بخشی از مقاله
چکیده
تقویتکننده های فیبر نوری آغشته به نقطه های کوانتومی - - QDDFA ابزار مناسبی برای استفاده در سیستم های تسهیم طول موچی متراکم - DWDM - در شبکه های مخابرات اپتیکی شناخته می شوند. در سیستم های - DWDM - اثر اشباع باعث اثر همشنوایی بین سیگنال های مختلف می شود. در این مقاله استفاده از یک پس خوران خارجی، جهت کاهش تغییر بهره ی سیگنال زنده هنگام قطع و وصل شدن دیگر سیگنال ها پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی تأیید کنندهی این مطلب است که در حضور سیگنال لیزر تغییر بهره به میزان چشمگیری کاهش یافته است.
کلید واژه- پسخوران، تقویتکنندهی فیبر نوری، نقطهی کوانتومی، همشنوایی. کد 060.0060 - PACS
-1 مقدمه
تقویت کنندههای فیبر نوری در شبکههایDWDM کاربرد فراوانی دارد. محققان برای غلبه بر محدود بودن پهنای باند در تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به عناصر کمیاب خاکی و کم بودن مقدار بهره در تقویت کننده های رامان به سراغ اتمهای مهندسی شده رفتند. در نقطههای کوانتومی - - QD با محبس قوی، پهنای باند به طرز بارزی به ابعاد QD بستگی دارد.[1] با افزایش شعاع بوهر نسبت به اندازه بلوری نیمه هادی ها اثرات محبس قویتری شاهد خواهیم بود.[1] در مرجع[2] معادلات آهنگ و انتشار در تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به نقطه های کوانتومی در محیط غیرهمگن استخراج شده است.در شبکههای WDM، در لحظهای امکان دارد تعداد فراوانی سیگنال به یکباره به فیبر اضافه و یا از آن کم شوند.
اما با توجه به اینکه تقویت کنندهها در حالت اشباع به سر میبرند در نتیجه توان کل در فیبر مقدار ثابتی است و با اضافه و کم شدن تعداد سیگنالها، این توان اضافه و یا کم شده روی بقیهی سیگنالها تقسیم میشود و در نتیجه به تغییر ناگهانی و اغلب زیاد روی توان سیگنالهای باقیمانده که به عنوان سیگنال زنده از آنها یاد میشود، منجر میشود.[3]این تغییر در اندازهی توان سیگنالهای زنده به پدیدهی همشنوایی معروف است. در این مقاله تثبیت بهره در تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به نقطههای کوانتومی مورد مطالعه قرار گرفته است. در بخش اول به نحو ه ی استفاده از سیستم پسخوران نوری و ایجاد سیگنال نوسانی در تقویت کننده می پردازیم. در ادامه به مدل سازی استفاده از سیستم پس خوران نوری و تبدیل معادلات مشتق جزیی به معمولی پرداخته و در نهایت به بیان نتایج میپردازیم.
-2 استفاده از پسخوران نوری:
برای از بین بردن مشکل همشنوایی، از یک یا چند سیگنال نوسانی در داخل محیط فعال فیبر که به عنوان حلقهی لیزر عمل میکند، استفاده میشود. بررسی تجربی این تکنیک در مرجع [4] برای تقویت کنندههای پرکاربرد آغشته به اربیوم انجام شده است. همانطور که در شکل 2-5 آمده است، میتوان با استفاده از جفتکنندهها و پالایههایی که در نقاط آغازین و پایانی تقویت کننده قرار داده شدهاند، یک یا چند طول موج برگزید و با استفاده از ضریب پس خوران مناسب، این طول موجها را به داخل کاواک فیبر برگرداند.[3] در این موقعیت این سیگنالها همانند سیگنالی که در محیط فعال لیزر قرار گرفته و مدام در حال رفت و برگشت هست، تقویت می-شوند.
سیگنالهای نوسانی با طول موج خاص، وارونی جمعیت در پیرامون خود را تثبیت میکنند. به این معنی که درصد بالایی از وارونی جمعیت را در اختیار میگیرند و به این ترتیب تعداد جمعیت وارونی که در اختیار سیگنالهای تقویتشونده قرار میگیرد کمتر میشود. در نتیجه در رقابت بین این سیگنالها، هیچ سیگنالی برندهی قاطعی نخواهد بود و تغییرات توان ناشی از اضافه یا کم شدن تعداد سیگنالها کاهش خواهد یافت. حال نظر به میزان نزدیکی لیزر به سیگنال تقویتی، مقدار ضریب پس خوران یا تعداد سیگنالهای نوسانی، میتوان این کاهش همشنوایی را تنظیم کرد.اگر Pl 0,t و Pl L ,t را به ترتیب مقدار توان لیزر درنقاط ابتدایی و انتهایی فیبر در نظر بگیریم رابطهی بیان میکند که در هر لحظه ضریبی از توان خروجی لیزر توسط یک پس خوران مثبت با ضریب f به ورودی فرستاده میشود. با این کار میتوان یک حلقهی لیزر ایجاد کرد.
-1-2 مدلسازی برای معادلات آهنگ وانتشار
در مرجع [2]معادلات آهنگ و انتشار در محیط غیر همگن و برای یک مدل دو ترازه استخراج شده است. معادلات استخراج شده یک سری معادلات دیفرانسیل مشتقات جزیی - - PDE ناشمارا محسوب میشوند.>2@
در این مقاله قصد داریم به کمک میانگینگیری مکانی، شکستن بازهی انتگرالگیری به مقادیر محدود و استفاده از ضریب پس خوران، این معادلات را به یک سری معادلات دیفرانسیل معمولی - - ODE شمارا تبدیل کنیم. برای از میان برداشتن مشتق مکانی از روش میانگینگیری مکانی استفاده میکنیم. برای یک تابع - f - z , t داریم:
-3 بررسی نتایج
در حالت اول که مورد بررسی قرار خواهد گرفت فرض بر این است که در مرحلهی اول زمانی یک سیگنال زنده و پمپ در فیبر وجود دارد. در مرحلهی دوم زمانی که در s 10-7 قرار داده شده است، سیگنال قطع/ وصل شونده با توان بالا یعنی 40 برابر توان سیگنال زنده به سیستم اضافه می-شود. هنگامی که میگوییم سیگنال با توان 40 برابر، مانند این است که 40 سیگنال با توان مشابه سیگنال زنده به سیستم اضافه شود. در مرحلهی سوم زمانی - - 2×10-7 s نیز همانند مرحلهی اول تنها سیگنال زنده و پمپ حضور دارند و سیگنالهای قطع/ وصل شونده حضور ندارند.در شکل 2، رفتار زمانی سیگنال زنده در طول موج nm ًًٌّ s1 با توان اولیه ی 0/1 w، در حضور و غیاب سیگنال قطع/ وصلشونده با طول موج ×nmًٌِّ s 2 و توان اولیه ی 4 wرا مشاهده می-کنیم سیگنال زنده و قطع/ وصل شونده در مرحلهی دوم زمانی با همدیگر بر سر تصاحب وارونی جمعیت که قبل از
