اختصاصی از
سورنا فایل سمینار ارشد برق طراحی مدار مجتمع یکپارچه مبدل اندازه لکه و فتودتکتور موجبری بر روی زیر لایه InP در پنجره 1.55μm دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
چکیده:
در این سمینار، طراحی و شبیه سازی مبدل اندازه لکه مبتنی بر مواد InP/InGaAsP در پنجره طول موج 1.55μm ارائه شده است. در ابتدا ساختار و عملکرد ادوات فعال و غیرفعال نوری که دارای قابلیت مجتمع سازی با مبدل اندازه لکه هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. سپس طراحی یک مبدل اندازه لکه هیبرید بر پایه دو نوع تیپر افقی و عمودی به طول 2.2mm و 1.5mm و عرض ورودی 2μm و 10μm، برای ایجاد مود اصلی خروجی با پهنای پرتو گوسی 10μm*5μm بر روی زیرلایه n++-InP انجام شده است. برای اینکه بتوان ادوات فعال را در فرکانس های بالاتر از 10GHz با یکدیگر مجتمع سازی نمود نیاز به زیرلایه نیمه عایقی InP(SI-InP می باشد، لذا برای طراحی مبدل اندازه لکه بر روی زیرلایه SI-InP، بر اساس مفهوم ساختار ARROW، نوع و ضخامت لایه های ساختار مشخص گردیده و در دو سطح مقطع طولی و عرضی مبدل در نرم افزارهای COMSOL و OPTIWAVE شبیه سازی انجام شده است. پس از انجام کلیه شبیه سازی ها برای طول های مختلف تیپر و بررسی نمودارهای حاصل از تغییرات ضریب شکست و ضخامت های مختلف لایه های مبدل، ساختار بهینه ای با تلفات تزویج کمتر از 1dB ایجاد شد. در انتها، قابلیت مجتمع سازی مبدل با ادوات نوری همچون آشکارساز و لیزر توسط نرم افزار OPTIWAVE مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
رشد سریع مخابرات نوری، نیاز به مجتمع سازی ادوات فوتونیکی بر روی یک تراشه جهت افزایش سرعت و کاهش هزینه بسته بندی را افزایش داده است . تزویج مؤثر همراه با تلفات کم از فیبر نوری به تراشه و بالعکس بخش عمده ای از هزینه ساخت و بسته بندی مدار مجتمع نوری را تشکیل می دهد. در ابتدا از میکرولنز و فیبر نوک تیز جهت کاهش تلفات تزویج استفاده شد اما این تکنولوژی ها تلورانس تطبیق زیادی نیاز داشته و هزینه بسته بندی را افزایش می دهند. با استفاده از مبدل اندازه لکه به صورت مجتمع با سایر ادوات نوری، تزویج مؤثر از فیبر به تراشه ایجاد می گردد.
در فصل یک، کلیات این سمینار شامل: هدف، پیشینه تحقیق بررسی شده است. در فصل دوم به بررسی عملکرد و ساختار ادوات نوری همچون آشکارساز و تقویت کننده نوری و لیزر، جهت مجتمع سازی با مبدل اندازه لکه پرداخته شده است. در فصل سوم، انواع روش های تزویج از فیبر به تراشه و ساختارهای مختلف مبدل اندازه لکه ارائه گردیده است. در فصل پنجم به بیان نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات پرداخته شده است.
فصل اول: کلیات
1-1) مقدمه:
عصر حاضر، به «عصر ارتباطات» نام گذاری شده است زیرا ارتباطات، عنصر مهم در این عصر به شمار می آید. در عصر ارتباطات، سیستم مخابراتی، اطلاعات را از یک محل به محل دیگر جابجا می کند ابتدا انتقال داده ها از طریق پالس های الکتریکی به صورت دیجیتال و آنالوگ صورت می گرفت. سپس در سال 1940 اولین سیستم کابل کواکسیال به کار گرفته شد، پهنای باند این سیستم توسط تلفات کابل محدود می شد. به خصوص این تلفات در فرکانس های 10MHZ افزایش پیدا کردند، این محدودیت منجر به پیشرفت سیستم های انتقال مایکرویو شد که ارسال اطلاعات از طریق موج حامل با فرکانس چند مگاهرتز تا چند گیگاهرتز انجام می گرفت. اولین سیستم مایکرویو در فرکانس 4GHZ در سال 1948 استفاده شد. در ارتباط مخابراتی مایکرویو، محیط ارتباطی فضای آزاد، کابل کواکسیال و موجبرها می باشند که ابعاد کابل کواکسیال و موجبرها به فرکانس موج حامل بستگی دارد. موجبرها بیشتر برای فواصل نزدیک به طور مثال بین آنتن و سیستم گیرنده و فرستنده و کابل های کواکسیال برای فواصل نزدیک و دور (ارتباط بین دو شهر و حتی بین دو قاره) به کار برده می شود.
