عنوان

تولید طیف ابرپیوستار در ناحیه طول‌موجی فروسرخ با استفاده از فیبر بلور فوتونی

IR

۳۹۹۸پ

فارسی

IR

تولید طیف ابرپیوستار در ناحیه طول‌موجی فروسرخ با استفاده از فیبر بلور فوتونی

[پایان‌نامه]

Mid-Infrared Broadband Supercontinuum Generation in Photonic Crystal Fiber

/علی سیدهاشمی

: مهندسی برق

، ۱۳۹۹

۸۵ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی برق- افزاره‌های میکرو و نانوالکترونیک

۱۳۹۹/۰۶/۰۱

صنعتی سهند

با توجه به گسترش کاربردهای الکترونیک نوری در زندگی روزمره، نور غیرخطی بخاطر کاربردهای فراوانی که دارد، توجه پژوهشگران و دانشمندان زیادی را به خود جلب کرده است .فیبرهای نوری به خصوص فیبرهای بلور فوتونی به خاطر داشتن ویژگی‌های منحصر به فرد و درجه آزادی بالا در طراحی، محیطی مناسب برای تولید طیف ابرپیوستار به ارمغان آورده است .استفاده از سیلیکون به منظور تولید طیف ابرپیوستار در ناحیه فروسرخ، بدلیل داشتن جذب بالا مناسب نیست و برای این منظور مواد چالکوجناید بخاطر شفافیت و اثرات غیرخطی بالا در این محدوده طول‌موجی مورد توجه بیشتری قرار گرفته‌اند .طیف ابرپوستار حاصل برهم‌کنش اثرات پاشندگی و غیرخطی است که باعث تولید مولفه‌های بسامدی جدید به هنگام انتشار نور در داخل فیبر یا موجبر نوری می‌شود .معادله حاکم بر انتشار پالس در داخل محیط غیرخطی، معادله کلی شرودینگر غیرخطی است .برای دستیابی به طیف ابرپیوستار پهن‌باند، انتخاب ماده مناسب، طراحی فیبر یا موجبر با پاشندگی نزدیک به صفر و تخت، مدیریت تلفات حبس‌شدگی و کاهش سطح موثر مد دارای اهمیت است .همچنین برای تولید طیف ابرپیوستار در ناحیه فروسرخ لازم است از ماده‌ای با ضریب غیرخطیت و شفافیت بالا استفاده شود .بدلیل جذب ارتعاشی قوی اکثر مولکول‌ها در ناحیه طول‌موجی فروسرخ، تولید طیف ابرپیوستار در این بازه برای شناسایی مولکول‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است .فیبرهای بلورفوتونی بخاطر داشتن مزایای منحصر به فرد مانند درجه آزادی بالا برای کنترل پاشندگی و تلفات، عملکرد تمام‌تک مدی، قابلیت کاهش سطح مد موثر و استفاده از چند نوع ماده در داخل فیبر، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است .طیف ابرپیوستار کاربردهای وسیعی در حوزه‌های مختلف مانند پزشکی، تصویربرداری، منابع نوری و مخابراتی دارد .از اینرو در این پایان‌نامه به بررسی تولید طیف ابرپیوستار در فیبرهای بلور فوتونی با استفاده از مواد چالکوجناید پرداخته شده‌است .سپس، یک ساختار بهینه شده دوپوششی ارائه شده است .از مزایای ساختار ارائه شده می‌توان به منحنی پاشندگی تخت در بازه وسیعی از طول‌موج اشاره کرد .مقدار پاشندگی در طول‌موج پمپ إ m۶/۹ برابر ps/nm.km ۳/۴- است .استفاده از ساختار دوپوششی، سطح مد موثر کم برابر با إm۲ ۱۰/۶۹ در طول‌موج إm۶/۹ و ضریب غیرخطی برابرW -۱m-۱ ۰/۹۳ را بدست داده است .همچنین، عوامل موثر در طیف خروجی ابرپیوستار مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که انتخاب طول‌موج پمپ در مقدار کمینه پاشندگی سرعت گروه مناسب است .دوره زمانی، پیک توان پالس ورودی و طول فیبر به ترتیب برابر با fs ۵۰ ، kW ۱ و cm ۱ در نظر گرفته شده است .طیف خروجی ابرپیوستار ساختار دوپوششی در سطح توان dB ۲۰- از إm۴/۷۳۱ تا إ m۹/۷۰۳ و در سطح توان dB ۸- از إ m۴/۹۶۹ تا إ m۹/۱۱۳ پهن شده است .در این ساختار بخاطر پاشندگی تماما نرمال و نزدیک صفر، طیف خروجی ابرپیوستار تخت، پهن و همدوس شده است .علاوه بر این، یک معیار شایستگی برای مقایسه ساختارهای مختلف براساس طیف خروجی ابرپیوستار ارائه شده است .در معیار شایستگی ارائه شده، تخت و پهن بودن طیف در ناحیه با همدوسی بالا در نظر گرفته شده است که این مشخصات برای کاربردهای مختلف دارای اهمیت است .

