تعیین مشخصات تقویت کننده ها و فیبری با آلاییدگی به اربیوم

تعیین مشخصات فیبرهای آلاییده گام اولیه در طراحی ادوات مبتنی بر فیبرهای آلاییده است. در این پایان نامه روش-های جدیدی برای تعیین مشخصه های فیبرهای آلاییده با استفاده از انتشار تک پرتو در محیط های کم تلفات و پرتلفات ارائه شده است. در حالت کم تلفات فیبرهای آلاییده دو روش به نام های دو برشی و تک برشی با دو توان ورودی (dim) ارائه شده اند. این روش ها قادرند به طور هم زمان سطح مقطع های جذب، گسیل و چگالی آلاینده را در فیبر کم تلفات تعیین کنند. ما پارامترهای به دست آمده از این دو روش را پارامترهای صوری نام گذاری کردیم و نشان دادیم که استفاده از این پارامترهای صوری در طراحی تقویت کننده فیبر اربیومی مناسب و خطای حاصل از استفاده از این پارامترهای صوری قابل اغماض است. استفاده از مقادیر صوری سطح مقطع های جذب و گسیل در طراحی تقویت کننده های اربیومی ما را از اندازه گیری ضریب جذب فیبر آلاییده بی نیاز کرده و معادله های نرخ را ساده می کند. در این پایان نامه نشان دادیم خطای بهره تقویت کننده فیبر اربیومی طراحی شده با استفاده از پارامترهای صوری در حدود db 08/0 است، همچنین نشان داده شده که استفاده از روش های ارائه شده برای فیبرهای آلاییده با تلفات بالاتر از db/km10 مانند فیبرهای پلی مری آلاییده به رنگینه های آلی مناسب نیست. روش های ارائه شده، ساده و کم هزینه هستند که می توان برای استفاده در کارخانه های تولید فیبرهای آلاییده از آن ها بهره جست. به دلیل شباهت روش تک برشی dim با روش تک برشی متداول ، در این پایان نامه این دو روش با هم مقایسه شده اند. تفاوت عمده روش تک برشی dim با روش ccm، استفاده از پمپ و سیگنال به طور هم زمان در ccm است. در این پایان نامه تأثیر پارامترهای مختلف مانند توان ورودی، تلفات زمینه، طول برش فیبر اربیومی تحت آزمون را در تعیین سطح مقطع های جذب و گسیل حاصل از دو روش مذکور مورد مطالعه قرار داده ایم. در ادامه تأثیر استفاده از سطح مقطع های به دست آمده حاصل از این روش ها را در بهره و طول بهینه تقویت کننده اربیومی را محاسبه کردیم و نشان دادیم که روش پیشنهادی تک برشی dim در تلفات کم دارای دقت بالاتری نسبت به روش ccm است. پاسخ سطح مقطع ها با هر دو روش مذکور در فیبر دارای تلفات زمینه یک مقدار صوری است. در این پایان نامه نشان دادیم سطح مقطع های صوری حاصل از روش پیشنهادی خطای ناچیزی در طراحی تقویت کننده های اربیومی با تلفات زمینه کم تر از db/km 10 ایجاد می کند. در این پایان نامه برای فیبرهای آلاییده با تلفات زمینه زیاد دو روش با نام های سه برشی و تک برشی با سه بار توان ورودی متغیر ارائه کرده ایم. این روش ها می توانند به طور هم زمان سطح مقطع های جذب و گسیل، چگالی آلاینده و تلفات را در هر نوع فیبر آلاییده تعیین کنند. در این پایان نامه ما روش سه برشی را بر روی فیبر آلاییده به ge-er و روش تک برشی tim را در فیبر آلاییده به al-p-er اجرا و نتایج را ارائه کرده ایم. در راستای فعالیت آزمایشگاهی برای تایید نمونه ما بهره یک تقویت کننده اربیومی را در یک بازه طول موجی تعیین و نتایج را با شبیه سازی عددی مقایسه کرده ایم که توافق قابل قبولی با یکدیگر دارند. امروزه فیبرهای حفره دار با خواص عجیب برای ساخت تقویت کننده های حفره دار اربیومی در پنجره سوم مخابراتی مورد استفاده قرار می گیرند. در این پایان نامه با استفاده از روش ضریب شکست موثر اسکالر، تاثیر پارامترهای هندسی حفره ها را بر کارکرد بهره تقویت کننده فیبر حفره دار اربیومی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. تغییر پارامترهایی مانند اندازه حفره های هوا، مدهای انتشاری مغزی و غلاف و قطر میدان مد پمپ و سیگنال بر روی بهره بیشینه و طول بهینه تقویت کننده فیبر حفره دار اربیومی تأثیر گذار هستند. با تعیین بسامد بهنجار فیبر حفره دار در بازه تغییر وسیع حفره هوا و فاصله آنها، ناحیه تک مدی در طول موج پمپ وسیگنال تعیین شد که در این ناحیه طول بهینه و بهره بیشینه تعیین شده اند. همچنین تأثیر توان پمپ و چگالی حفره ها بر روی کسر پر شدگی هوا مورد بررسی قرار گرفت. در این پایان نامه نشان داده شده با استفاده از اندازه حفره مناسب و کسر پر شدگی هوا می توان به بهره بیش تر در طول کوتاه تری از تقویت کننده دست یافت. نتایج به دست آمده می تواند ابزاری مناسب برای طراحی تقویت کننده فیبر حفره دار باشد، زیرا با کوتاه کردن طول تقویت کننده می توان تأثیر گسیل خودبه خودی و آثار غیرخطی را در تقویت کننده به حداقل مقدار ممکن رساند.