الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 68000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۷۵
کد مقاله
ELC75
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
نام انگلیسی
Hybrid Amplifier in Optical Communicatiom
تعداد صفحه به فارسی
۵۸
تعداد صفحه به انگلیسی
۷۳
کلمات کلیدی به فارسی
تقویت کننده هیبرید، ارتباطات نوری
کلمات کلیدی به انگلیسی
Hybrid Amplifier, Optical Communicatiom
مرجع به فارسی
دانشگاه کوالامپور
مرجع به انگلیسی
کشور
مالزی
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
چکیده
امروزه، نیاز جهت انتقال پرسرعت و پهنای باند بزرگتر در ارتباطات در حال رشد می باشد. در نتیجه، فیبر نوری بعنوان راه حلی برای این تقاضا محسوب می گردد. در ارتباطات فیبر نوری، نور جهت انتقال داده ها مورد استفاده قرار می گیرد و تقویت کننده یا آمپلی فایر جهت انتقال داده ها بر فراز یک فاصله طولانی مورد نیاز خواهد بود. قبل از این مورد، آمپلی فایر فیبر دوپه شده اربیوم (EDFA) جهت تقویت کردن نور مورد استفاده قرار گرفته است، اما در این پروژه تقویت کننده هیبرید یا ترکیبی در ارتباطات فیبر نوری مورد استفاده قرار می گیرد. ما سعی خواهیم نمود تا نسبت به ترکیب (EDFA) و تقویت کننده نوری نیمه رسانا (SOA) اقدام نماییم تا آن که قابلیت مطالعه انتقال نیرو، بهره، رقم نویز را مورد بررسی قرار داده و همچنین سعی نمایم تا نتیجه انتقال مناسبی را کسب کنیم. هدف از این پروژه سعی در طراحی تقویت کننده نوری و حصول سیگنال بهتری بصورت فراتر از هر نوع تقویت کننده نوری می باشد. در این پروژه، عملکرد تقویت کننده نوری بوسیله دستکاری طول EDFA و جریان تزریق SOA بهینه شود. سیستم (WDM) که شامل تقویت کننده نوری است در نرم افزار OptiWave شبیه سازی شده است تا آنکه اهداف پروژه حاصل آید.
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
فصل ۱
۱-۱٫ مقدمه
کاربرد فیبر نوری بصورت سال به سال حالت فزاینده ای می گیرد تا آنکه نیازهای مشتریان در زمینه انتقال داده با سرعت بالا و پهنای باند وسیعتر را پاسخگو باشد. در ارتباطات فیبر نوری، تقویت کننده نوری جهت تقویت کردن نور که حامل داده می باشد، به هنگامی که آنها در امتداد یک فاصله طولانی سیر می کنند، مورد نیاز است. معمولا آمپلی فایر فیبر دوپه شده اربیوم (EDFA) جهت تقویت کردن نور در ارتباطات فیبر نوری مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به حاصل آوردن انتقال توان بهتر، همراه با بهره و رقم نویز مطلوب تر، ما سعی در کاربرد تقویت کننده هیبرید در ارتباطات فیبر نوری داریم. تقویت کننده نوری در حقیقت در زمینه ترکیب تقویت کننده در پروژه ما جهت حصول اهداف تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق، ما سعی در ترکیب EDFA با آمپلی فایر نوری نیمه رسانا (SOA) نموده تا آنکه انتقال توان بهتر، همراه با بهره و رقم نویز مطلوب تری را حاصل نموده و در این راستا سعی در حصول نتایج انتقال مطلوبی خواهیم داشت.
در این پروژه شبیه سازیها با استفاده از نرم افزار OptiWave جهت بررسی نتیجه تقویت کننده هیبرید در ارتباطات فیبر نوری به کار گرفته شده اند.
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
۲- ۱٫ اهداف
اهداف این پروژه شبیه سازی، طراحی و مطالعه عملکرد تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری می باشد.
اهداف این پروژه را می توان به شرح ذیل خلاصه نمود:
فراگیری مشخصه هایی به هنگام ترکیب EDFA با SOA .
طراحی ترکیب EDFA و SOA در نرم افزار OptiWave.
افزایش بهره در ارتباطات فیبر نوری.
کاهش رقم نویز در ارتباطات فیبر نوری.
بهینه سازی کیفیت انتقال داده.
۳-۱٫ صورت مسئله
هدف از این پروژه ترکیب دو تقویت کننده به نامهای EDFA و SOA در ارتباطات نوری می باشد. مشکل ترکیب این دو تقویت کننده حاصل آوردن یک دیاگرام چشم باز گسترده می باشد که برای انتقال مفید باشد. حل جایگزین برای این مسئله سعی در دست کاری طول موج فرستنده WDM، طول EDFA و جریان تزریق SOA می نماید. حاصل آوردن دیاگرام چشمی باز پهن کاملا ارزشمند است چرا که ترکیب این دو تقویت کننده سبب حصول مزیتهای متعددی در زمینه ارتباطات نوری خواهد شد. مزیتهای ترکیب هر دوی این تقویت کننده ها در زمینه انتقال نیرو و بهره در حال افزایش هستند. بعلاوه این مورد سبب کاهش رقم نویز در ارتباطات نوری می شود.
