طراحی و شبیه سازی سوییچ نوری بهینه، مبتنی بر ادوات فوتونیک­کریستالی غیر­خطی

چکیده

سوییچ نوری فوتونیک‌کریستالی با پاسخ زمانی فوق سریع و انرژی مصرفی پایین امکان بهره برداری از پهنای باند بیشتر در شبکه های مخابرات فیبر نوری را به ما می­دهد. در این پایان نامه با استفاده از فوتونیک­کریستال دو بعدی یک سوییچ تمام نوری بهینه با هدف بدست آوردن سرعت سوییچ زنی بالا و توان تلفاتی کم پیشنهاد شده است. در محاسبات ساختار باند فوتونی و تحلیل مود نقص، از روش بست امواج تخت و جهت بررسی منحنی توان و زمان سوییچ زنی، روش تفاضل متناهی در حوزه زمان استفاده شده است. برای طراحی بهینه ساختار فوتونیک‌کریستالی، از نمودار نقشه شکاف باند فوتونی که تابعی از چند پارامتر مهم طراحی است، بهره برده­ایم. ساختار سوییچ مبتنی بر فوتونیک­کریستال مربعی با میله ­ هایی از جنس SiGe با ضریب شکست خطی ، در بستری از هوا می­باشد. در این طراحی ثابت شبکه و شعاع میله­ها بدست آمده است. عمل سوییچ ­ زنی مبتنی­بر تغییر ضریب شکست غیرخطی، در اثر افزایش شدت نور ورودی صورت می­پذیرد، برای استفاده از این خاصیت، از ماده پلیمری با ضریب شکست غیرخطی کِر بالا ( ) استفاده شده است .روش طراحی سوییچ در اینجا مبتنی­بر ماخ زنر متقارن می­باشد و جهت بدست آوردن بیشینه توان انتقالی کلیه ادوات به کار رفته همانند خم و شکافنده بهینه شده است. در ابتدا سوییچ ماخ زنر1 × 1 طراحی شده است، که شدت نور لازم برای سوییچ زنی آن ( )7 می­باشد. در ادامه برای از بین بردن مود حلقه ماخ زندر متقارن، یک کوپلر مستقیم طراحی شده که با استفاده از کوپلر مستقیم و ماخ زندر متقارن یک ساختار سوییچ 2 × 1 پیشنهاد شده که شدت نور لازم برای سوییچ­زنی آن ( )11 می­باشد. در پایان ساختار سوییچ تمام نوری 2×2 طراحی شده است که تغییر فاز لازم برای سوییچ زنی به ازای ورودی ( )6.5 رخ می­دهد. این سوییچ­ها قابل مجتمع شدن در مداراهای مجتمع نوری می­باشند و همچنین در شبکه­های WDM ­کاربرد دارند .

دانشجو : آرش علیزاده وندچالی

استاد راهنما : دکتر شهرام محمد نژاد

هیات داوری: دکتر سعید علیائی ؛ دکتر ستار میرزاکوچکی؛ دکتر علی صدر

تاریخ دفاع: چهار شنبه 11/12/89 ساعت: 15

محل: کلاس305دانشکده برق