طراحی و بهینه سازی فیبرهای نوری multi-clad (افزایش پهنای باند و کاهش پاشندگی)

برای پیشرفت تکنولوژی مخابرات، استفاده از سیستم های تمام نوری برای انتقال سریع اطلاعات امری لازم و ضروری است و امروزه برای افزایش حجم اطلاعات انتقالی از سیستم های چند کاناله استفاده می شود. فیبرهای نوری سیلیکانی شاید تنهاترین و بهترین گزینه تحقق این امر باشند. فیبر نوری یک عنصر فیزیکی برای انتشار سیگنال نوری است که دارای دو مشکل عمده در انتقال داده می باشد . این مشکلات شامل تلفات نوری و پاشندگی فیبرهای نوری می شوند. تقویت کننده های نوری مانند تقویت کننده های نیمه هادی نوری (soa) و تقویت کننده های اربیم دوپ شده (edfa)، برای جبران تلفات در فیبر نوری به کار گرفته می شوند. پاشندگی در فیبر نوری منجر به محدود کردن نرخ ارسال بیت در انتقال داده می شود. یک فیبر نوری تک مد با مقدار پاشندگی بسیار کوچک در بازه طول موج مورد نظر، ایده آل شبکه های مخابرات نوری می باشد. این چنین فیبرهایی دارای پهنای باند بزرگی بوده و از سرعت انتقال داده بالایی برخوردار می باشند. فیبرهای با پاشندگی تخت در انتقال های چند کاناله برای مثال در dwdm ها بسیار مورد نیاز است. در این پایان نامه تمرکز اصلی بر روی بررسی پاشندگی فیبر نوری تک مد و ارایه روشی برای طراحی فیبرهای نوری تک مد جهت رسیدن به منحنی پاشندگی تخت و مقدار پاشندگی اندک در محدوده وسیعی از طول موج می باشد. ساختارهای طراحی و معرفی شده در این پایان نامه دارای مشخصه های بسیار ایده آل از لحاظ پاشندگی، شیب پاشندگی، سطح مقطع موثر میدان و ضریب کیفیت می باشند. استراتژی طراحی بر پایه استفاده از الگوریتم ژنتیک و الگوریتم بهینه سازی تفاضلی با تابع هزینه های مناسب استوار شده است. با استفاده از این روش طراحی توانستیم شیوه منظم و نوینی برای طراحی فیبرهای نوری ارایه دهیم که به دور از روش سعی و خطای مورد استفاده توسط محققان در کارهای قبلی می باشد. روش ارایه شده علاوه بر حاصل کردن پاشندگی و شیب پاشندگی اندک همزمان با سطح مقطع موثر یمدان و ضریب کیفیت بالا، قابلیت تعمیم دادن برای طراحی هر نوع فیبر با هر ویژگی و مشخصه بارزی را دارد. هر چند در این پایان نامه تمرکز اصلی بر روی پاشندگی فیبر است، اما نباید از اثرات غیر خطی فیبرها و همچنین تأثیر اغتشاش بر روی عملکرد فیبر غافل شد. محاسبه تلفات موجود در فیبرهای طراحی شده نیز می تواند جزو کارهای تحقیقاتی باشد که می توان تمرکز بیشتری روی آن داشت.