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
فصل ۲
بررسی مباحث
۱-۲٫ مقدمه
امروزه، نیاز جهت انتقال پرسرعت و پهنای باند بزرگتر در ارتباطات در حال افزایش است. در نتیجه، فیبر نوری بعنوان راه حلی برای این نیاز محسوب می شود. در ارتباطات فیبر نوری، نور جهت انتقال داده مورد استفاده قرار می گیرد و تقویت کننده نیز جهت ارسال داده در یک مسیر طولانی بکار گرفته می شود. قبل از این، از آمپلی فایر فیبر دوپه شده اربیوم (EDFA) جهت تقویت نور استفاده شده است اما در این تحقیق ما سعی در استفاده از تقویت کننده هیبرید در ارتباطات فیبر نوری خواهیم داشت. ما سعی در ترکیب EDFA و تقویت کننده نوری نیمه رسانا (SOA) می نمایم تا بتوانیم نسبت به مطالعه انتقال نیرو، بهره، رقم نویز اقدام نموده و همچنین سعی در حصول نتیجه ارسال مناسبی نیز خواهیم کرد.
۲-۲٫ آمپلی فایر فیبر دوپه شده اربیوم (EDFA)
یک آمپلی فایر اربیوم که همچنین تحت عنوان آمپلی فایر نوری یا تقویت کننده فیبر دوپ شده اربیوم یا EDFA نیز خوانده می شود بعنوان یک تکرار کننده نوری یا تکرار کننده IR مطرح است که قابلیت تقویت پرتوی لیزر مدوله شده بطور مستقیم، بدون تبدیل آپتو الکترونیک (تبدیل سیگنالهای الکتریکی به نور) و تبدیل الکترو آپتیکال (تبدیل سیگنالهای الکتریکی به سیگنالهای نور)، را خواهد داشت … . این ابزار از یک فیبر نوری با طول کوتاه استفاده می نماید که بصورت دوپه شده با عنصر خاکی نادر یعنی اربیوم می باشد. به هنگامی که سیگنالی که اقدام به حمل پرتوهای لیزر می نماید در امتداد این فیبر به جریان در می آید، یک انرژی خارجی بکار گرفته می شود، که غالبا در طول موجهای IR خواهد بود. این مورد که اصطلاحا تحت عنوان پمپ کردن خوانده می شوند اقدام به تحریک اتمها در بخش دوپه شده اربیوم فیبر نوری نموده که خود سبب افزایش شدت پرتوهای لیزری خواهد شد که در امتداد آن عبور داده می شوند. پرتوهای حاصل آمده از EDFA کلیه ویژگیهای مدولاسیون اصلی خود را همچنان حفظ می نمایند، اما روشن تر از پرتوهای ورودی هستند.
۱-۲-۲٫ تابش مادون قرمز (IR)
تابش مادون قرمز یا فرو سرخ IR)) و یا عبارت فرو سرخ به تنهایی به آن نوع انرژی اشاره دارد که در منطقه طیف تابشی الکترو مغناطیسی در طول موجهای بزرگتر از طول موجهای نور مرئی وجود دارد، اما کوتاهتر از طول موجهای امواج رادیویی بشمار می آید. به همان نسبت، فرکانسهای IR بزرگتر از فرکانسهای ماکرو ویو هستند، اما کوچکتر از فرکانسهای نور مرئی بشمار می آیند.
۲-۲-۲٫ فیبر نوری
فیبر نوری به آن نوع رسانه ای و فن آوری ای اشاره دارد که در ارتباط با انتقال اطلاعات و به هنگامی می باشد که نور در امتداد یک شیشه یا رشته پلاستیکی یا فیبر اقدام به ایجاد پارس می نماید. فیبر نوری قابلیت حمل اطلاعات بسیار زیادتری را در مقایسه با سیم مسی متعارف داشته و بطور کلی در معرض تداخلات الکترو مغناطیسی قرار نداشته و نیازی جهت ارسال مجدد سیگنالها ندارد. اغلب خطوط دور دست شرکت تلفن هم اکنون با استفاده از فیبر نوری ایجاد می گردند. انتقال بر فراز یک کابل فیبر نوری نیازمند ابزارهای تکرار کننده ای در فواصل دور دست دارد. فیبر نوری در مقایسه با کابل مسی از نظر کابل بیرونی به محافظت بیشتری نیاز دارد. به همین دلایل و بواسطه آنکه نصب کابلکشی های جدید کار زیادی را طلب می نماید، در جوامع اندکی از کابلهای نوری از شرکت مخابرات به دفاتر یا مشتریان محلی استفاده می نمایند (که تحت عنوان لوپهای محلی خوانده می شود). نوعی از فیبر که تحت عنوان فیبر دارای مد واحد خوانده می شود برای فواصل دور دست تری کاربرد دارد و فیبر دارای مد چندگانه برای فواصل نزدیکتر مورد استفاده قرار می گیرد.
