فهرست مطالب
چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1
فصل اول: مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
1-1مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..3
1-2 بیان مسأله……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3
1-3 فرضیهها………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….6
1-4 اهداف تحقیق …………………………………………………………………………………………………………………………………………………6
1-5 بهرهوران ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6
1-6 جنبه نوآوری…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6
1-7 روش کار ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….7
فصل دوم:مبانی تئوری……………………………………………………………………………………………………………………………………………..8
2-1 لیزر………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..9
2-2 اصول اساسی لیزر………………………………………………………………………………………………………………………………………….11
2-2-1 جذب وگسیل تشعشع………………………………………………………………………………………………………………………………..11
2-2-2 روابط انیشتین و مفهوم وارونگی جمعیت……………………………………………………………………………………………………..13
2-3 لیزر نیمهرسانا………………………………………………………………………………………………………………………………………………..16
2-3-1 اصول ساخت لیزر نیمهرسانا ………………………………………………………………………………………………………………………17
2-3-2 انواع لیزر نیمهرسانا…………………………………………………………………………………………………………………………………….18
2-3-3 مقایسه لیزر نیمهرسانا با سایر لیزرها……………………………………………………………………………………………………………..18
2-3-4 کاربرد لیزر نیمهرسانا………………………………………………………………………………………………………………………………….19
2-4 لیزرهای تک فرکانسی…………………………………………………………………………………………………………………………………….19
2-5 لیزرهای پسخور گسترده (DFB)……………………………………………………………………………………………………………………20
2-5-1 لیزرDFB، Purely Index-Coupled ……………………………………………………………………………….24
2-5-2 لیزر DFB، mixed-couple…………………………………………………………………………………………………25
2-5-3 لیزر DFB ،Loss-Coupled یا Gain- Coupled………………………………………………………………………26
2-6 بررسی کارهای انجام شده در زمینه لیزر DFB ………………………………………………………………………………………………..28
فصلسوم :لیزر فیدبک گسترده………………………………………………………………………………………………………………………………..58
3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….59
3-2 لیزرهای دیودی……………………………………………………………………………………………………………………………………………..60
3-3 مدل بوهر برای اتم هیدرژن…………………………………………………………………………………………………………………………….61
3-4جذب و انتشار نور………………………………………………………………………………………………………………………………………….63
3-4-1تابش خودبخود…………………………………………………………………………………………………………………………………………..64
3-4-2 تابش تحریک شده……………………………………………………………………………………………………………………………………..65
3-5 لیزر DFB ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………66
3-6 معادلات موج کوپل شده در لیزر DFB …………………………………………………………………………………………………………..69
فصل چهارم:شبیه سازی لیزرهای با فیدبک توزیع شده………………………………………………………………………………………………74
4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..75
4-2 شبیه سازی لیزرهای نیمههادی معمولی……………………………………………………………………………………………………………..75
4-2-1 مدلهای فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………………………………..76
4-2-1-1 تعیین بهرهی نوری…………………………………………………………………………………………………………………………………78
4-2-1-2 تابش تحریک شده…………………………………………………………………………………………………………………………………79
4-2-1-3 اثر اشباع بهره………………………………………………………………………………………………………………………………………..79
4-3 تکنیک های حل…………………………………………………………………………………………………………………………………………….80
4-4 تعیین شبیه سازی لیزر…………………………………………………………………………………………………………………………………….80
4-5 پارامترهای دستور LASER …………………………………………………………………………………………………………………………..80
4-6 پارامترهای عددی…………………………………………………………………………………………………………………………………………..81
4-7 شبیه سازی لیزر هدایت بهره……………………………………………………………………………………………………………………………82
4-8 شبیه سازی لیزر هدایت ضریب شکست……………………………………………………………………………………………………………85
4-9 طراحی و شبیه سازی لیزر DFB …………………………………………………………………………………………………………………….87
فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………….95
