چکیده
هدف ما در این متن آشنایی با قطعات مختلفی است که در شبکه های نوری استفاده می شوند. در این راستا ضمن آشنایی با اصول عملکرد هر قطعه مشخصات اصلی و نیز ساختارهای مختلف آنها را بیان می کنیم. این قطعات شامل لیزر، قفل کننده طول موج، مدولاتور، ترانسپوندر، اینترلیور، مالتی پلکسر / دی مالتی پلکسر، فیبر، کوپلر، تقویت کننده، ایزولاتور، سیرولاتور، سوییچ، تبدیل کننده طول موج، فیلتر، تضعیف کننده و آشکارساز هستند. کریستال نوری یکی از کاندیداهای ساخت ادوات نوری مجتمع با ابعاد کمتر از طول موج نور می باشد. آنها ساختارهای متناوب مصنوعی با ساختار باند نوری مشابه باند الکترونیکی می باشند. که در آن نور وجود ندارد. این به معنی آن است که نقص خطی به عنوان موجبر و نقص نقطه ای به عنوان رزناتور ،که نور در آن به دام می افتد می باشند.
با کار دانشمندان ژاپنی در بهره گیری از کریستال فتونی در ساخت سوییچهای ریز نوری آشنا می شویم. در راستای دستیابی به لاجیک نوری و بی استابیلی نوری با قطعه ای به نام SEED آشنا می شویم در ادامه با نرم افزار کاربردی در طراحی شبکه های نوری آشنا می شویم. بنا بر خواست استاد راهنما جناب دکتر پور مینا مدل لیزر چاه کوانتومی که در شبیه سازی های کامپیوتری به کار می رود و توسط دکتر صالحی کامل شده است را معرفی و شبیه سازی نمودم. چون در مقاله ایشان چند عدد مهم نبود، ضمن محاسبه آنها، مدل دی سی لیزر را نیز که مکمل کار دکتر صالحی می باشد، اضافه نمودم.
مقدمه
در استفاده از مالتی پلکس تقسیم زمانی، نرخهای انتقالی که معمولاً استفاده می شوند 2/5، 10، 40 گیگابیت برثانیه اند. اما مدارات الکترونیکی که انتقال با چنین نرخ هایی را محقق می کنند ضمن پیچیدگی گران نیز هستند. به علاوه برخی مسائل تکنیکی نیز کاربرد این روش را محدود می کند به عنوان نمونه میزان تاثیر پاشندگی رنگی در نرخ بیت 10 گیگابیت برثانیه شانزده بار بیشتر از نرخ بیت 2/5 گیگابیت برثانیه است. همچنین مقادیر بزرگتر توان انتقال که برای نرخ بیت های بیشتر لازم است سبب بروز آثار غیر خطی می شوند که برکیفیت شکل سیگنال تاثیرمی گذارد. پاشندگی مد پلاریزاسیون نیزمسافتی را که نور قادر است بدون خراب شدن طی کند محدود میکند. بنابراین روش دیگر برای افزایش ظرفیت آن است که چندین کانال با طول موجهای مختلف را در کنار هم قرار داده به طور همزمان برروی یک فیبر منتقل کنیم. این روش که تحت عنوان مالتی پلکس تقسیم طول موج شناخته می شود ما را قادر خواهد ساخت که تعدادی زیادی کانالهای بانرخ بیت 2/5 تا 40 گیگابیت بر ثانیه را به یکباره به وسیله یک فیبر انتقال دهیم.
هدف ما در این متن آشنایی با قطعات مختلفی است که در این سیستمها استفاده می شوند. در این راستا ضمن آشنایی با اصول عملکرد هر قطعه مشخصات اصلی و نیز ساختارهای مختلف آنها را بیان می کنیم. این قطعات شامل لیزر، قفل کننده طول موج، مدولاتور، ترانسپوندر، اینترلیور، مالتی پلکسر / دی مالتی پلکسر، فیبر، کوپلر، تقویت کننده، ایزولاتور، سیرولاتور، سوییچ، تبدیل کننده طول موج، فیلتر، تضعیف کننده و آشکارساز هستند.