…
۳-۲٫ تقویت کننده نوری نیمه رسانا (SOA)
آمپلی فایر یا تقویت کننده نوری نیمه رسانا یک تقویت کننده نوری بر مبنای رسانه بهره نیمه رسانا تلقی می شود. این تقویت کننده بصورت الزامی مانند یک دیود لیزری می باشد که در آن آینه های انتهایی جایگزین پوشش های ضد بازتاب شده اند. یک نور واحد بطور معمول به سمت یک موج بر تک مد نیمه رسانا با ابعاد عرضی همانند ۱ الی ۲ میکرومتر و طول مرتبه ۵/۰ الی ۲ میلیمتر فرستاده می شود. مد این موج بر دارای همپوشانی معنی داری با ناحیه فعال (تقویت کننده) می باشد، که بوسیله یک جریان الکتریکی پمپ می شود. جریان تزریق سبب ایجاد یک دانسیته حامل مشخص در باند رسانا شده و بدین ترتیب اجازه انتقالات نوری از باند رسانا به باند والانس را می دهد (نوار بالانس). حداکثر بهره برای انرژی های فتون، به میزان اندکی فراتر از انرژی باند گپ رخ می دهد. SOAها غالبا در سیستم های تلکام بصورت اجزای یا مفصلهای دم خوکی مورد استفاده قرار می گیرند و حوزه عملیاتی آنها در طول موج واحدی نزدیک ۳/۱ یا ۵/۱ میکرون می باشد و یک بهره تا ۳۰ دسیبل را ارائه می نمایند.
۱-۳-۲٫ پوششها یا اندودهای ضد بازتاب
یک پوشش ضد بازتاب (اندود IR) بعنوان یک پوشش دارای لایه نازک دی الکتریک بشمار می آید که در سطح نوری مورد استفاده قرار می گیرد تا آنکه حالت بازتاب شدگی نوری سطح در یک محدوده طول موج واحد را کاهش دهد. در اغلب مواقع، اصل کلی عملیاتی آن است که موجهای بازتاب داده شده از رابطهای نوری مختلف بطور زیادی از طریق تداخلات مخرب سبب کنسل شدگی یک دیگر می گردند.
۲-۳-۲٫ مقایسه بین SOA و EDFA
۴-۲٫ مولتی پلکسینگ بخش طول موج متراکم (DWDM)
یک سیستم پایه DWDM شامل چندین جزء اصلی به شرح ذیل می باشد:
یک مولتی پلکسر ترمینال DWDM
مولتی پلکسر ترمینال بطور حقیقی شامل یک طول موج است که وظیفه تبدیل ترانس پوندر برای هر سیگنال طول موج که آن را حمل می کند را به عهده دارد.
یک تکرار کننده خط میانی
که تقریبا هر ۸۰ الی ۱۰۰ کیلومتر برای جبران از دست رفتگی توان یا نیروی نوری قرار داده می شود، آن هم به هنگامی که سیگنال در امتداد فیبر به سیر می پردازد. این سیگنال بوسیله یک EDFA که معمولا شامل چندین مراحل تقویت کننده می باشد تقویت می گردد.
مولتی پلکسر اد- دراپ Optical نوری
این یک سایت تقویتی از راه دور می باشد که قابلیت تقویت سیگنال طول موج متعددی را خواهد داشت که ممکن است قبل از رسیدن به منطقه هدف یا منطقه دور دست مسیری بالغ بر ۱۴۰ کیلومتر را پیموده باشد.
یک دی مالتی پلکسر یا کد بردار ترمینال DWDM
دی مالتی پلکسر یا کد بردار (مقسم) ترمینال قابلیت کد برداری یا شکستن یک سیگنال طول موج چندگانه و تبدیل آن به سیگنالهای اصلی را خواهد داشت.
۱-۴-۲٫ نشر خود بخود تقویت شده (ASE)
انتشار خود بخود تقویت شده (ASE) بعنوان نوری تلقی می شود که بوسیله انتشار خود بخودی تولید می گردد که بصورت نوری بوسیله فرآیند انتشار تحریک شده در یک رسانای بهره تقویت شده است.
۲-۴-۲٫ نشر خود بخودی
نشر یا انتشار خود بخودی بعنوان فرایندی بشمار می آید که از طریق آن یک منبع نور نظیر یک اتم، مولکول یا هسته در یک حالت تحریک شده قابلیت گذار به یک وضعیت با یک انرژی کمتر را خواهند داشت. انتشار خود بخودی نور یا لومی نسانس (تابناکی) بعنوان یک فرآیند اصلی بشمار می آید که نقش مهمی را در بسیاری از پدیده ها در طبیعت بعهده داشته و تشکیل دهنده مبنایی برای بسیاری از کاربردها نظیر لامپهای مهتابی، لامپهای اشعه کاتدی یا پرتوی کاتدی، صفحات نمایش پلاسما، لیزرها و دیودهای انتشار دهنده نور می باشند.
۳-۴-۲٫ تقویت کننده نوری
یک تقویت کننده نوری ابزاری بشمار می آید که قابلیت تقویت سیگنال نوری بطور مستقیم بدون نیاز جهت تبدیل ابتدایی آن به یک سیگنال الکتریکی را خواهد داشت. تقویت کننده های نوری در زمینه ارتباطات نوری و فیزیک لیزر مهم می باشند.
