طراحی و پیاده سازی گیرنده فیبر نوری در فرکانس مدولاسیون 4.25 gbps بر اساس استاندارد ieee802.3z شبکه های gigabit ethernet

تقاضای روزافزون برای خدمات دیجیتالی سرعت بالا، لزوم استفاده از سیستم های مخابرات نوری را افزایش داده است. این سیستم ها از سه بخش فرستنده ی نوری، فیبر نوری بعنوان کانال ارتباطی و گیرنده ی نوری تشکیل شده اند. بر حسب نیاز، این سیستم ها در دو حوزه ی مخابرات نوری برد بلند و برد کوتاه گسترش یافته اند. یکی از کاربردهای مخابرات نوری برد کوتاه، شبکه های محلی lan است که امکان برقراری ارتباط سریع را بین بخش های مختلف شبکه فراهم کرده است. با افزایش سرعت انتقال داده در این سیستم ها و رسیدن به 1gb/s، پروتکل شبکه ی gigabit ethernet معرفی شده و استاندارد اولیه ی آن برای شبکه های فیبر نوری با نام ieee802.3z توسط ieee تنظیم شده است. بخش 1000base-sx این استاندارد، مشخصات سیستم فرستنده-گیرنده ی نوری را با استفاده از فیبر نوری چندمودی بیان می کند که در طول موج 770 تا 860 نانومتر و فواصل 220 تا 550 متر بکار می رود. در این پایان نامه یک گیرنده ی نوری مبتنی بر بخش 1000base-sx استاندارد ieee802.3z شبکه های gigabit ethernet طراحی و پیاده سازی شده است. بعلت وجود المان های نوری ارزان قیمت در طول موج 850 نانومتر، استفاده از این طول موج رایج شده است. سیستم ساخته شده در طول موج 850 نانومتر با استفاده از فیبر نوری چندمودی، برای فاصله ی 550 متر بکار می رود. در بخش فرستنده ی نوری سیستم های مخابرات نوری برد کوتاه، استفاده از لیزرهای نیمه هادی نوع vcsel رایج شده است. سیگنال داده ی دیجیتال، بر روی جریان vcsel مدوله شده و بدین ترتیب، تغییرات سیگنال دیجیتال ورودی در قالب تغییرات شدت نور لیزر ارسال می شود. نور لیزر توسط فیبر نوری چندمودی منتقل شده و به گیرنده ی نوری می رسد. دیود نوری در گیرنده، تغییرات شدت نور لیزر را به تغییرات جریان الکتریکی تبدیل می کند. با توجه به توان نوری کم رسیده به گیرنده، دامنه ی تغییرات جریان تولیدی کم بوده و به شدت می تواند تحت تأثیر نویز قرار گیرد. تقویت کننده های مورد استفاده، این جریان را به ولتاژ تبدیل کرده و تقویت می کنند. در طرح پیاده سازی شده، از خطوط انتقال فرکانس بالای مناسب جهت انتقال سیگنال سرعت بالا استفاده شده است. پارامترهای پراکندگی این خطوط توسط نرم افزار ads شبیه سازی شده و بر اساس آن، ابعاد مناسب خطوط طوری تعیین گردیده تا سیگنال عبوری از خطوط، حداقل بازتاب ممکن را داشته و تطبیق امپدانس مناسب بین دهانه های ورودی و خروجی فراهم شود. نتایج حاصل از اندازه گیری گیرنده ی نوری ساخته شده نشان می دهد که در سرعت 4.25gb/s، به ازای توان نوری دریافتی بیشتر از -17.7dbm در ورودی گیرنده، دیاگرام چشمی سیگنال خروجی، کیفیت خوبی داشته و ماسک دیاگرام چشمی استاندارد را رعایت می کند. تست ber برای تعیین حساسیت در شرایط نرخ بیت 4.25gb/s، طول فیبر 1000 متر، توان فرستنده -9.3dbm و توان دریافتی در گیرنده -13.66dbm انجام گرفته است. در این تست انتقال داده ی دیجیتال بین فرستنده و گیرنده به مدت 40دقیقه صورت گرفته و تعداد 1.0352×1013 بیت در خروجی گیرنده بدون خطا دریافت شده است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که گیرنده ی نوری ساخته شده دارای حساسیت -13.66dbm با نرخ خطای بیت کمتر از 10-12 می باشد. کلمات کلیدی: گیرنده ی نوری، دیود نوری، تقویت کننده ی محدودگر، حساسیت، ber.