بخشی از مقاله
چکیده – مبدل هاي طول موج یکی از اجزاي مهم سیستم هاي مخابرات نوري هستند که می توان به کمک آنها اطلاعات را از یک طول موج به طول موج دیگر انتقال داد. این مقاله به شبیه سازي و طراحی یک مبدل طول موج نوري فاز متقاطع می پردازد. هسته اصلی این مبدل طول موج، یک تداخل سنج ماخ زندر است که در این مقاله به کمک نرم افزار Opti system، جریان بایاس و طول کاواك بازو هاي آن طراحی شده است. همچنین توان نور ورودي براي داشتن حداکثر بازده محاسبه شده است.
-1 مقدمه
مبدل هاي طول موج به عنوان یکی از اجزاي اصلی سیستم هاي مخابراتی نوري محسوب می شوند. کاربرد این مبدل ها شبیه کاربرد سوئیچ هاي مخابراتی در سیستم هاي مخابراتی آنالوگ و دیجیتال است. در حقیقت کار یک مبدل طول موج آن است که اطلاعات را از یک سیگنال نوري با طول موج λs به یک سیگنال دیگر با طول موج λp منتقل کند. در سالهاي اخیر تحقیقات فراوانی بر روي انواع مبدل هاي طول موج که به روش تمام نوري کار می کنند،انجام شده است. زیرا این مبدل ها داراي سرعت تبدیل بیشتر ، بازده تبدیل بالاتر، نویز کمتر و مزایاي دیگري نسبت به انواع الکترواپتیکی خود هستند.[1]
چند روش اصلی براي این نوع مبدل ها وجود دارد که از آنجمله می توان به روش بهره متقاطع [2]و[3]، روش فاز متقاطع[7]-[4] و روش آمیختگی طول موجی[8] اشاره کرد. آنچه در تمام این روش ها مشترك است، استفاده از اثرات غیرخطی محیط هاي انتقال اطلاعات است. براي افزایش اثرات غیرخطی محیط روش هایی موجود است که پرکاربردترین آن استفاده از تقویت کننده هاي- نوري نیمه هادي - Semi conductor optical - amplifier یا به اختصار SOA ها است. زیرا SOA ها داراي مزایاي زیادي نظیر کوچک بودن ابعاد، تقویت کنندگی ذاتی و توانایی عمل با توان هاي کم نوري هستند. در بین روش هاي تبدیل، روش فاز متقاطع - cross یا به اختصار XPM یکی از پرکاربرد ترین روش هاست. در این مقاله ابتدا روش کلی تبدیل طول موج با استفاده از تکنیک فاز متقاطع بررسی می شود و سپس یک مبدل طول موج فاز متقاطع شبیه سازي می گردد.
-2 روش تبدیل طول موج با تکنیک فاز متقاطع
در این شکل سیگنال اطلاعات وارد یکی از بازوهاي تداخل سنج ماخ زندرمی شود. درSOA ها، ضریب شکست محیط فعال بستگی به چگالی حاملها دارد. وقتی نور ورودي، وارد محیط فعال میشود چگالی حاملها را میکاهد که این کاهش به دلیل گسیل القایی حاملها صورت میگیرد. در نتیجه چگالی حاملها مدوله میشوند و به تبع آن ضریب شکست محیط نیز مدوله میشود.سپس سیگنال پروب با طول موج مورد نظر براي تبدیل، وارد دو شاخه تداخل سنج می گردد. مدولاسیون ضریب شکست محیط باعث میگردد که فاز سیگنال پروب یا همان موج هدف نیز مدوله گردد.
-3 نرم افزار Opti System
نرم افزار Opti system، یکی از نرم افزارهاي مطرح در زمینه طراحی سیستم هاي مخابراتی نوري می باشد. این نرم افزار با داشتن یک مجموعه کامل از المان هاي سیستم هاي مخابراتی نوري عملا کار را براي طراحی، آزمایش و بهینه سازي سیستم هاي مخابراتی بسیار راحت کرده است. همچنین قابلیت اتصال این نرم افزار به نرم افزار Matlab عملا بر کاربردهاي این نرم افزار افزوده است.[10] در این مقاله ما با استفاده از المان هاي این نرم افزار یک سیستم مبدل طول موج با تکنیک فاز متقاطع طراحی می نماییم.
-4 روش طراحی سیستم مبدل طول موج
براي طراحی یک مبدل طول موج هدف آن است که اطلاعات ارسالی بدون کمترین تغییر از یک طو ل موج به طول موج دیگر منتقل شوند. به عبارت دیگر هدف نهای ی آن است که هنگام ورود سیگنال اطلاعات به سیستم، چنانچه سیگنال 1 وارد تداخل سنج شد، خروجی سیستم نیز 1 باشد و اگر سیگنال 0 وارد شد، خروجی نیز 0 باشد تا اطلاعات بدون معکوس شدن به طول موج مقصد منتقل گردد.