تا سال 1950 منبع نور کوهرنس و سیستم انتقال نور مناسب وجود نداشت. بنابراین امکان استفاده از امواج نوری به عنوان حامل نبود. با اختراع لیزر توسط maiman در سال 1960، مشکل وجود منبع نور کوهرنس حل شده و نیاز به انتقال نور، افزایش یافت.
کاکو و کوکهام انگلیسی برای اولین بار استفاده از شیشه را به عنوان محیط انتشار نور مطرح ساختند. آنان مبنای کار خود را بر آن گذاشتند که به سرعتی حدود 100Mb/s در محیط انتشار شیشه دست یابند. ولی این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناکام ماندند ولی در سال 1966 میلادی، دانشمندان در این نظریه که نور در الیاف شیشه ای هدایت می شود پیشرفت کردند و حاصل آن ایجاد فیبر نوری جهت انتقال اطلاعات بود. در سیستم مخابرات نوری محیط ارتباطی، فضای آزاد و فیبر نوری است و فرکانس حامل حدود 100THZ از طول موج های مرئی تا مادون قرمز می باشد از آنجایی که در فیبر نوری از امواج نوری یا لیزری با فرکانس بسیار بالاتری از مایکرویو استفاده می شود، بنابراین می توان پهنای باند بیشتری را ارسال کرد. پهنای باند بیشتر به معنای ارسال اطلاعات بیشتر یا سرعت بالاتر اطلاعات است. ظرفیت انتقالی فیبر نوری تا چندین هزار برابر کابل مسی است.
تعداد صفحه : 70
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول: کلیات 3
1-1 ) مقدمه 4
2-1 ) سیر تکامل سیستم های مخابرات نوری 4
3-1 ) فیبر نوری 6
4-1 ) مزایا و معایب فیبر نوری 7
5-1 ) کاربرد فیبر نوری 9
1-5-1 ) کاربرد فیبر نوری در حسگرها 10
2-5-1 ) کاربردهای نظامی فیبر نوری 10
3-5-1 ) کاربردهای پزشکی فیبر نوری 10
4-5-1 ) کاربرد فیبر نوری در روشنایی 10
5-5-1 ) کاربرد فیبر نوری در سیستم حفاظت و کنترل پست های فشار قوی 11
6-5-1 ) استفاده از فیبر نوری در فیلد باس خودرو 12
فصل دوم: ادوات فعال نوری 14
1-2 ) مقدمه 15
2-2 ) اصول کار آشکارساز نوری 16
3-2 ) پارامترهای مهم آشکارسازها 17
4-2 ) مواد سازنده آشکارسازها 17
18 PN 1-4-2 ) آشکارساز
18 PIN 2-4-2 ) آشکارساز
19 APD 3-4-2 ) آشکارساز
20 MSM 4-4-2 ) آشکارساز
21 UTC -PD 5-4-2 ) آشکارساز
6-4-2 ) آشکارساز موجبری 22
7-4-2 ) آشکارساز موجبر دوقلو 25
8-4-2 ) معادلات تئوری مود تزویج شده 26
9-4-2 ) به دست آوردن توان نوری در حالت غیر هم فاز بودن موج ها 27
10-4-2 ) به دست آوردن توان نوری در حالت هم فاز بودن موج ها (تشابه موجبرها) 29
5-2 ) اصول عملکرد آشکارساز موجبر دوقلو 30
1-5-2 ) شبیه سازی آشکارساز موجبر دوقلو 32
2-5-2 ) ساختار آشکارساز موجبری دوقلو 33
6-2 ) لیزر 35
1-6-2 ) انواع لیزر 37
2-6-2 ) مواد نیمه هادی در لیزرها 39
فصل سوم مبدل اندازه لکه 40
1-3 ) مقدمه 41
2-3 ) روش های تزویج نور به فیبر نوری 41
1-2-3 ) استفاده از فیبر نوک تیز 41
2-2-3 ) استفاده از لنز 41
3-2-3 ) آرایه فیبر 43
3-3 ) قطر میدان مود 45
4-3 ) تلفات عدم تطابق مود 46
5-3 ) انواع مبدل اندازه لکه 48 .