۴-۴-۲٫ رسانه بهره
رسانه بهره منبع بهره نوری در داخل یک لیزر بشمار می آید. بهره حاصله از نشر تحریک شده یا گسیل القایی انتقالات الکترونیکی یا مولکولی به یک حالت انرژی سطح پایین تر از یک سطح انرژی بالاتر که قبلا بوسیله یک منبع پمپ بوجود آمده بود می گردد.
مثالهای رسانه بهره به شرح ذیل می باشند:
کریستالهای خاص، که بطور نوعی با یونهای نادر زمینی دوپه شده اند (نظیر نئودیمیوم، ایتتربیوم یا اربیوم).
شیشه ها همانند سلیکات یا شیشه های فسفاته، دوپه شده با یونهای حالت لیزر – فعال.
گازها همانند ترکیبات هلیوم و نئون (HeNe)، نیتروژن، آرگون، کربن منواکسید یا منواکسید کربن، کربن دی اکسید یا بخارهای فلزی.
نیمه رساناها، نظیر گالیوم آرسناید یا آرسنید گالیوم (GaAS)، ایندیوم گالیوم آرسنید (InGaAs) یا گالیوم نیترید (GaN).
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
فصل ۳
روش شناسی
۱-۳٫ مقدمه
بکارگیری فیبر نوری بصورت سالیانه رشد فزاینده ای را نشان می دهد تا آن که نیازهای مشتریان با توجه به انتقال داده پر سرعت و پهنای باند وسیع تر پاسخ داده شود. در ارتباطات فیبر نوری، تقویت کننده نوری جهت تقویت نوری که حامل داده ها می باشد، به هنگام سیر در امتداد فواصل دور دست، لازم است. غالبا تقویت کننده فیبر دوپه شده اربیوم (EDFA) جهت تقویت نور در ارتباطات فیبر نوری مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به حصول انتقال نیرو، بهره و رقم نویز بصورت بهتری، ما سعی در کاربرد تقویت کننده هیبرید در ارتباطات فیبر نوری می نمایم. تقویت کننده هیبرید به معنای آن خواهد بود که ما سعی در ترکیب نمودن تقویت کننده جهت حاصل آوردن اهداف تحقیقاتی داریم. در این مقاله، ما سعی در ترکیب EDFA با تقویت کننده نوری نیمه رسانا (SOA) جهت حاصل آوردن قابلیتهای انتقال نیرو، بهره، رقم نویز بصورت بهتر را داشته باشیم و همچنین سعی نمایم تا نتایج بهتری را در زمینه انتقال حاصل آوریم.
هدف از این بررسی ترکیب تقویت کننده ای است که دو ویژگی تقویت کننده های EDFA و SOA را در بر داشته تا بدین وسیله نتایج تغییر طول EDFA و جریان تزریق SOA در زمینه انتقال نیرو، بهره و رقم نویز را بررسی کنیم.
این سیستم در نرم افزار شبیه سازی OptiWave طراحی شده است. هر یک از مدلهای شبیه سازی مورد آزمایش قرار گرفته و نتیجه جهت حاصل آوردن مقایسه مشخص شده است. پارامتر مجموعه شبیه سازی پس از تست مجددا مورد بررسی و تغییرات لازم قرار خواهد گرفت. کلیه نتایج ورودی و خروجی مورد مقایسه و بحث قرار می گیرند.
۲-۳٫ ایجاد سیستم
در طراحی این سیستم، رویه بررسی چندین مولفه که در این شبیه سازی بکار گرفته می شوند همانند EDFA، SOA، CW– Laser، و غیره مورد بررسی قرار می گیرند. کلیه این مولفه ها را می بایست از کتابخانه OptiWave و رابط برنامه OptiWave همانگونه که در شکل ۱-۳ نشان داده شده است حاصل آورد.
…
۳-۳٫ طراحی سیستم در نرم افزار OptiWave
نرم افزار OptiSystem به ما در زمینه طراحی اتوماسیون تقریبا هر نوع از لینک نوری در یک لایه فیزیکی کمک می نماید و آنالیز طیف گسترده ای از شبکه های نوری از سیستم های دور برد تا سیستم های LAN و MAN را امکان پذیر می سازد. کاربردهای وسیع آن عبارتند از:
طراحی سیستم ارتباطات نوری و برنامه ریزی از سطح جزء به سطح سیستم در لایه فیزیکی.
فرستنده، کانال، تقویت کننده و دریافت کننده (طراحی).
طراحی نقشه توزیع.
ارزیابی BER و خطاهای سیستمی با مدلهای گیرنده مختلف.
سیستم تقویت شده BER و محاسبات بودجه لینک.
در این پروژه، سیگنال نوری از ارسال کننده یا فرستنده WDM همراه با ۱۶ کانال و طول موج ۱۵۵۰ nm در امتداد یک مسیر ۵۰ کیلومتری فیبر نوری سیر می نماید. پس از این ۵۰ کیلومتر، سیگنال نوری با استفاده از EDFA و SOA تقویت می گردد. در فرآیند تقویت، تحلیلگر طیف نوری، توان سنج نوری و تحلیلگر WDM جهت سنجش توان ارسالی (dBm) بهره (dB)، رقم نویز (dB) و طیف سیگنال نوری بکار گرفته می شوند. پس از آنکه سیگنال نوری تقویت گردید، سیستم WDM Demux اقدام به مجزا سازی سیگنال نوری نموده و تحلیلگر BER معرف دیاگرام برای سیستم WDM می باشد.
