e-13
1.4
1.5
1.6
Wavelength [µm]
1.7
Bending insensitive
1.8
So sánh kết quả
PCF design
D [ps/km/nm]
Lc [dB/km]
FDB [nm]
NDP
COMMENTS
K. Saitoh et. al.
0 ± 0.5
<1
500
Nr=4
Nd=4
• Complicated structure and posses many NDP
• High Lc
S.M.A.Razzak et
al
0 ± 0.38
< 10-4
250
Nr=3
Nd=6
• Due to inserted holes-fabrication complexity
• B not reported
• Lc not reported
•High D figure
A. Ferrando et. al.
0±2
–
523
Nr= –
Nd=1
T. Wu et al
0 ± 0.6
–
560
Nr=4
Nd=2
• Lc not reported
• B not reported, High D
A. Ortigosa et al
–
–
–
Nr=2
Nd=2
• D not reported
• Lc not reported
T. Yamamoto et al
-0.23
(@λ=1.55µm )
22
(@ λ=1.55µm)
≈ 60
Nr= –
Nd=2
• Small FDB
• High Loss
•Doped core (elliptical) [two materials used]
DEP-PCF
±0.27
<10-11dB/m
~310
Nr=6
Nd=3
• Defected elliptical pore at core
UFD-PCF
±0.22
<10 dB/km
~300
Nr=6
Nd=2
Np=2
Aeff is adjustable
Two cladding
MEP-PCF
±0.23
<10-13dB/m
~300
Nr=6
Nd=3
Simple design≈less fabrication efforts.
Bending insensitive
-8
Thiết kế PCF-02: PCF bù tán sắc
Silica
d1
Ge-doped
L1
Air hole
d2 L2
Cấu trúc [1] hình lục giác 06 cạnh, bao gồm 03
vòng lỗ khí vòng ngoài và 03 vòng trong vật
liệu pha tạp Ge-Silica
- 03 vòng ngoài có giá trị L2= 5.5 µm,
- đường kính lỗ khí vòng ngoài d2>1.2µm
- 03 vòng trong có L1= 1.3 µm
- d1= 0.52 µm,
Dung sai chế tạo: ±1 %
Phương pháp chế tạo: Rod-in Tube
[1]. Nguyen Hoang Hai, Y. Namihira, Feroza Begum, Shubi Kaijage, T. Kinjo, S. M. Abdur Razzak
and N. Zou "A Novel Photonic Crystal Fiber Design for Large Effective Area and High Negative
Dispersion" IEICE Trans., Vol.E91-C,No.1, pp.113-116, 2008
Kết quả: Effective Area (Aeff)
230
Aeff = 220 µm2 @ 1.55 µm
225
Aeff [µm2]
220
215
210
Aeff (Optimum)
Aeff (+2%)
Aeff (+4%)
Aeff (-1%)
205
200
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
Wavelength [µm]
Aeff = 100 µm2
@ 1.55 µm
[1] N. Florous et.al, Optical Express., vol. 14, (2006)
PCF-02: Tán sắc và suy hao giam
Cho hệ số tán sắc âm lớn>-2500
[ps/(nm-km)]
Tăng kích thước các vòng tinh thể
bên ngoàiàdiện tích hiệu dụng
Aeff tăng tương ứngà dịch
chuyển tắn sắc về vùng bước sóng
1.5µm
Lc=0.046 dB/km at 1.55 wavelength, Phù
hợp với các ứng dụng bù tán sắc cho cáp
quang biển
Thiết kế PCF-03: PCF Duy trì phân cực
Silica
Λ
A
d
d1
B
Cấu trúc [1] hình lục giác 06 cạnh, bao gồm 04
vòng lỗ khí vòng ngoài và 02 vòng trong có
kích thước lỗ khí không đồng nhất
- 04 vòng ngoài có giá trị L= 1.63 µm,
đường kính lỗ khí d=1.066 µm
- đường kính lỗ khí vòng 2 tạo đọ dài phách
d1>0.6µm
Dung sai chế tạo: ±1 %
Phương pháp chế tạo: Xếp chồng hoặc khoan
tạo mẫu
[1] Shubi F. Kaijage, Yoshinori Namihira, Nguyen Hoang Hai, Feroza Begum, S. M. A. Razzak, Tatsuya Kinjo, Hiroki Higa, and Nianyu Zou, “Multiple Defect-core
Hexagonal Photonic Crystal Fiber with Flattened Dispersion and Polarization Maintaining Properties,” Opt. Review, Vol. 15, No.1,pp.31-37, Feb. 2008
Optical Coherence Tomography (OCT)
Ø OCT là kỹ thuật cắt lớp quang học theo thời gian thực của các mô
sinh học
First deployment
in ophthalmology
Ø OCT cho độ phân giải từ 10-100 lần so với hình ảnh siêu âm
thông thường hoặc chụp cắt lớp CT.
Ø Hình ảnh được chụp mà không cần lấy mẫu.
Ø Clinical standard in ophthalmology (mắt) 0.83µm, cardiology
(Tim), dermatology (da) 1.55µm, dentistry (răng) 1.3µm,
oncology (ung bướu, nướu răng) 1.06µm etc. [1]
References:
1. S. Marschall, B. Sander, M. Mogensen, T. M. Jorgensen, P. E. Andersen, "Optical
coherence tomography-current technology and applications in clinical and biomedical
research," Analytical and Bioanalytical Chemistry, vol. 400, pp. 2699-2720, 2011.