چکیده .................................................................................................................................... 1
مقدمه.................................................................................................................................... 2
فصل اول : فیبر نوری ................................................................................................................ 3
1) فیبر نوری............................................................................................................................ 4
2-1 ) فیبر چند مد و تک مد ....................................................................................................... 4
3-1 ) تضعیف........................................................................................................................... 5
4-1 ) پاشندگی ........................................................................................................................ 6
5-1 ) آثار غیر خطی.................................................................................................................. 7
فصل دوم : کوپلرهای نوری......................................................................................................... 8
2) کوپلرهای نوری.................................................................................................................... 9
1-2 ) کوپلرهای عملی................................................................................................................ 9
منابع نور در شبکه ........................................................................................ 13 WDM : فصل سوم
14............................................................................................ WDM 3) منابع نور درشبکه های
1-3 ) مشخصات لیزر ............................................................................................................... 14
2-3 ) تنظیم پیوسته ، ناپیوسته وشبه پیوسته............................................................................... 15
3-3 ) لیزرهای قابل تنظیم با کاواک خارجی.................................................................................. 16
4-3 ) لیزرهای قابل تنظیم با تزریق جریان .................................................................................. 16
5-3 ) لیزرهای قابل تنظیم مجتمع یکپارچه.................................................................................. 16
با گرم کننده نواری......................................................................................... 17 DFB 6-3 ) لیزر
قابل تنظیم با هدایت دوگانه.............................................................................. 17 DFB 7-3 ) لیزر
سه قسمتی................................................................................................... 17 DBR 8-3 ) لیزر
17..................................................................(VCSEL) 9-3 ) لیزرهای قابل تنظیم با کاواک عمودی
- ب -
10-3 ) آرایه های دیود لیزر و منابع با چند طول موج ....................................................................... 18
با توری نمونه برداری شده .............................................................. 18 DBR 11-3 ) لیزر قابل تنظیم
12-3 ) قفل کننده های طول موج ................................................................................................ 19
فصل چهارم : مدولاتورهای نوری ................................................................................................ 20
4) مدولاتورهای نوری............................................................................................................... 21
1-4 ) مدولاتورهای الکتریکی نوری ............................................................................................ 22
فصل پنجم : آشکار سازهای نوری.............................................................................................. 24
5) آشکار سازهای نوری........................................................................................................... 25
1-5 ) فوتوکونداکتورها............................................................................................................. 25
25 ........................................................................................................ P-N 2-5 ) فوتودیودهای
26 ......................................................................................................P-I-N 3-5 ) فوتودیودهای
5-5 ) مشخصات آشکار سازهای نوری : ...................................................................................... 26
فصل ششم: فیلترهای نوری...................................................................................................... 28
6) فیلترهای نوری.................................................................................................................. 29
فصل هفتم : تقویت کننده های نوری.......................................................................................... 32
7) تقویت کننده های نوری....................................................................................................... 33
1-7 ) مشخصات تقویت کننده های نوری..................................................................................... 33
فصل هشتم : تبدیل کننده طول موج.......................................................................................... 35
8) تبدیل کننده طول موج ....................................................................................................... 36
فصل نهم : ترانسپوندرها.......................................................................................................... 37
9) ترانسپوندرها..................................................................................................................... 38
فصل دهم : مالتی پلکسرها و دی مالتی پلکسرهای نوری................................................................ 39
10 ) مالتی پلکسرها و دی مالتی پلکسرهای نوری ........................................................................... 40