49 (A 1-5-3 ) مبدل اندازه لکه تک مود یا آدیاباتیک (طبقه
50 (I 2-5-3 ) مبدل اندازه لکه تداخلی یا چند موده (طبقه
50 (I+A 3-5-3 ) مبدل اندازه لکه هیبرید آدیاباتیک/تداخلی (طبقه
50 (A/L 4-5-3 ) مبدل اندازه لکه آدیاباتیک افقی (طبقه
50 (A/T 5-5-3 )مبدل اندازه لکه متقاطع آدیاباتیک (طبقه
51 (A/L+T 6-5-3 ) مبدل اندازه لکه هیبرید آدیاباتیک (طبقه
52 (I/L 7-5-3 ) مبدل اندازه لکه افقی تداخلی (طبقه
53 (I/T 8-5-3 ) مبدل اندازه لکه متقاطع تداخلی (طبقه
53 (I/L+T 9-5-3 ) مبدل اندازه لکه هیبرید تداخلی (طبقه
6-3 ) نتیجه گیری 54
1: پنجره های انتقال فیبر نوری. 5 - شکل 1
2: فیبر نوری. 6 - شکل 1
3: اجزای فیبر نوری. 7 - شکل 1
4: کاربرد فیبر نوری در شبک ههای ارتباطی. 13 - شکل 1
الف) با تابش عمودی، (ب) با تابش جانبی. 19 ) PIN 1: آشکارساز نوری - شکل 2
20 .APD-PD 2: برش عرضی - شکل 2
21 .MSM 3: آشکارساز - شکل 2
21 .UTC -PD :4- شکل 2
5: آشکارساز موجبری مجتمع با موجبر غیر فعال. 23 - شکل 2
6: برش عرضی آشکارساز موجبری. 25 - شکل 2
۷: موجبرهای تزویج شده. 26 ‐ شکل ۲
۸: مسیر عبور نور از موجبر اول. 28 ‐ شکل ۲
۹: عبور توان مابین دو موجبر. 28 ‐ شکل ۲
۱۰ : تغییر توان نوری مابین دو موجبر. 29 ‐ شکل ۲
۱۱ : تزویجگر عمودی. 30 ‐ شکل ۲
12 : شبیه سازی آشکارساز موجبر دوقلو. 32 - شکل 2
13 : منحنی شارش توان. 33 - شکل 2
14 : سطح مقطع طولی آشکارساز موجبر دوقلو. 33 - شکل 2
15 : لیزر. 36 - شکل 2
16 : خروجی پرانرژی لیزر. 36 - شکل 2
17 : ساختمان یک لیزر ساده. 37 - شکل 2
1: انواع فیبر نوک تیز. 42 - شکل 3
2: مجموعه ای از میکرولنزها. 42 - شکل 3
3: مجموعه ای از میکرولنزها، (الف) دایروی، (ب) مربعی، (ج) استوانه ای. 43 - شکل 3
4: آرایه فیبر. 44 - شکل 3
شکل. 44 v 5: برش عرضی فیبر کانال - شکل 3
6: آرایه فیبر هشت کاناله. 44 - شکل 3
7: مفهوم قطر میدان مود. 45 - شکل 3
8: تزویج نور از تراشه به فیبر. 46 - شکل 3
موجبر. 48 MFDy ( ج) ،MFDx 9: (الف) نمودار میدان موجبر، (ب) مقادیر - شکل 3
50 .A/L 10 : مبدل اندازه لکه آدیاباتیک افقی - شکل 3
11 : مبدل اندازه لکه متقاطع آدیاباتیک: (الف) ساختار مدفون، (ب) طرح نواری. 51 - شکل 3
12 : انوع مختلف مبدل اندازه لکه هیبرید آدیاباتیک. 52 - شکل 3
13 : مبدل اندازه لکه افقی تداخلی. 52 - شکل 3
14 : مبدل اندازه لکه متقاطع تداخلی. 53 - شکل 3
15 : شکل تداخلی بعد از فاصله انتشار. 53 - شکل 3
16 : مبدل اندازه لکه هیبرید تداخلی. 54 - شکل
دانلود با لینک مستقیم
سمینار ارشد برق طراحی مدار مجتمع یکپارچه مبدل اندازه لکه و فتودتکتور موجبری بر روی زیر لایه InP در پنجره 1.55μm 