62
Supercontinumm in PCF: Application
Ch-1
Ch-2
SC Pulse Generator
SC
fiber
Laser
Diode
Ch-3
Ch-N
1xN
DEMUX
Concept?
0
Spectrum Intensity [dB]
-10
Input Power = 20W
TFWHM = 1ps
Fiberlength = 80m
Output Spectrum
Input Spectrum
-20
-30
230nm 10dB - Bandwidth
-40
-50
-60
-70
1400
Air holes
PML
1450
1500
1550
1600
Wavelength [nm]
1650
1700
GeO2
Silica
d2
d1
T
dcore
Pham Hong Thai, Pham Thanh Tung, Md. Anwar Hossain, Nguyen Hoang Hai “A Novel Design of Highly Nonlinear Golden Spiral Ge-Doped Core
Photonic Crystal Fiber for Supercontinum Light Sources Application,” IEEE-ATC, pp., Oct 2014
Hệ thống OCT chụp quang cắt lớp
ØMẫu thử y học bao gồm
60%-90% là nước
o Độ phân giải theo trục giảm
do ảnh hưởng của tán sắc
o Cần nguồn ánh sáng kết hợp
phổ rộng [1] không ảnh
hưởng bởi tán sắc hoặc tán
sắc phẳng gần 0
References:
1. Y. Wang, J. S. Nelson, Z. Chen, B. J. Reiser, R. S. Chuck, R. S. Windeler, " Optimal wavelength for
ultrahigh-resolution optical coherence tomography," Optics Express, vol. 11, pp.1411-1417, 2003.
65
Hệ thống OCT chụp quang cắt lớp
Ø Ảnh phản xạ từ các mô sinh học
bị giới hạn bởi các yếu tố vật lý
Interferometer
o Đối với các mô không đồng
nhất thì photon ánh sáng phản
hồi từ các góc là yếu
o Sử dụng sợi quang có NA lớn
để cải thiện nguồn tín hiệu phản
xạ [1]
References:
1. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory,
C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, "Optical Coherence Tomography," Science, vol. 254, pp.1178-1181, 1991. 66
PCF: Giải pháp cho các hệ thống OCT tiên tiến
HNA-PCF
Input
Pulse
HNL
PCF
Acceptance angle
Broadband
Spectrum- SC
NA=sin(θ)
Ø Sử dụng nguồn OCT
Femtosecond [1] với
nguồn xung hẹp, phổ
rộng
Ø HNL-PCFs được đề
xuất sử dụng làm nguồn
thay thế với giá thành rẻ
o Picosecond laser (input)
o Cheaper compared to
femtosecond laser (about
100 times cheaper) [1]
Ø HNA-PCF lõi
nhỏ có thể cải
thiện sự liên
kết góc của
các tín hiệu
phản xạ từ mô
không đồng
nhất.
Reference:
1.R. Buczynski, “Photonic crystal fibers,” Acta Physica Polonica, vol. 106, pp.141-167, 2004
67
Thiết kế PCF-04: Cho ứng dụng OCT
Cấu trúc hình lục giác bao gồm 6 đến 8 vòng lỗ
khí có kích thước lớn.
Khoảng cách L= 0.73µm,
d1 = 0.29Λ,
d2 = 0.78Λ,
d3 = 0.83Λ,
d4 = 0.95Λ,
d5-8 = 0.95Λ
dGe = 1.12Λ
Phương pháp chế tạo: Rod-InTube và khoan tạo
mẫu.
Supercontinuum Generation in PCFs
Sự mở rộng của quang phổ SC trong sợi Ge-PCF-04 với công suất quang đầu vào
10W, độ rộng xung quang đầu vào là 2.5ps, 1ps (FWHM) đạt độ rộng phổ 68nm và
105nm tương ứng
69
Supercontinuum Generation in HN PCFs
40
Spectrum Intensity [dB]
20
10 dB SBW
Input Optical Power = 15 W
SBW = 150 nm
Input Optical Power = 10 W
SBW = 130 nm
Input Optical Power = 8 W
SBW = 112 nm
0
-20
-40
Input Optical Power = 6 W
SBW = 95 nm
-60
Input Optical Pulsewidth = 1.0 ps
Fiber Length = 120 m
-80
-100
1450
1500
1550
Wavelength l [nm]
1600
Evolution of SC spectra in HNL-GePCF at 1.55 μm
1650
70
Thiết bị phục vụ chế tạo
thử nghiệm
Soft glass drawing tower. Optical picture of the typical extrusion die parts
used for a suspended core six-hole PCF. 2 mm diameter soft-glass PCF
preform. (University of the Ryukyus, Japan).
Drawing tower facilities for silica fibres. The furnace region is visible in (a) and
(b). Images courtesy of Namihira Laboratory (University of the Ryukyus).
5/17/22
Preform drilling technique for a polymer microstructure fibre. CNC automated
drilling machine during the process. Detail of an extremely complex polymer PCF
71
preform. (University of the Ryukyus, Japan).
Kiểm tra đánh giá SP
5/17/22
72
Kết quả
Silica
d2
d1
d3
Λ
Air
hole
d4
Silica
PML
Air Holes
Germania (GeO2)
d
d2
d1
T
dcore
73