…
۴-۳٫ اجزای اصلی
در شبیه سازی طراحی تقویت کننده نوری، ادوات اصلی شامل سیستمهایی همانند فرستنده WDM، EDFA و SOA می باشند.
۱-۴-۳٫ فرستنده WDM
در ارتباطات فیبر نوری، سیستم مقسم بخش طول موج (WDM) بعنوان نوعی از تکنولوژی بشمار می آید که اقدام به ترکیب تعدادی از سیگنالهای حامل نوری به یک فیبر نوری واحد از طریق طول موجهای مختلف نور لیزر می نماید. این تکنیک قابلیت ارتباطات دو سویه بر فراز یک رشته فیبر را خواهد داشت. و همچنین از توانایی تکثیر و تقویت نیز بهرهمند می باشد.
عبارت مولتی پلکسینگ تقسیم طول موج بطور شایع به آن دسته از کاریر یا حامل نوری اطلاق می شود (که بطور نوعی از طریق طول موج آن تشریح می گردد)، در حالی که عبارت مولتی پلکسینگ تقسیم – فرکانس به کاریر رادیویی اشاره دارد (که غالبا بوسیله فرکانس تشریح می گردد). از آنجاییکه طول موج و فرکانس در یک ارتباط معکوس مستقیم ساده به یکدیگر مرتبط می باشند، هر دوی این عبارات در حقیقت تشریح کننده یک مفهوم واحد هستند.
…
۲-۴-۳٫ تقویت کننده EDFA
EDFA مخفف تقویت کننده فیبر دوپه شده ایربیوم می باشد. EDFA در حقیقت بعنوان یک ابزاره تکرار کننده نوری محسوب می شود که جهت تقویت شدت سیگنال نوری که در امتداد یک سیستم ارتباطاتی نوری سیر می یابد به حساب می آید. یک فیبر نوری با عنصر نادر زمینی اربیوم دوپه می گردد به گونه ای که فیبر شیشه ای یا لیف شیشه ای قابلیت جذب نور در یک فرکانس و انتشار نور در فرکانس دیگر را خواهد داشت. یک لیزر نیمه رسانای خارجی اقدام به جفت نمودن نور در این فیبر در طول موجهای فرو سرخ ۹۸۰ یا ۱۴۸۰ نانومتر می نماید. این عمل سبب تحریک اتمهای اربیوم می گردد. سیگنالهای نوری اضافه در طول موج بین ۱۵۳۰ و ۱۶۲۰ نانومتر به داخل فیبر نفوذ نموده و سبب تحریک اتمهای تحریک شده اربیوم جهت انتشار فتونها در طول موجهای یکسان همانند سیگنال ورودی می نمایند. این عمل سبب تقویت یک سیگنال نوری ضعیف جهت حصول توان بالاتر شده و بر روی عمل تقویت شدت سیگنال تاثیر می گذارد.
فیبر نوری که در دهه ۱۹۸۰ مورد استفاده قرار گرفته است می بایست به سیگنال الکتریکی در منطقه مقصد نهایی داده تبدیل شود. EDFA اقدام به حذف این مرحله از فرایند مربوطه نموده است، هم اکنون کلیه مراحل عملیاتی آن در حقیقت عملکردهای فتونی می باشند، بنابراین هیچگونه تبدیل سیگنال نوری به سیگنالهای الکتریکی در کار نخواهد بود.
۳-۴-۳٫ تقویت کننده نوری نیمه رسانا
یک تقویت کننده نوری بعنوان ابزاری بشمار می آید که قابلیت تقویت سیگنال نوری بطور مستقیم بدون نیاز به تبدیل اولیه آن به یک سیگنال الکتریکی را خواهد داشت. یک تقویت کننده نوری ممکن است بعنوان یک لیزر بدون حفره نوری تلقی شود یا بعنوان موردی در نظر گرفته شود که در آن باز خورد از این حفره اعمال نخواهد شد. تقویت کننده های نوری در زمینه ارتباطات نوری و فیزیک لیزر مهم می باشند.
مکانیسمهای فیزیکی متعدد و مختلفی وجود دارند که می توان از آنها جهت تقویت یک سیگنال نوری استفاده نمود که مترادف با انواع اصلی تقویت کننده های نوری بشمار می آیند. در تقویت کننده های فیبر دوپه شده و لیزرهای بالک، انتشار تحریک شده یا گسیل القایی در رسانه بهره تقویت کننده سبب خواهد شد تا امر تقویت نور در حال ورود حاصل آید. در تقویت کننده های نوری نیمه رسانا (SOAها)، ترکیب مجدد حفره الکترونی رخ می دهد.
…
۴-۴-۳٫ لیزر CW
عملیات موج پیوسته (CW) یک لیزر بدان معنا خواهد بود که چنین لیزری بصورت متوالی پمپ شده و بصورت پیوسته اقدام به انتشار نور می نماید. این انتشار می تواند در یک مد تشدید کننده یا همنواگر واحد (عملیات تک فرکانسی) یا مدهای متعدد اعمال گردد.
