عنوان

مدل سازی تولید سیگنال های مختلط توسط لیزرهای نیمه هادی

Number

پ۲۵۷۲۱

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مدل سازی تولید سیگنال های مختلط توسط لیزرهای نیمه هادی

First Statement of Responsibility

سیده لادن طالبزاده

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق وکامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۰۹ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی برق و الکترونیک گرایش افزاره های میکرو و نانوالکترونیک

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۲۹

Text of Note

به دلیل افزایش تقاضا برای انتقال اطلاعات با ظرفیت بالا، افزایش کاربردهای فوتونیکی ازجمله مخابرات نوری با سرعت انتقال داده بالا، مدارات مجتمع فوتونیکی و ... افزایش سرعت مدولاسیون یکی از موضوعات مهم در حوزه مخابرات نوری و فوتونیک محسوب می¬شود. در این پایان¬نامه به بررسی روش تولید سیگنال مختلط نوری به کمک لیزرهای قفل تزریقی نوری (OIL) پرداخته و عملکرد این لیزرها و وابستگی آن¬ها را به دو پارامتر مهم قفل تزریقی نوری، یعنی نسبت تزریق و فرکانس ناتنظیمی بررسی می¬کنیم. در ادمه به کاربرد سیگنال مختلط نوری ایجاد شده در مدولاسیون دیجیتال QAM و PSK می¬پردازیم. همچنین معادلات نرخ، خروجی¬های وضعیت پایدار، محدوده قفل-شدگی، تابع تبدیل، پاسخ فرکانسی و ناحیه سیگنال مختلط تولیدی متناظر در لیزرهای OIL را به طور کامل بررسی خواهیم کرد. در این بخش با توجه به نتایج به¬دست آمده درمی¬یابیم که هر چه نسبت تزریق قوی¬تر و فرکانس ناتنظیمی منفی و بزرگتر باشد( در کاربرد مخابراتی مطرح شده)، به افزایش سرعت و بهبود کیفیت مدولاسیون منجر خواهد شد. همچنین تأثیر پارامتر فاکتور افزایش پهنای خط(α) در محدوده قفل¬شدگی و ناحیه سیگنال مختلط قابل دسترسی بررسی می¬شود. در ادامه به تحلیل پاسخ فرکانسی سیستم و پهنای باند حاصل شده به ازای ثابت نگه داشتن پارامترها و تغییر یک پارامتر می¬پردازیم تا تأثیر هر کدام از آن¬ها بر پاسخ فرکانسی سیستم مشخص شود. در این بخش در می¬یابیم که با تنظیم مناسب پارامترهای اساسی از جمله نسبت تزریق، فرکانس ناتنظیمی، جریان بایاس DC لیزر پیرو و پارامتر α چه تغییراتی می¬تواند بر روی پاسخ فرکانسی و پهنای باند ایجاد شود. سپس با توجه به مطالب مطرح شده در مراجع، خواهیم دانست که استفاده از محدوده فرکانسی ناتنظیمی منفی، با پهنای باند نسبتاً کمی همراه است، به این منظور در ادامه به طراحی لیزرهای OIL متوالی¬شده پرداخته و معادلات نرخ، تابع تبدیل، محدوده قفل¬شدگی و ناحیه سیگنال مختلط نوری تولیدی متناظر با آن را با محاسبات تئوری به¬دست آورده و پهنای باند ۶/۲۱ گیگاهرتز با نسبت تزریق ۱۰ دسی¬بل، مقدار α برابر ۲ در طبقه اول و مقدار α برابر ۵/۱ در طبقه دوم و تنظیم مناسب برای فرکانس های ناتنظیمی در دو طبقه (۵۰- گیگاهرتز برای طبقه اول و ۱۰۰- گیگاهرتز برای طبقه دوم)، و همچنین پهنای باند ۴۶ گیگاهرتز با نسبت تزریق ۱۵دسی¬بل با تنظیمات گفته شده، حاصل شد. به¬علاوه افزایش بهره نیز در پاسخ فرکانسی سیستم مشاهده گردیده شد. همچنین با استفاده از لیزرهای OIL متوالی¬شده با تنظیمات مذکور، ناحیه سیگنال مختلط تولیدی توسط این سیستم افزایش یافته است که سبب افزایش سرعت و کیفیت مدولاسیون مختلط دیجیتال خواهد شد.

Text of Note

The increasing demands for high-capacity data transmission and photonic applications such as high-speed optical communication, photonic integrated circuits, etc. have made increasing modulation speed a critical issue in optical communication and photonics. This thesis examines a method for generating complex signals using optical injection-locked semiconductor laser (OIL) and analyzes its performance as well as checking the dependence of two significant parameters, injection ratio and detuning frequency. We then consider the application of generated optical complex signals in complex modulation such as QAM and PSK. In a second step, we analyze in detail rate equations, steady-state outputs, locking range, transfer functions, frequency response, and corresponding complex signal areas in OIL lasers. By using strong injection ratios and large negative detuning frequencies (for related communication applications), we can figure out how the modulation speed and modulation quality can be improved. Furthermore, the consequences of the linewidth enhancement factor (α) have been studied on the locking range and achievable area in complex signals. Our next step is to analyze the frequency response and bandwidth by fixing important parameters while sweeping one for a better understanding of side effects in frequency response. We can conclude that, with appropriate tuning in basic parameters such as injection ratio, detuning frequency, DC bias current of slave laser and α, how much effect can be achieved in frequency response of the system. From reviewed references, we would understand that using the negative detuning frequency range comes with relatively small bandwidth, hence, we determine to design the cascaded injection-locked semiconductor laser and we theoretically obtain the rate equations, transfer function, frequency response, locking range and corresponding optical complex area for the new cascaded system, and with suitable controls for detuning frequency in each stage (-50GHz detuning frequency for the first stage, and -100GHz for the second stage), in the maximum permissible injection ratio, 10 dB, and α equals to 2 for the first stage and α equals to 1.5 for the second stage , we can increase the bandwidth and achieve the 21.6 GHz value and the gain of the system has been increased too. Likewise for the 15 dB injection ratio, we can achieve the 46 GHz bandwidth. Also, with using cascaded OIL in mentioned tuning, the output signal area can be increased, which leads to a higher modulation quality and faster modulation speed.

Variant Title

Modeling of Complex Signal Generation using Semiconductor Laser

Entry Element

طالبزاد‏

Part of Name Other than Entry Element

‏ سیده لادن

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏یدی پور

Part of Name Other than Entry Element

‏ رضا

Dates

استاد راهنما

Entry Element

‏ تبریز