5-1 نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….96
5-2 پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….97
پیوستها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..98
پیوست(1)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………98
پیوست (2)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..100
پیوست(3)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….102
پیوست(4)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….103
پیوست(5)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….104
مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..106
فهرست شکلها
شکل(2-1)فرایند جذب(الف)، گسیل خودبخودی (ب) و گسیل القایی(ج)………………………………………………………………….12
شکل(2-2)شمای کلی یک لیزر DFB و یک لیزر DBR ، ضریب انعکاسهای متفاوت طرفین ناحیه خراشیده عامل ایجاد یک ضریب شکست متناوب بوده که این در واقع نمایش اثر پسخور توزیع شده است. ناحیه هاشور خورده نمایشگر قسمتی از افزاره است که دارای بهره میباشد…………………………………………………………………………………………………………………………..22
شکل(2-3) سطح مقطع یک موجبر یا منعکس کننده براگ و چگونگی انعکاس…………………………………………………………….23
شکل(2-4) دیاگرام شماتیک لیزر نیمهرسانای DFB، purely Index-Coupled…………………………………………………………24
شکل(2-5) دیاگرام شماتیک لیزر نیمهرسانای DFB، Mixed-couple ……………………………………………………………..25
شکل(2-6) دیاگرام شماتیک لیزر نیمهرسانای DFB، Purely Gain-Couple…………………………………………………………….26
شکل(2-7) دیاگرام شماتیک لیزر نیمهرسانای DFB، Purely loss-Couple ……………………………………………………………27
شکل(2-8)مدار مجتمع نوری غشاء لیزر………………………………………………………………………………………………………………….29
شکل (2-9)لیزر LCI-DFB با گریتینگ سطحی………………………………………………………………………………………………………30
شکل (2-10)انواع لیزر پیشنهادی جهت تحقق غشاء LCI ………………………………………………………………………………………..30
شکل(2-11)غشاء لیزر LCI-DFB با عمق هسته (d) 450 نانومتر ……………………………………………………………………………31
شکل (2-12) منحنی پاسخ بر حسب فرکانس ………………………………………………………………………………………………………….32
شکل (2-13)(الف) شماتیکی از تطبیق امپدانس RF در لیزر MI-DFB با استفاده از خط مایکرو استریپ متعارف و تطبیق مقاومت50 اهمی، (ب) معادل مداری شکل الف، (ج) محاسبه پاسخ فرکانسی (پارامترS-) برای قسمت الف با استفاده از شبیه ساز مدار مایکروویو………………………………………………………………………………………………………………………………………………33
شکل (2-14)(الف) شماتیکی از تطبیق امپدانس RF در لیزر MI-DFB با استفاده از خط مایکرو استریپ ویژه طراحی شده و تطبیق مقاومت50 اهمی، (ب) معادل مداری شکل الف، (ج) محاسبه پاسخ فرکانسی (پارامترS-) برای قسمت الف با استفاده از شبیه ساز مدار مایکروویو ………………………………………………………………………………………………………………………………………34
شکل(2-15)اندازهگیری شیب بازده در یک لیزر DFB مستقل …………………………………………………………………………………..35
شکل (2-16)ویژگیهای RIN در یک لیزر DFB مستقل ………………………………………………………………………………………..36
شکل(2-17)منحنی از OSRN به عنوان تابعی از توان ورودی به تقویت کننده توان ……………………………………………………37
شکل (2-18)تکامل شکل طیفی لیزDFB با افزایش جریان بایاس……………………………………………………………………………..39
شکل(2-19)پاسخ توان در ناحیه آستانه …………………………………………………………………………………………………………………..40
شکل (2-20)پهنای خط FWHM به جریان بایاس ………………………………………………………………………………………………….41
شکل(2-21)پهنای خط FWHM به معکوس توان نوری اطراف ناحیه آستانه برای هر دو لیزر……………………………………….41
شکل (2-22)منطقه بالای آستانه……………………………………………………………………………………………………………………………..42
شکل (2-23)وابستگی دما به استاتیک ER برای دستگاه A1 از 0 تا 85 درجه سانتیگراد……………………………………………….43
شکل (2-24)وابستگی دما به استاتیک ER برای دستگاه A2 از 0 تا 85 درجه سانتیگراد……………………………………………….44
شکل (2-25)وابستگی دما به ER دینامیکی……………………………………………………………………………………………………………..44
شکل(2-26)طیف توان فوق آستانه سطح گسیل و لبه گسیل لیزر DFB با گریتینگ مرتبه دوم و دورهی کاری 25%…………45
شکل(2-27)طیف توان فوق آستانه سطح گسیل و لبه گسیل لیزر DFB با گریتینگ مرتبه دوم و دورهی کاری 75%…………46