این جز قابلیت ایجاد سیگنال نوری یک یا چند لیزر CW را خواهد داشت. این سیستم بطور گسترده ای در تعامل با مدل مدوله کننده خارجی جهت کد کردن یک سیگنال باینری در منبع CW مورد استفاده قرار می گیرد. در این جزء، منبع CW بطور کامل از طریق توان، طول موج، میزان شدت نسبی نویز و مسیر آن توصیف می گردد.
۵-۴-۳٫ PIN تشخیصگر نوری
تشخیصگرهای نوری جزء ادواتی بشمار می آیند که برای تشخیص نور از آنها استفاده می شود – در اغلب موارد توانهای نوری. با توجه بدانکه ضروریات کاربرد بطور قابل توجهی متفاوت می باشند، انواع مختلف تشخیصگرهای نوری وجود دارند که ممکن است برای مصارف خاصی متناسب باشند:
دیودهای حساس به نور بعنوان ابزاره های نیمه رسانا با پیوند p-n یا ساختار p-i-n (i = مواد ذاتی) (فتودیودهای p-i-n) بشمار می آیند، که در آن نور در یک ناحیه تهی جذب می شود و سبب ایجاد یک جریان نوری می گردد. چنین ابزاره هایی بسیار کوچک یا متراکم، سریع کاملا خطی می باشند و نشان دهنده یک کارایی کوآنتومی بالا (ایجاد کننده تقریبا یک الکترون در فتون ورودی یا فتون منتشر می باشند) و دارای محدوده دینامیکی بالایی هستند به شرط آن که آنها در ترکیب با سیستم های الکترونیکی متناسبی بکار گرفته شوند. نوع دارای حساسیت خاص آن در حقیقت دارای فتودیودهای بهمنی هستند که در برخی از مواقع حتی برای شمارش فتو نیز از آنها استفاده می شود.
تشخیصگرهای نوری فلز – نیمه رسانا – فلز (MSM) شامل دو اتصال شوتکی به جای پیوند Schottky می باشند. آنها بصورت بالقوه سریعتر از فتودیودها بشمار می آیند و دارای پهنای باند بیش از صدها گیگاهرتز هستند.
فتوترانزیستورها مشابه با فتودیودها هستند اما از تقویت داخلی جریان نوری بهره می جویند. آنها بصورت کمتری در مقایسه با فتو دیودها مورد استفاده قرار می گیرند.
فتودیودها همچنین بر مبنای نیمه رساناهای خاص همانند کاتمیوم سولفید (CDS) می باشند. آنها ارزانتر از فتودیودهای هستند، اما از سرعت نسبتا آهسته تری برخوردار می باشند و از حساسیت چندانی نیز بهرهمند نیستند و یک واکنش غیر خطی شدیدی را از خود نشان می دهند.
فتومالتی پلایرها بر مبنای لوله های خلأ خاصی می باشند. آنها نشان دهنده ترکیبی از یک حساسیت کاملا بالا (حتی برای شمارش فتون) با یک سرعت بالا برخوردار می باشند. با این حال، آنها گرانقیمت، حجیم و نیازمند ولتاژ کاری بالایی نیز هستند.
۶-۴-۳٫ فیلتر پایین گذر بسل
یک فیلتر پایین گذر با قابلیت عبور سیگنال فرکانس پایین اما با ویژگی میرایی سیگنال های (کاهش دامنه) با فرکانس های بالاتر از فرکانس قطع تشکیل دهنده چنین فیلتری می باشد. میزان حقیقی میرایی برای هر فرکانس از فیلتری به فیلتر دیگر متفاوت می باشد. بر این مبنا چنین موردی در برخی از مواقع تحت عنوان فیلتر دارای قطع بالا یا فیلتر قطع صدای زیر به هنگام کاربردهای صوتی خوانده می شود. یک فیلتر پایین گذر متضاد یک فیلتر بالا گذر به شمار آمده و یک فیلتر میان گذر به عنوان ترکیبی از فیلتر های پایین گذر و بالا گذر به شمار می آید.
۷-۴-۳٫ فیبر مود واحد
در ارتباطات فیبر نوری، یک فیبر نوری با حالت واحد (SMF) (فیبر نوری تک حالته، موج بر نوری تک حالته یا فیبر تک مده) به عنوان یک فیبر نوری مدنظر می باشد که جهت حمل تنها یک اشعه واحد از نور (مد) طراحی شده است. این اشعه یا تابش نور غالبا حاوی یک میزان متفاوتی از طول موج های مختلف می باشد. با وجود آنکه این اشعه به صورت موازی با طول فیبر سیر می نماید، این مورد غالبا تحت عنوان مد عرضی خوانده می شود چرا که نوسانات الکترومغناطیسی آن به صورت عمود بر (عرضی) بر طول لیف رخ خواهد داد.
۸-۴-۳٫ مولد ۳R
مولد ۳R پس از آنکه یک مسیر نور بصری برای یک فاصله دوردست ارسال می شود لازم خواهد بود. علت این امر آن است که سیستم ارسال فیبر نوری ایده آل نمی باشد و تحت تاثیر عوامل متعددی نظیر پراکندگی، نویز EDFA، تاثیرات غیر خطی و سیگنال های ناخواسته متداخل و غیره که در نهایت ممکن است سبب تخریب یک سیگنال نوری و عدم شناسایی آن در محل دریافت کننده گردد، آن هم در صورتی که سیگنال رله نشود، گردد.
