تحلیل و شبیه سازی آشکار سازی نوری با استفاده از تقویت کننده های نوری نیمه رسانا

در این پایان نامه، ویژگی تقویت کننده نوری نیمه هادی که سبب می شود به عنوان یک آشکارساز استفاده شود بررسی شده است. نشان داده شده که یک آشکارساز علاوه بر آشکارسازی، سیگنال نوری را تقویت کننده نیز می کند. پس از آن مدل سازی دقیقی از رفتار آشکارسازی تقویت کننده نوری برای پالس های در حوزه پیکو ثانیه و فمتو ثانیه انجام شده است. بدین منظور از معادله شرودیگر بهبود یافته که بیان کننده نحوه تغیرات پالس در محیط تقویت کننده می باشد، استفاده شده است. همچنین، در پایان نامه سعی شده تا ویژگی های تقویت کنند گی و آشکارسازیِ تقویت کننده نوری نیمه هادی بهبود داده شود. از آنجا که معادلات شرودیگر غیرخطی معمولا بسیار پیچیده هستند، روش تفاضل محدود-انتشار پرتو گزینه مناسبی برای حل این گونه معادلات می باشد. این روش مناسب ترین روش برای کاربردهایی است که موجبر داری چند سیگنال ورودی نوری است. در این پایان نامه تقویت کننده با دو الکترود و سه الکترود که می تواند جهت آشکارسازی مورد استفاده قرار گیرد، مدل سازی شده است. سپس، توسط مدل ارائه شده به این نتیجه خواهیم رسید که می توان برخی از پارمترهای این آشکارساز را بهبود داد. همچنین نشان داده شده که تقویت-کننده نوری نیمه هادی علاوه بر این که آشکارسازی را انجام می دهد می تواند سیگنال عبوری را نیز تقویت کند. برای اولین بار در این آشکارساز از معادلاتی که اثر کلیه پدیده های غیرخطی شناخته شده در حوزه پیکو ثانیه و فمتو ثانیه در نظر گفته شده، استفاده شده است. این پدیده ها عبارتند از پراش سرعت گروه، تغییرات غیرخطی بهره و ضریب شکست ناشی از تخلیه حامل، پراش طیف بهره، جابجایی قله طیف بهره با تغییرات چگالی حامل، سوختگی طیفی، جذب دو فوتونی و انکسار فوق سریع غیرخطی. در انتها نیز برای اولین بار سعی شده با تزریق نور کمکی پاسخ فرکانسی آشکارساز بهبود داده شود. نتایج حاصله به خوبی نشان خواهد داد که تزریق این نوری کمکی پاسخ فرکانسی آشکارساز را از mhz500 به ghz6/15 افزایش داده است.