بخشی از مقاله
چکیده
فیبرهاي نوري که از شیشه ساخته شدهاند، بعنوان محیطی مناسب براي انتقال دادهها با سرعت بالا و تلفات کم شناخته شدهاند.
یکی از قطعات اپتیکی که از فیبر ساخته شده توري براگ و یا به اصطلاح فیبر براگ گریتینگ میباشند.گریتینگها بر اساس تغییرات ضریب شکست ساخته شدهاند. این خاصیت به این مفهوم است که ماده سیلیکا با داپند خاص، وقتی در معرض اشعه ماوراي بنفش قرار میگیرد ضریب شکست آن متناسب با شدت نور تابیده شده تغییر خواهد کرد. در این مقاله به بررسی و مقایسه
جامع ساختارهاي مختلف گریتینگ میپردازیم. ابتدا توضیحی در مورد یکی از نحوههاي ساخت گریتینگهاي فیبري با استفاده از تابش اشعه ماوراي بنفش (side-written) داده میشود. سپس براي گرتینگ ساختارهاي یکنواخت و چرپ تعریف میشود.
معادله کوپلاژ را بدست میآوریم و روش حل این معادلات با استفاده از ماتریس انتقال را توضیح میدهیم، با استفاده از این معادلات به تحلیل هر کدام از ساختارها میپردازیم. تعریفی در مورد پاشندگی ارائه میدهیم و نقش جبران ساز پاشندگی هر کدام از ساختارها بیان میکنیم. و نمودارهاي تاخیر و پاشندگی هرکدام از گریتینگ ها را بدست میآوریم. سپس به بحث در مورد انتخاب مقادیر بهینه براي طراحی گریتینگها میپردازیم. براي گریتینگ یکنواخت با استفاده از تابع انعکاس-طیف گریتینگ، فاز آن را بازسازي میکنیم و نمودار ضربه گریتینگ یکنواخت را بدست میآوریم. در نهایت با توجه به محاسبات و بحثهاي انجام گرفته کاربرد هر کدام از گرتینگ ها را بیان میکنیم.
واژههاي کلیدي: قطعات فیبر نوري، فیبر براگ گریتینگ، فیبر براگ گریتینگ یکنواخت، فیبر براگ گریتینگ چرپ، جبران ساز
پاشندگی،
1
-1 مقدمه:
توريهاي براگ فیبري داراي یک ساختار متناوب هستندکه در اثر تابش یک الگوي تداخلی نور فرابنفش در هسته فبیري نوشته
(ساخته) میشوند. تغییرات ضریب شکست در طول یک فیبر، براساس خاصیت حساسیت به نور تابشی، اساس عملکرد این نوع قطعات گردیده است. ماده سیلیکا وقتی که در معرض اشعه ماوراي بنفش قرار گیرد، ضریب شکست آن متناسب با شدت نور تابیده شده تغییر خواهد کرد یکی از روشهاي ساخت گریتینگها، تداخل سنجی خارجی است. در این روش که توسط ملتز و همکارانش ابداع گردید، بر اساس تمام نگاري استوار است که درآن از تقسیم مستقیم یا غیر مستقیم نور لیزر فرابنفش به دو باریکه جداگانه و سپس ترکیب آنها براي ایجاد نقش تداخلی بر روي فیبر استفاده میکند. نقش تداخلی بطور عرضی در مغزي فیبر نگاشته شده و بدلیل حساسیت سیلیکا درون فیبر به نور فرابنفش، تغییرات تناوبی ضریب شکست در مغزي فیبر متناظر با نقش تداخلی ایجاد میشود.[1] با استفاده از این تکنولوژي ساخت فیبرهاي براگ گریتینگ بسرعت افزایش یافت. پردازش سیگنال در داخل تار و انتخابگري طول موج، اصلی ترین ویژگی ادوات مبتنی بر FBG است. علاوه بر این ساختار تمام تار (گریتینگ) این ادوات، مشکل تزویج بین تار و مدارهاي مجتمع نوري یا ادوات نوري حجیم، و نیز تلفات مربوطه را از میان برمیدارد. مزیت پردازش تمام نوري در این است که ما را از تبدیلات الکتریکی- نوري- الکتریکی بینیاز نموده. و در نتیجه تأخیر پردازش سیگنال و بدنبال آن هزینه کلی سیستم را کاهش میدهد. و نیز خاصیت انتخابگري طول موج نیز منجر به کاهش پیچیدگی و هزینه سیستم میشود.
گریتینگها کلید اصلی ورود به مخابرات نوین بوده و کاربردهاي زیادي در زمینههایی همچون ساخت سنسورهاي فشار و دما، و لیزرهاي نیمه هادي، فیلترهاي نوري، ایجاد سیگنالهاي WDM ، تیون کردن طول موج و جبرانساز پاشندگی دارند. از سال
1995 به بعد، محصولات تجاري گریتینگها وارد بازار جهانی شده است. بر اساس تغییرات ضریب شکست در گریتینگ ها، ساختارهاي مختلفی براي گریتینگ در نظر گرفته شده است که دو ساختار عمده آن گریتینگ یکنواخت و چرپ میباشد.این مقاله سعی دارد با بررسی جامع این ساختارها و کاربرد و نقش آنها در جبران ساز پاشندگی بعنوان منبعی ارزشمند براي پژوهشگران در این زمینه باشد.[2]
-2 نتایج
( 2- 1 تئوري
اختلالات جزئی ضریب شکست نوري باعث میشودکه طیف باریکی از مولفههاي نور تابشی در حال انتشار درون تار که شرط براگ معادله((1 را ارضا میکنند، منعکس شده و بقیه مولفهها بدون تغییر باقی بماند. در این حالت، همه مولفه هاي میـدان بازتابیـده از نقاط مختلف توري هم فاز بوده و به صورت سازنده با هم جمع میشوند و تشکیل یک انعکاس بزرگتر را میدهند.[3]
(1)
که در این معادله neff ، ضریب شکست مؤثر و ، پریودیک گریتینگ میباشند. ساختارهاي گریتینگ ها بر اساس معادله((1 به دو دسته عمده، یکنواخت و چرپ تقسیم میشوند بطوریکه، براي گریتینگهاي براگ یکنواخت((UFBG، ضریب شکست مؤثر neff ) )و ، پریودیک در طول گریتینگ ثابت باقی میماند. و براي یک گریتینگ چرپ (CFBG) در طی تغییرات طول آن، پریود گریتینگ عوض میشود. تغییرات پریود در طول گریتینگ باعث خواهد شد که B در هر نقطه از طول گریتینگ متفاوت از
قسمت دیگر خواهد بود. معادلات (2) و((3 پروفایل ضریب شکست گریتینگ یکنواخت و چرپ را به ترتیب نشان میدهد.
( 2) ( 3 )
2