ژنراتور ۳R اقدام به رله نمودن یا تولید مجدد سیگنال های نوری در سه محدوده شامل توان، شکل و زمان می نماید. تبدیل نوری- الکترونیکی- نوری (OEO) تاکنون به عنوان مشهورترین و بالغ ترین تکنیک برای این هدف شناخته شده است. اصل اساسی تولید مجدد OEO تبدیل یک سیگنال نوری به یک فرمت الکترونیکی می باشد به گونه ای که زمان و شکل آن ترمیم یافته و سپس از سیگنال الکترونیکی جهت مدوله نمودن یک لیزر نوری جهت ایجاد یک سیگنال نوری جدید استفاده می شود.
۵-۳٫ فلوچارت
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
فصل ۴
مباحث و نتیجه گیری
۱-۴٫ مقدمه
در این فصل به طور مختصر اقدام به بازنگری نتیجه حاصله از این تحقیقات می شود. شبیه سازی انجام شده در نرم افزار OptiWave بر حسب طول EDFA و جریان تزریق SOA تغییر یافت. نتیجه هر شبیه سازی حاصل آمده و در این مقاله مورد بحث قرار می گیرند.
۲-۴٫ مباحث و نتایج
این شبیه سازی در نرم افزار OptiWave انجام شد و پارامترهای طول EDFA و جریان تزریق SOA تغییر یافته و نتیجه حاصل شد. برای طول EDFA این مورد از ۹m الی ۲۵m و برای جریان تزریق SOA، این مورد از ۱۵/۰ A الی ۱A افزایش یافت. تغییر پارامترهای ذکر شده ثبت شده و نمودار ترسیم شد.
۱-۲-۴٫ تاثیر طول EDFA
توان پمپ EDFA به میزان ۱۰۰mW و پارامتر آن به صورت ثابت می باشد. در این تحقیق، پارامتر طول EDFA از ۹m الی ۲۵m تغییر یافته و نتیجه ثبت گردید. توان خروجی با توجه به افزایش EDFA افزایش یافت. برای یک طول مشخصه EDFA، توان خروجی در مرحله اولیه افزایش یافته و پس از آنکه طول فیبر بهینه گردید و تقریبا به صورت ثابت حفظ شد کاهش یافت. این مورد مشخص می باشد که ارزش بهینه طول EDFA به واسطه اتلاف های حداقلی بین ۱۵m الی ۱۹m می باشد.
به هنگامی که طول فیبر افزایش می یابد اما توان پمپ شدگی ثابت است که به میزان ۱۰۰mW است، بهره پس از طول خاصی شروع به کاهش می نماید چرا که این پمپ دارای انرژی کافی جهت به وجود آوردن یک تبدیل کامل جمعیتی در بخش پایین دستی تقویت کننده نمی باشد. در این حالت، ناحیه پمپ نشده فیبر سیگنال را جذب نموده و بنابراین سبب اتلاف سیگنال به جای حصول بهره در این بخش خواهد شد.
به طور کلی EDFA در فرکانس ۹۸۰nm پمپ می شود. یک رقم نویز به هنگامی افزایش می یابد که میزان پمپ شدگی با فرکانس ۹۸۰nm و توان پمپ به میزان ۱۰۰mW باشد. دلیل برای یک افزایش رقم نویز برای EDFA پمپ شده ۹۸۰nm در جدول ۱-۴ نشان داده شده است که معرف سطح پمپ و میزان تحریک قرار گرفته در یک باند یکسان پمپ نمودن ۹۸۰nm می باشد. حصول تبدیل کامل جمعیت تحت چنین شرایطی مشکل می باشد.
۲-۲-۴٫ تاثیر جریان تزریق SOA
در این تحقیق، پس از EDFA سیگنال نوری در SOA مشخص شده و کلیه پارامترها مورد ارزیابی قرار گرفتند. جریان تزریق SOA از ۱۵/۰A الی ۱ A و با توجه به احتمال افزایش توان برآورد شد. بهره از SOA نیز بر حسب افزایش جریان تزریق SOA افزایش یافت. برآورد رقم نویز کاهش یافته و کلیه نتایج در جدول ۲-۴ نشان داده شده اند.
۳-۲-۴٫ طیف نوری طراحی سیستم
طیف نوری از فرستنده WDM با ۱۶ کانال خروجی و طول موج ۱۵۵۰nm مشخص گردید.
۴-۲-۴٫ نمودار چشمی طراحی سیستم
نمودار چشمی به عنوان یک ابزار مفید برای تحلیل کیفی سیگنال استفاده شده در انتقال دیجیتالی به کار گرفته می شود. این نمودار فراهم آورنده یک ارزیابی آنی از عملکرد سیستم می باشد و قابلیت ارائه بینشی در زمینه طبیعت نقص های کانال را نیز خواهد داشت. آنالیز دقیق این نمایش بصری می تواند یک تقریب مرتبه اول در زمینه سیگنال به نویز، جیترینگ زمان ساعت و میزان انحراف را مشخص سازد. نمودار چشمی به عنوان یک نمایشگر نوسان سنج سیگنال دیجیتال به شمار می آید که به صورت مکرر اقدام به نمونه گیری نموده تا آنکه یک شاخص مناسب از رفتار آن را حاصل آورد. در یک سیستم رادیویی، نقطه اندازه گیری ممکن است قبل از مدوله کننده در فرستنده باشد و یا آنکه پس از تفکیک / پیاده کننده در گیرنده قرار داشته باشد، منوط به آنکه در کدام بخش از بررسی ضروریت سیستمی قرار گرفته باشد.