فصل یازدهم : ایزولاتورها و سیر کولاتورهای نوری......................................................................... 41
11 ) ایزولاتورها و سیر کولاتورهای نوری ...................................................................................... 42
فصل دوازدهم : تضعیف کننده های نوری .................................................................................... 43
- ت -
12 ) تضعیف کننده های نوری .................................................................................................... 44
فصل سیزدهم : اساس سویچهای نوری....................................................................................... 45
13 ) اساس کار سوییچ های نوری ............................................................................................... 46
1-13 ) اساس کار سویچینگ و ضرورت کاربرد آن......................................................................... 46
نوری........................................................................................ 46 BISTABILITY 2-13 ) انواع
فصل چهاردهم : ساختار کلی ادوات رزنانسی ............................................................................... 48
رزنانسی................................................................... 49 BISTABLE 14 ) ساختار کلی ادوات نوری
51....................................ELECTROABSORBTION فصل پانزدهم : ساختارهای چاه کوانتومی و
52 ...................................................ELECTROABSORPTVE 15 ) ساختار های چاه کوانتومی و
عملکرد................................................................................................ 54 SEED : فصل شانزدهم
55............................................................................................................... SEED 16 ) عملکرد
1-16 ) ساختار فیزیکی............................................................................................................. 56
57.....................................................................................SEED 2-16 ) توصیف فرمولی عملکرد
60 ....................................................................................SEED نوری BISTABILITY (3-16
فصل هفدهم : سوییچ تمام نوری و پردازش نور دیجیتال با استفاده از کریستال فوتونی........................ 67
17 ) سوییچ تمام نوری و پردازش نور دیجیتال با استفاده از کریستال نوری ....................................... 68
فصل هیجدهم : انواع سوئیچهای نوری......................................................................................... 71
18 ) انواع سوئیچهای نوری ....................................................................................................... 72
1-18 ) سوئیچهای جهت دار ( نوری الکتریکی) ............................................................................ 74
2-18 ) سوئیچهای دروازه ای..................................................................................................... 74
3-18 ) سوئیچ میکرو الکترو مکانیکی......................................................................................... 74
4- ) سوئیچهای کریستال مایع............................................................................................. 76 18
5-18 ) سوئیچ نوری حرارتی.................................................................................................... 77
6-18 ) سوئیچهای حبابی ......................................................................................................... 77
7-18 ) سوئیچ نوری غیر خطی.................................................................................................. 78
8-18 ) سوئیچ نوری صوتی....................................................................................................... 78
- ث -
9-18 ) سوئیچ هولوگرافیک...................................................................................................... 78
10-18 ) سوئیچ موجبر ............................................................................................................. 78
11-18 ) سوئیچ نوری مکانیکی.................................................................................................. 79
12-18 ) سوئیچ نوری مغناطیستی.............................................................................................. 79
13-18 ) سوئیچهای بسته ای..................................................................................................... 79
14-18 ) سوئیچ مرحله ای.......................................................................................................... 80
15-18 ) مشخصات سوِییچینگ نوری .......................................................................................... 80
فصل نوزدهم : برخی از کاربردهای سوییچینگ نوری...................................................................... 81
19 ) برخی از کاربر دهای سوییچینگ نوری .................................................................................. 82
1-19 ) اتصالات ضربدری نوری................................................................................................... 82
فصل بیستم : معرفی نرم افزار................................................................................................... 86
20 ) معرفی نرم افزار لینک سیم................................................................................................. 87
1-20 ) سفری در نرم افزار......................................................................................................... 88
92 ...................................................................................................... VCSEL 2-20 ) مثال لیزر
فصل بیست و یکم : معرفی مدل سیگنال کوچک کاربردی لیزر چاه کوانتومی..................................... 96
21 ) معرفی مدل سیگنال کوچک لیزر چاه کوانتومی...................................................................... 97
1-21 ) شبیه سازی مدل سیگنال کو چک.................................................................................... 104
فصل بیست و دوم : نتیجه گیری................................................................................................ 109
22 ) نتیجه گیری
سمینار ارشد برق شبکه های نوری - تحقیق و بررسی سوئیچ های نوری