شکل(2-28)لیزر DFB با دورهی کاری 25%……………………………………………………………………………………………………………46
شکل(2-29)لیزر DFB با دورهی کاری 75%……………………………………………………………………………………………………………47
شکل(2-30)طیف لیزینگ EML در 25 درجه سانتیگراد………………………………………………………………………………………….48
شکل(2-31)ویژگیهای SER از 15- تا 80 درجه سانتیگراد…………………………………………………………………………………….48
شکل(2-32)پاسخ الکترونوری (E/O) سیگنال کوچک……………………………………………………………………………………………..49
شکل(2-33)عملکرد BER برای BTB و انتقال 2کیلومتر در 15-، 25 و 80 درجه سانتیگراد……………………………………….49
شکل(2-34)تغییرات فرکانس نوسان آرامش در جریان بایاس……………………………………………………………………………………..51
شکل(2-35)نمودار اندازه و فاز، تابع انتقال یک لیزر بدون فیدبک برای مقادیر مختلف جریان………………………………………..52
شکل(2-36)نمودار اندازه و فاز، تابع انتقال یک لیزر با حلقه بازخورد برای جریانهای مختلف………………………………………52
شکل(2-37 )ویژگیهای خروجی فیبر در یک ماژول لیزر DFB 1064 نانومتر (الف) نور خروجی و ولتاژ (ب) طیف موج پیوسته ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..54
شکل(2-38)ویژگیهای خروجی فیبر……………………………………………………………………………………………………………………..54
شکل(2-39)عملکرد 50-ps پالس برای (الف) شکل تقویت پالس و(ب) طیف مدولاسیون بدست آمده توسط ماژول یکپارچه DFB/SOA با مدولاسیون همزمان…………………………………………………………………………………………………………………………55
شکل(2-40)ویژگیهای توان جریان در جاذبهای گرمایی متفاوت.پیوست داخل شکل: شکل موج تراکم جریان آستانه نسبت به درجه حرارت………………………………………………………………………………………………………………………………………….56
شکل(3-1)مدل اتمی بوهر……………………………………………………………………………………………………………………………………..62
شکل(3-2)فرایند جذب ،یک فوتون جذب میشود و یک جفت الکترون –حفره ایجاد میشود………………………………………63
شکل(3-3)تابش خودبخود…………………………………………………………………………………………………………………………………….65
شکل(3-4)تابش تحریک شده (یک فوتون یک جفت الکترون- حفره را تحریک میکند و فوتونی ایجاد میکند که دقیقا مشابه فوتون تابش شده است)………………………………………………………………………………………………………………………………..66
شکل(3-5)ساختار لیزر DFB ………………………………………………………………………………………………………………………………………….67
شکل(3-6)ایجاد موج در ساختار لیزر برای تشکیل آینه …………………………………………………………………………………………..67
شکل(3-7)پروفایل بهره، تلفات و طیف لیزر معمولی و لیزر DFB …………………………………………………………………………..69
شکل(3-8)لایه های چند دی الکتریک برای نشان دادن اختلال ضریب شکست……………………………………………………………70
شکل(3-9)مدل ساده ای برای توضیح شرایط براگ در یک موجبر پریودیک………………………………………………………………..71
شکل (3-10)ساختارهای مختلف برای گریتینگ……………………………………………………………………………………………………….73
شکل(4-1)ساختار لیزر هدایت بهره ……………………………………………………………………………………………………………………….82
شکل (4-2)نتایج شبیه سازی لیزر هدایت بهره………………………………………………………………………………………………………….83
شکل(4-3)توان خروجی نوری بر حسب جریان لیزر………………………………………………………………………………………………..84
شکل(4-4)ساختار لیزر هدایت ضریب شکست………………………………………………………………………………………………………..85
شکل(4-5)توان خروجی لیزر هدایت ضریب شکست بر حسب لتاژ آند (الف) و جریان آند (ب)………………………………….86
شکل(4-6)توان خروجی لیزر هدایت ضریب شکست به ازای لایه ی فعال In0.65Ga0.35As0.23P0.77……………………………..87
شکل(4-7)ساختار لیزر DFB………………………………………………………………………………………………………………………………..88
شکل(4-8)نمودار ولتاژ-توان لیزر DFB با دقت بالا…………………………………………………………………………………………………89
شکل(4-9)نمودار ولتاژ-توان لیزر DFB………………………………………………………………………………………………………………….89
شکل(4-10)نمودار ولتاژ-جریان…………………………………………………………………………………………………………………………….90
شکل(4-11)نمودار توان نوری مود اصلی و مودهای مرتبه بالاتر…………………………………………………………………………………91
شکل(4-12)نمودار پاسخ فرکانسی لیزر DFB………………………………………………………………………………………………………….92
شکل(4-13)جزئیات ساختار فیدبک مورد بررسی در لیزر DFB………………………………………………………………………………..92
شکل(4-14)نتایج شبیه سازی DFB به ازای عمق 55نانومتر………………………………………………………………………………………93
شکل(4-15)نمودار زمانی لیزر معمولی(الف)، لیزر DFB معمولی(ب) و DFB پیشنهادی (ج)……………………………………..94
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.