…
تقویت کننده هیبرید در ارتباطات نوری
فصل ۵
نتیجه گیری
۱-۵٫ مقدمه
در این تز، پیاده سازی تقویت کننده هیبرید در اطلاعات نوری سبب حصول ایده جدیدی شده است تا آنکه قابلیت تقویت سیگنال نوری در فیبر نوری حاصل شود. برای این پروژه، ترکیب EDFA و SOA سبب حصول خروجی بهتری بر حسب بهره و رقم نویز گردیده و سبب استحکام بخشیدن به سیگنال نوری جهت سیر دوردست در فیبر نوری گردیده است.
برای نتیجه گیری، این پروژه هدف خود در زمینه ترکیب هر دوی تقویت کننده ها و حصول دیاگرام چشمی مناسب با یک منفذ چشمی پهن و گسترده را حاصل آورده است که استفاده آن در ارتباطات متناسب خواهد بود.
۲-۵٫ رویه های ارتقاء و پیشرفت
با توجه بدانکه نیازها در امر ارتباطات به صورت دائمی در حال افزایش می باشد، فیبر نوری به عنوان راه حلی در این زمینه مطرح می باشد که علت آن نیز سرعت، امنیت و اطمینان پذیری آن است. ارتباطات نوری قابلیت ارسال داده های بزرگ با سریعترین روش همراه با مزیت های بسیار دیگر را در بر دارد. طراحی تقویت کننده در فیبر نوری به عنوان یک پدیده قابل توجه مطرح می باشد چرا که تقویت کننده خوب در چارچوب ارسال های دارای توان بالا و بهره مناسب قابلیت کاهش هزینه در زمینه نگهداری فیبر نوری را خواهد داشت.
یک ارتقاء برای تحقیق آتی که بر حسب آن محققین این مبحث افزایش توان ارسال بدون تاثیر گذاری بر دیاگرام چشمی را پیشنهاد می نمایند. در صورتیکه امر ارسال توان بدین سان قابلیت رشد را داشته باشد، سیگنال نوری را می توان در فیبر نوری بهتر از سیستم های امروزی به فواصل دوردستی انتقال داد.
۳-۵٫ خلاصه
فاصله ارسال در هر یک از سیستم های ارتباطات فیبر نوری در نهایت محدود به اتلافهای فیبر خواهد بود. برای سیستم های دوربرد، محدودیت اتلاف به طور متعارف با استفاده از تکرارکننده های اپتوالکترونیک مرتفع شده است که در آنها سیگنال نوری در ابتدا تبدیل به جریان الکتریکی شده و سپس مجددا با استفاده از یک فرستنده به جریان اصلی خود مبدل می گردند. این مبدل ها به عنوان فرایندهای کاملا پیچیده و گرانقیمت برای سیستم های موج نوری WDM مطرح می باشند.
برای مرتفع نمودن این مسئله، تقویت کننده نوری طراحی شده است که قابلیت تقویت سیگنال نوری به طور مستقیم بدون نیاز به تبدیل به حوزه الکتریکی را دارا می باشد. تقویت کننده های نوری به سه دسته تقسیم می شوند.
۱) تقویت کننده های نوری هم راستا
مخصوصا در فیبرهای مد واحد این میرایی می باشد که سبب محدود شدن طول لینک فیبر خواهد شد. بنابراین یک تقویت کننده نوری قابلیت جبران این نقیصه در زمینه اتلاف ارسال را داشته و می تواند فاصله بین تکرار کننده های مبدل را نیز افزایش دهد.
۲) پیش تقویت کننده
یک سیگنال نوری ضعیف را می توان قبل از تشخیص نوری تقویت نمود. این موضوع در زمینه متوقف سازی نویز حرارتی در سیستم های الکترونیکی گیرنده کارگشا خواهد بود.
۳) تقویت کننده توان
این سیستم درست پس از انتشار دهنده نوری قرار می گیرد و توان آن را می توان جهت افزایش فاصله ارسال تقویت نمود.
در این تحقیق، طراحی تقویت کننده در رده تقویت کننده توان قرار می گیرد که قابلیت تقویت ارسال توان و افزایش فاصله ارسال را خواهد داشت. تقویت کننده های هیبرید نیز قابلیت تقویت نور به صورت مستقیم همان گونه که در شکل ۲-۵ نشان داده شده است را خواهند داشت. برای نتیجه گیری، این پروژه به اهداف خود در زمینه ترکیب تقویت کننده ها رسیده است و ایده های جدیدی را جهت طراحی تقویت کننده ها در ارتباطات نوری برای کاربردهای آتی را ارائه داده است.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
