سمینار برق طراحی مدار مجتمع یكپارچه مبدل اندازه لكه و فتودتكتور موجبری

سمینار برق طراحی مدار مجتمع یكپارچه مبدل اندازه لكه و فتودتكتور موجبری

لطفا از این پروژه در راستای تکمیل تحقیقات خود و در صورت کپی برداری با ذکر منبع استفاده نمایید.

چکیده:

در این پایان نامه، طراحی و شبیه سازی مبدل اندازه لکه مبتنی بر مواد InP/InGaAsP در پنجره طول موج 1.55μm ارائه شده است. در ابتدا ساختار و عملکرد ادوات فعال و غیرفعال نوری که دارای قابلیت مجتمع سازی با مبدل اندازه لکه هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. سپس طراحی یک مبدل اندازه لکه هیبرید بر پایه دو نوع تیپر افقی و عمودی به طول 2.2mm و 1.5mm و عرض ورودی 2μm و 10μm، برای ایجاد مود اصلی خروجی با پهنای پرتو گوسی 10μm*5μm بر روی زیرلایه n++-InP انجام شده است. برای اینکه بتوان ادوات فعال را در فرکانس های بالاتر از 10GHz با یکدیگر مجتمع سازی نمود نیاز به زیرلایه نیمه عایقی InP(SI-InP می باشد، لذا برای طراحی مبدل اندازه لکه بر روی زیرلایه SI-InP، بر اساس مفهوم ساختار ARROW، نوع و ضخامت لایه های ساختار مشخص گردیده و در دو سطح مقطع طولی و عرضی مبدل در نرم افزارهای COMSOL و OPTIWAVE شبیه سازی انجام شده است. پس از انجام کلیه شبیه سازی ها برای طول های مختلف تیپر و بررسی نمودارهای حاصل از تغییرات ضریب شکست و ضخامت های مختلف لایه های مبدل، ساختار بهینه ای با تلفات تزویج کمتر از 1dB ایجاد شد. در انتها، قابلیت مجتمع سازی مبدل با ادوات نوری همچون آشکارساز و لیزر توسط نرم افزار OPTIWAVE مورد بررسی قرار گرفته است.

مقدمه

رشد سریع مخابرات نوری، نیاز به مجتمع سازی ادوات فوتونیکی بر روی یک تراشه جهت افزایش سرعت و کاهش هزینه بسته بندی را افزایش داده است . تزویج مؤثر همراه با تلفات کم از فیبر نوری به تراشه و بالعکس بخش عمده ای از هزینه ساخت و بسته بندی مدار مجتمع نوری را تشکیل می دهد. در ابتدا از میکرولنز و فیبر نوک تیز جهت کاهش تلفات تزویج استفاده شد اما این تکنولوژی ها تلورانس تطبیق زیادی نیاز داشته و هزینه بسته بندی را افزایش می دهند. با استفاده از مبدل اندازه لکه به صورت مجتمع با سایر ادوات نوری، تزویج مؤثر از فیبر به تراشه ایجاد می گردد.

در فصل یک، کلیات این سمینار شامل: هدف، پیشینه تحقیق بررسی شده است. در فصل دوم به بررسی عملکرد و ساختار ادوات نوری همچون آشکارساز و تقویت کننده نوری و لیزر، جهت مجتمع سازی با مبدل اندازه لکه پرداخته شده است. در فصل سوم، انواع روش های تزویج از فیبر به تراشه و ساختارهای مختلف مبدل اندازه لکه ارائه گردیده است. در فصل پنجم به بیان نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات پرداخته شده است.

فصل اول: کلیات

1-1) مقدمه:

عصر حاضر، به «عصر ارتباطات» نام گذاری شده است زیرا ارتباطات، عنصر مهم در این عصر به شمار می آید. در عصر ارتباطات، سیستم مخابراتی، اطلاعات را از یک محل به محل دیگر جابجا می کند ابتدا انتقال داده ها از طریق پالس های الکتریکی به صورت دیجیتال و آنالوگ صورت می گرفت. سپس در سال 1940 اولین سیستم کابل کواکسیال به کار گرفته شد، پهنای باند این سیستم توسط تلفات کابل محدود می شد. به خصوص این تلفات در فرکانس های 10MHZ افزایش پیدا کردند، این محدودیت منجر به پیشرفت سیستم های انتقال مایکرویو شد که ارسال اطلاعات از طریق موج حامل با فرکانس چند مگاهرتز تا چند گیگاهرتز انجام می گرفت. اولین سیستم مایکرویو در فرکانس 4GHZ در سال 1948 استفاده شد. در ارتباط مخابراتی مایکرویو، محیط ارتباطی فضای آزاد، کابل کواکسیال و موجبرها می باشند که ابعاد کابل کواکسیال و موجبرها به فرکانس موج حامل بستگی دارد. موجبرها بیشتر برای فواصل نزدیک به طور مثال بین آنتن و سیستم گیرنده و فرستنده و کابل های کواکسیال برای فواصل نزدیک و دور (ارتباط بین دو شهر و حتی بین دو قاره) به کار برده می شود.

تا سال 1950 منبع نور کوهرنس و سیستم انتقال نور مناسب وجود نداشت. بنابراین امکان استفاده از امواج نوری به عنوان حامل نبود. با اختراع لیزر توسط maiman در سال 1960، مشکل وجود منبع نور کوهرنس حل شده و نیاز به انتقال نور، افزایش یافت.