سوییچینگ نوری با استفاده از تقویت کننده نیمه هادی مبتنی بر الگوی ماخ زندری

در‏ این رساله از مدلی عددی مبتنی بر روش تفاضل محدود برای مطالعه و تحلیل انتشار پالس‏های فوق‏باریک در تقویت‏کننده‏ها‏‏ی نوری نیمه‏رسانا استفاده کرده‏ایم‏‏.‏ این‏‏ معادلات با دقت بالایی توانایی مدل‏سازی‏‏ پالس‏های تا پهنای 120 فمتوثانیه را دارا هستند. خواص سوییچینگی ماخ‏زندر‏ نامتقارن در حوزه پیکو‏ثانیه‏‏ و فمتوثانیه، خصوصیات چرپ خروجی از هر تقویت‏کننده و نیز خروجی نهایی سوییچ مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج بدست آمده نشان می‏‏دهد که چرپ منفی بصورت جابجایی قرمز نه تنها در خروجی هر تقویت‏کننده ظاهر می‏‏شود، بلکه در خروجی نهایی سوییچ نیز دیده خواهد شد. ‏این‏‏ حالت در حوزه پیکوثانیه رخ داده و ناشی از تخلیه حامل‏ها و ظهور پدیده مدولاسیون فاز است. درحالت فمتوثانیه اگرچه پدیده مدولاسیون فاز بیشتر ناشی از دو پدیده داغ‏شدگی حامل و سوختگی طیفی است، اما ظهور چرپ مثبت را نیز در ‏این‏‏ حوزه بهمراه خواهد داشت. چرپ مثبت بصورت جابجایی آبی در طیف فرکانس آشکار می‏‏شود در حالی‏که ‏این‏‏ جابجایی در طیف خروجی نهایی سوییچ دیده نمی‏‏شود. با توجه به ‏این‏‏ نتیجه قادریم تا علاوه بر انجام عمل سوییچینگ، به شکل‏دهی پالس و حتی جابجایی زمانی آن مبادرت ورزیم. تاثیر و بررسی هر یک از اثرات غیرخطی موثر بر تقویت‏کننده نوری نیمه‏رسانا در حین عمل سوییچینگ از دیگر کارهای انجام شده در ‏این‏‏ رساله است. برای ‏این‏‏ کار اقدام به شبیه‏ سازی‏‏ و بررسی سوییچینگ ماخ‏زندر‏ی متقارن نمودیم. بنابراین برای اولین بار تاثیر تمامی ‏‏پدیده‏ها‏‏ی غیرخطی موجود در تقویت‏کننده نوری نیمه‏رسانا، اعم از درون‏باندی و میان‏باندی را بر پنجره سوییچینگ و خروجی سوییچ نشان داده‏ایم‏‏ و در نهایت برای اولین بار و با استفاده از تزریق پالس‏های چرپ‏دار کنترلی بجای پالس‏های کنترلی بدون چرپ، در مدل سوییچینگ ماخ‏زندر‏ی متقارن، دی‏مالتی‏پلکس با نرخ 0.5tb/s بر دنباله‏ای‏‏ از بیت‏های ورودی با نرخ بیت 2tb/s و به ازای q-factor بالاتر از 10 را اثبات و بررسی کردیم.