m at 8 dB level by applying a low peak power of P=1 kW. The results demonstrated that flat near-zero group velocity dispersion (GVD) in the desired frequency range provides flat-top, broadband, and coherent SCG under the identical conditions for peak power, pulse duration, and propagation length. In the other words, the GVD of the propagation media needs to be tailored to achieve high quality SCG. Also, a figure of merit (FOM) has been introduced for the first time to compare the performance of different structures considering SCG spectra, coherency, and flat-top characteristic. The proposed FOM is independent of the pump pulse and waveguide characteristics and depends only on the output spectra. The proposed FOM is proportional to the bandwidth associated with coherency over 99 divided by the flatness parameter. The flatness parameter shows the deviation of the output spectra from its mean in the above-mentioned bandwidth. High FOMs are highly desired for applications such as optical tomography and spectroscopy.إ m (second clad). For the above-mentioned PCF, SCG spectra with flat-top and high coherency has been realized in a broad bandwidth of 4.14إ m (first clad), and uniform radii for the 4-7 rings which is r4-7=0.45إ m for the 3 inner rings with r1=0.15إ m, gradual radii increment of 1=0.14إ -3.4 ps.(km.nm)-1) has been achieved for the pitch size of =1.2 ~Due to its diverse optical electronics applications in everyday life, nonlinear light has attracted the attention of many researchers and scientists. Optical fibers, especially photonic crystal fibers (PCFs), have provided a suitable environment to produce supercontinuum generation (SCG) due to their unique properties and high degree of design freedom. The SCG is the result of the interaction of dispersion and nonlinear effects, which produces new frequency components when light is propagated inside a fiber or optical waveguide. The general nonlinear Schrodinger equation is governing pulse propagation equation that describe pulse evolution in a nonlinear medium. PCFs provide high degree of freedom to control dispersion and losses, single-mode operation, the ability to reduce the effective mode area, and the use of several materials inside the fiber. To produce a SCG in the Mid-infrared (Mid-IR) region, it is necessary to use materials with high nonlinearity coefficient and transparency. Due to the strong vibrational absorption of most molecules in the Mid-IR region, the production of a supercontinuum generation is of high importance for the identification of molecules. Since silicon possesses high attenuation loss in Mid-IR region, a highly nonlinear and transparent material of chalcogenide have been regarded in recent years. Therefore, in this dissertation, the production of SCG in PCFs using chalcogenides has been investigated. In this article, we systematically investigated the required conditions to obtain broadband, coherent, and flat-top supercontinuum based on dispersion management. We observed that near-zero flattened dispersion in the regarded frequency range leads to broadband and flat-top SCG. In this study, 4 sets of PCFs possessing anomalous, near-zero anomalous, all-normal, and near-zero all-normal dispersion have been regarded. The proposed double clad hexagonal PCFs are comprised of AsSe2 with 7 air hole rings. A flat near-zero dispersion (D

ba

Mid-Infrared Broadband Supercontinuum Generation in Photonic Crystal Fiber

طیف ابرپیوستار

نورغیرخطی

پاشندگی

معادله شرودینگر غیرخطی

چالکوجناید

Supercontinuum Generation, Nonlinear Optics, Dispersion, Nonlinear

طیف ابرپیوستار، نورغیرخطی، پاشندگی، معادله شرودینگر غیرخطی، چالکوجناید

سیدهاشمی، علی

نوری، مینا، استاد راهنما

ایران

20230812

برق ،۱۰۵۸۹ ،۱۳۹۹

ی‌نوتوف‍ رولب‍ ربیف‍ زا ه‌دافتسا اب‍ خ‌رسورف‍ ی‌جومل‌وط ه‌یحان‍ رد راتسویپربا ف‌یط دیلوت‍.pdf

عادی

عادی

3998.pdf

b10589.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۳۹۹۸

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y