ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

دراسة و تصميم ليف ضوئي أحادي النمط (SMF)

Study and Design of a Single-Mode Optical Fiber (SMF)

2355   2   57   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2016
  مجال البحث فيزياء
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

يهدف البحث إلى دراسة و تصميم ليف ضوئي أحادي النمط (SMF) بنواة و غلاف من الزجاج عن طريق المحاكاة, و يساهم أيضا في إثبات فعالية استخدام الليف الضوئي المصمم ضمن النافذة الموسعة C-band, حيث تسعى الأبحاث و الدراسات حالياً إلى استخدام هذه النافذة . أيضا يساهم البحث في تسليط الضوء على برامج النمذجة و المحاكاة المستخدمة حديثاً في دراسة و تصميم الألياف الضوئية. قمنا بداية باستخدام برنامج OptiFiber للتوصل إلى ثوابت معادلة سيلمير لنواة الليف .و تم باستخدام طريقة العناصر المنتهية حل معادلة انتشار الحقل الكهربائي و إيجاد توزعه ثلاثي الأبعاد مستخدمين المحاكي الشهير COMSOLMultiphysics, و تم وضع برنامج ماتلاب للتوصل إلى معادلتي التبدد و التخميد الكليين لليف الضوئي المصمم.


ملخص البحث
يهدف البحث إلى دراسة وتصميم ليف ضوئي أحادي النمط (SMF) باستخدام المحاكاة، مع نواة وغلاف من الزجاج. يساهم البحث في إثبات فعالية استخدام الليف الضوئي المصمم ضمن النافذة الموسعة C-band، وهي نافذة تسعى الأبحاث والدراسات حالياً إلى استخدامها. كما يسلط الضوء على برامج النمذجة والمحاكاة الحديثة المستخدمة في دراسة وتصميم الألياف الضوئية. تم استخدام برنامج OptiFiber للوصول إلى ثوابت معادلة سيلمير لنواة الليف، ومن ثم تم استخدام طريقة العناصر المنتهية لحل معادلة انتشار الحقل الكهربائي وإيجاد توزيعه ثلاثي الأبعاد باستخدام المحاكي الشهير COMSOL Multiphysics. كما تم وضع برنامج ماتلاب للتوصل إلى معادلتي التبدد والتخميد الكليين لليف الضوئي المصمم. النتائج تشير إلى أن الليف الضوئي المصمم يمكن استخدامه كقناة اتصال ضوئية ضمن النافذة الموسعة C-band، مع قيم تبدد وتخميد مناسبة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: البحث يقدم مساهمة قيمة في مجال تصميم الألياف الضوئية، خاصة من خلال استخدام تقنيات المحاكاة المتقدمة مثل COMSOL Multiphysics وOptiFiber. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، كان من الممكن تقديم تفاصيل أكثر حول كيفية تأثير تغيير قطر الغلاف الخارجي على أداء الليف، وهو ما تم الإشارة إليه في التوصيات. ثانياً، كان من الممكن توسيع الدراسة لتشمل تأثيرات بيئية مختلفة مثل درجات الحرارة والضغط على أداء الليف. وأخيراً، كان من الممكن تقديم مقارنة أكثر تفصيلاً بين الليف المصمم والألياف الضوئية التجارية المتاحة حالياً لتوضيح الفوائد العملية بشكل أكبر.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟

    الهدف الرئيسي هو دراسة وتصميم ليف ضوئي أحادي النمط (SMF) باستخدام المحاكاة، وإثبات فعالية استخدامه ضمن النافذة الموسعة C-band.

  2. ما هي البرامج المستخدمة في البحث؟

    تم استخدام برنامج OptiFiber للوصول إلى ثوابت معادلة سيلمير، وبرنامج COMSOL Multiphysics لحل معادلة انتشار الحقل الكهربائي، وبرنامج ماتلاب لحساب التبدد والتخميد.

  3. ما هي النتائج الرئيسية التي توصل إليها البحث؟

    النتائج تشير إلى أن الليف الضوئي المصمم يمكن استخدامه كقناة اتصال ضوئية ضمن النافذة الموسعة C-band، مع قيم تبدد وتخميد مناسبة.

  4. ما هي التوصيات التي قدمها البحث؟

    يوصي البحث بدراسة تخفيض قيمة التبدد باستخدام تقنية الألياف الفوتونية، ودراسة أثر تغيير قطر الغلاف الخارجي على أداء الليف، وإمكانية ربط البرامج المكتوبة مع برنامج COMSOL Multiphysics.


المراجع المستخدمة
SAURABH; and KUMAR,V. Power Communication using Optical-Fiber. IPASJ International Journal of Electrical Engineering (IIJEE), India, Vol. 3, No. 12, 2015, 11-15
AGRAWAL,G.P.Fiber-Optic Communication Systems. 3nd. ed, John Wiley &Sons,Inc., New York, 2002, 546
JOHNSON, M. Optical Fiber, Cables and Systems. ITU, Switzerland, 2010, 299
قيم البحث

