شماره ركورد
14068
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
14068
پديد آورنده
امير حبيب زاده شريف
عنوان
تحليل خطي و غيرخطي موجبر شياري نوري
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مخابرات
سال تحصيل
بهمن 1392
تاريخ دفاع
بهمن 1392
استاد راهنما
دكتر محمد سليماني
استاد مشاور
دكتر محمود شاه آبادي
دانشكده
برق
چكيده
چكيده
اتصالات نوري، به عنوان جايگزيني مناسب براي اتصالات الكتريكي در بوردها و تراشه¬هاي كامپيوتري، توسط مدارهاي مجتمع نانوفوتونيك سيليكوني مبتني بر فناوري CMOS قابل تحقق مي¬باشند. قطعات غيرفعال و فعال تمام-نوري اين مدارهاي مجتمع كه به¬ترتيب، مبتني بر مكانيزم¬هاي خطي و غيرخطي نوري هستند، مي¬بايست همگي بر روي يك زيرساخت موجبري واحد ساخته شوند. موجبر جديد شياري سيليكوني يكي از بهترين زيرساخت¬هاي موجبري است، زيرا شدت نور بالايي در محل شيار فراهم نموده و در اين ناحيه مي¬توان از
Si-nc:SiO2 به عنوان يك ماده جديد سازگار با فناوري CMOS كه داراي ضريب شكست غيرخطي بالا و ضريب شكست خطي پايين است، استفاده كرد.
با توجه به نقش بسيار مهم موجبرهاي شياري در مدارهاي مجتمع نانوفوتونيك سيليكوني، تحليل دقيق آنها در رژيم¬هاي خطي و غيرخطي از ضرورت ويژه¬اي برخوردار است. بدين منظور، در اين پروژه فرمولبندي خط انتقالي مبتني بر بسط فوريه، به عنوان يك روش تحليل مودي تمام-موج، انتخاب شده و دقت آن با استفاده از ضريب اصلاح لانكزوس بهبود داده شده است. همچنين، الگوريتمي به منظور تعيين مقادير بهينه پارامترهاي اصلي اين فرمولبندي ارائه شده است. اين مقادير بهينه، مصالحه¬اي مناسب بين دقت نتايج، سرعت اجراي برنامه¬هاي
شبيه¬سازي و حافظه كامپيوتري مورد نياز فراهم كرده و در نتيجه، كارآيي شبيه¬سازي¬ها را بهبود مي¬دهند. فرمولبندي خط انتقالي مبتني بر بسط لانكزوس-فوريه، به عنوان يك روش تحليل مودي تمام-موج سيستماتيك و سرراست، علاوه بر رژيم خطي، در رژيم غيرخطي نيز از كارآيي بسيار خوبي برخوردار بوده و مستلزم استفاده از مرزهاي جذبي يا شفاف در شبيه¬سازي¬ها نيست. اين فرمولبندي براي تحليل مودي موجبرهاي نوري تيغه¬اي، شياري تيغه¬اي، استريپي، كانالي، شياري استريپي و ريب با لايه¬هاي پوششي همگن و ناهمگن در رژيم¬هاي خطي و غيرخطي بكار رفته است. با توجه به تمام-موج بودن آن، نتايج حاصل براي مشخصات پاشيدگي، توزيع
ميدان¬هاي الكترومغناطيسي، توزيع شدت نور و پارامترهاي غيرخطي مودهاي هدايتي مطلوب از دقت بالايي برخوردار بوده و با نتايج معتبر گزارش شده در مستندات علمي در توافق خوبي هستند.
از طرفي، موجبرهاي جديد شبه¬ريب و شياري شبه¬ريب براي مدارهاي مجتمع نانوفوتونيك سيليكوني مبتني بر ساختار ريب طراحي شده و تحليل مودي آنها با استفاده از فرمولبندي خط انتقالي مبتني بر بسط لانكزوس-فوريه در رژيم¬هاي خطي و غيرخطي انجام شده است. نتايج اين تحليل¬ها نشان مي¬دهند كه موجبرهاي شياري شبه¬ريب و شياري استريپي هم-اندازه متشكل از مواد يكسان داراي پارامترهاي غيرخطي هم-مرتبه هستند، بنابراين موجبر جديد شياري شبه¬ريب از كارآيي مناسبي در كاربردهاي غيرخطي نانوفوتونيك سيليكوني برخوردار است. همچنين، به منظور تحقق حداكثر كارآيي غيرخطي موجبر، مي¬توان ضخامت بهينه شيار را از طريق تحليل مودي موجبرهاي شياري در رژيم غيرخطي تعيين نمود.
يك الگوريتم جديد نيز به منظور محاسبه ضريب شكست مؤثر غيرخطي و شيفت فاز غيرخطي ناشي از اثر كِر (Kerr) نوري با حضور يك پالس نوري كوتاه با توان بالا در موجبر شياري ارائه و پياده¬سازي شده است.
از طرفي، معادله شرودينگر غيرخطي اصلاح¬شده (Modified NLSE) با در نظر گرفتن اثرات پاشيدگي سرعت گروه (GVD)، كِر و جذب دو-فوتوني (TPA)، به منظور تحليل غيرخطي انتشار پالس نوري و پديده مدولاسيون خود-فاز (SPM) در موجبر شياري استنتاج شده و از روش فوريه دو مرحله¬اي (SSFM) به عنوان يك روش عددي پايدار و سريع به منظور حل آن استفاده شده است. در اين تحليل، اثرات افزايش توان متوسط پالس ورودي و طول موجبر نيز بررسي شده¬اند.
كلمات كليدي: اتصالات نوري، نانوفوتونيك سيليكوني، موجبر شياري نوري، تحليل مودي تمام-موج، فرمولبندي خط انتقالي، اثر كِر نوري، پديده جذب دو-فوتوني، معادله شرودينگر غيرخطي، روش فوريه دو مرحله¬اي.