اقرأ أيضاً

درست مسألة تفاعل ذرة ثنائية السوية مع أنموذج حقل إشعاع وحيد النمط فـي حالـة اللاتجـاوب ضمن ميكانيكا الكم. أعطيت عبارات القيمة المتوسطة للعدد الفوتوني و التطور الزمني للحركة الذرية. و تم الحصول على تواتر تبادل الطاقة بين السويات الذرية و حقل الأشعة في حـالتي التجـاوب و اللاتجـاوب. عرضت نتائج جميع شروط البدء للذرة - حقل الإشعاع. تمت المقارنة بين نتـائج التفاعـل اللاتجـاوبي و التفاعل التجاوبي.
يهدف البحث إلى دراسة إمكانيات الحصول على مواد ذات تبدد مادي مزاح نحو الأطوال الموجية الأعلى و التي تقع ضمن النافذة C-Band المستخدمة حالياً في أنظمة الاتصالات بالألياف البصرية. يتم ذلك عن طريق إشابة مادة السيليكا النقية SiO2 بمواد مختلفة و بنسب مختلفة ، حيث نقوم بإيجاد قرائن انكسار مادة اللب في ليف بصري و دراسة تغير هذه القرائن بتابعية الطول الموجي للضوء انطلاقاً من ثوابت سيلمر التي تم الحصول عليها من برنامج OptiFiber. بعد ذلك قمنا بحساب معامل التبدد المادي DM لكل من المواد المدروسة، بكتابة برنامج ماتلاب خاص بهذه الدراسة و بالتالي دراسة تغير التبدد المادي لهذه المواد بتابعية طول الموجة.
إن قراءة تاريخية مختصرة تظهر أن كمية المعلومات المتبادلة في شبكات الاتصالات تواصل ازديادها بصورة مدهشة نتيجة تطوير خدمات اتصال جديدة، و لكن مع زيادة معدل نقل البيانات يعاني النظام الضوئي من تدهور الأداء بسبب التشتت، الذي تم أخذه بالحسبان في هذا البحث . حيث إن تخفيض الضياعات الناتجة عن التشتت مسألة هامة في الشبكات الضوئية، و تعتبر شبكة براغ الليفية Fiber Bragg Grating(FBG) من أهم مكونات نظم الاتصالات الضوئية، و إحدى الطرق الفعالة المستخدمة لتحقيق هذه الغاية. تمت في هذه المقالة دراسة تأثير استخدام FBG كمعوض للتشتت في نظم الاتصالات الضوئية، حيث قمنا بمحاكاة نظام اتصالات ضوئي يستخدم FBG، و درسنا تأثير بارامترات كل من مضخم الليف المشاب بالإيربيوم Erbium Doped Fiber Amplifier(EDFA) و شبكة براغ و الليف الضوئي المستخدم على أداء هذا النظام، و تم إيجاد أفضل القيم لبارامترات هذا النظام. اعتمد نموذج المحاكاة المدروس على برنامجي Optisystem7 و Matlab. و تم تقييم النتائج بالاعتماد على المخطط العيني الناتج عن المحاكاة و المعاملين Q و معدل خطأ البت (BER)Bit Error Rate.
إن الألياف البصرية هي واحدة من أهم وسائل الاتصال المستخدمة في أنظمة الاتصالات و قد تم استخدامها لنقل البيانات بسرعة عالية لمزاياها العديدة و الضياعات المهملة في عملية النقل، و يعتبر التشتت العامل الرئيسي الذي يحد من كفاءة الأداء. هناك أنواع مختلفة من معوضات التشتت في الألياف البصرية و لكن يعتبر ليف شبكة براغ FBG هو الأكثر استخداماً في تعويض التشتت في أنظمة الاتصالات البصرية، بسبب الكلفة المنخفضة للمرشح المستخدم لاختيار طول الموجة و انخفاض فقد الحقن، حيث يملك طيف انعكاس منفصل و عرض حزمة واسع. سوف يتم تحليل محاكاة لنظام الاتصالات استنادًا إلى معايير مختلفة باستخدام simulator Optisystem ، و اعتماد الإعدادات الأنسب للنظام و التي تشمل استطاعة الدخل و طول الكبل البصري (كم) و معامل التخامد (ديسيبل/كم) الخاص بالليف البصري، و حسبت ثلاث معلمات مختلفة و تشمل كلا من استطاعة الإشارة، استطاعة الضجيج، الاستطاعة الخارجة عند المستقبل.
درس الليزر الليفي المطعم بالإريبوم EDFL المغلق النمط بشكل منفعل باستعمال الدوران اللاخطي للاستقطاب NPR لوحده وباستعمال الدوران اللاخطي للاستقطاب NPR مع مرآة نصف ناقلة من النوع الماص القابل للإشباع SESAM .تم الحصول على قطار من نبضة مفردة ذاتية البدء عرضها fs 114 و بمعدل تكرار (PRR) قدره MHz 80 عند استعمال طريقة غلق الأنماط المنفعلة بواسطة NPR مع EDFL طوله 55cm فقط. و تبين أن إدخال الـ SESAM في مجاوبة الليزر يؤدي إلى تقصير عرض النبضة الليزرية إلى fs 88 ، و زيادة استقرار السعة إلى 96 ،% و انخفاض الضجيج الطوري إلى نحو 26 fs .كما حصل على مدروج توافقي من الدرجة الثانية من EDFL مغلق النمط المنفعل و المستقر، ذاتي البدء بنبضات عرضها fs 248 مع استخدام SESAM في التجويف (مجاوبة) فقط. لُوحظ نظام متعدد النبضات مغلق النمط المنفعل بواسطة NPR عند زيادة طول EDFL إلى cm 80 .

الأسئلة المقترحة

التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا