دانشگاه شیراز 

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

 پایان­نامه­ی کارشناسی ارشد در رشته ­ی

 مهندسی برق- مخابرات میدان

 مجتمع سازی مدارهای نوری با بهره گیری از توری های نوری

 استادان راهنما

دکتر فرزاد مهاجری

دکتر علیرضا غروی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
هدف این پایان نامه کوپل نور بین لایه های تخت موجبری جهت ساخت اتصالات نوری مجتمع بود.موادی که جهت پیاده سازی این ساختار مجتمع نوری مورد بهره گیری قرار گرفت پلیمر های آزو بودند که این موادبه علت ارزان بودن، سهولت روش ساخت،دو شکستی بودن و غیره… قابلیت ساخت انواع ادوات مدار مجتمع نوری را دارا می باشند . یکی از این ادوات توری های نوری می باشند که کاربرد گسترده ای در بحث کوپلر های نوری دارند. از میان انواع این توری ها، توری های حجمی براگ با در نظر داشتن بازدهی بالایی که دارند به عنوان کاندیدای اصلی جهت ساخت این نوع کوپلرها انتخاب گردید. ساختن این توری ها بر روی پلیمرهای آزو بر مبنای تشکیل الگوی تداخلی دو بیم همدوس لیزر با طول موج 532 نانومتر صورت می گرفت.به علت ساخت آسانتر ، آغاز فرم افقی توری های مورب را ساختیم و به مطالعه رفتار این ساختار پرداختیم که منجر به ساخت یک مولتی پلکسر مجتمع نوری گردید.بعد از آن به سه روش 1- کج کردن فیلم 2- آینه های ناهمگون3-ایجاد توری خارج از محور تقارن چیدمان به ساخت توری های مورب عمودی پرداختیم. سپس با روش های مطالعه پاسخ فرکانسی، به تست ساختار های ایجاد شده پرداختیم. بعلاوه بوسیله روش های نظاره مستقیم وMoving grating  به مطالعه چگونگی تغییرات مکانی ضریب شکست توری های مورب عمودی  جهت درک بهتر عملکرد آن ها پرداختیم.
کلید واژه: مدارهای مجتمع نوری، توری براگ، پراش، موجبرهای نوری، کوپلر نوری، پلیمر آزو.
فهرست مطالب
 عنوان                                                              صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- اهمیت مدارهای مجتمع نوری و اتصالات نوری.. 2
1-2- معرفی توری های نوری و بهره گیری از آنها به عنوان کوپلر های نوری.. 3
1-3- معرفی اجمالی پلیمرها به عنوان یکی از مواد مورد بهره گیری در این ساختارها 4
1-4- اهداف پژوهش.. 7
 فصل دوم: پیشینه پژوهش
2-1- توری پراش…. 9
2-1-1- پراش…. 9
2-1-2- مشخصات توری پراش…. 10
2-1-3- انواع توری های پراش…. 10
2-2- انواع مختلف اتصالات نوری.. 14
2-2-1- اتصالات نوری فضای آزاد. 14
2-2-2- اتصالات نوری زیرلایه- مد. 15
2-2-3- اتصالات نوری موج هدایت شده در فیلم نازک… 16
2-3- انواع مختلف کوپلر ها برای هدایت موج در اتصالات نوری.. 17
2-3-1- کوپلرهای منشوری.. 17
2-3-2- کوپلرهای بازتابی.. 18
عنوان                                  صفحه
2-3-3- کوپلرهای پراشی.. 18
2-4- مطالعه کلی موجبرهای دی الکتریک…. 20
2-4-1- موجبر تخت… 21
2-5- بازتابنده های براگ… 30
2-6-مولکولهای آزو 32
2-5-1- تحرک و بازآرایی نوری مولکولهای آزو 38
 فصل سوم: چگونگی انجام پروژه
3-1- تهیه و آماده‌سازی فیلم‌های پلیمری.. 44
3-2- اندازه گیری پارامتر های فیلم پلیمری ایجاد شده با بهره گیری از
روش کوپلینگ منشوری.. 47

3-3- ساخت توری به روش تداخلی.. 54
3-4- روش نوشتن توری های کج افقی (slant grating) 58
3-5- روش ایجاد توری های مورب عمودی.. 60
3-5-1- ایجاد توری های مورب عمودی به روش آینه های ناهمگون.. 61
3-5-2- ایجاد توری های مورب عمودی به روش کج کردن فیلم.. 63
3-5-3- ایجاد توری های مورب عمودی با روش کج کردن
هولوگرام نسبت به فیلم.. 64

3-6- تشکیل الگو های پراش نور در ساختار های متناوب… 68
3-7- مطالعه فرم تغییر ضریب شکست بر حسب مکان با روش Moving grating. 70
3-8- روش نظاره ساختارهای ایجاد شده بوسیله  میکروسکوپ… 73
 عنوان                                                                      صفحه
فصل چهارم: بحث و نتایج
4-1- مقدمه. 75
4-2- نوشتن توری های کج افقی در صفحه فیلم پلیمری و مطالعه رفتار آنها 76
4-3- ساخت یک add/drop multiplexer بوسیله توری های کج  افقی.. 79
4-4- مطالعه ساخت توری مورب عمودی به روش کج کردن فیلم.. 81
4-5- مطالعه ساخت توری مورب به روش آینه های ناهمگون.. 83
4-6- نتایج مطالعه فرم تغییرات ضریب شکست با مکان.. 85
4-7- نتایج ساخت فیلم های پلیمری با ضخامت بیشتر. 91
4-8- تک مد کردن فیلم پلیمری ضخیم.. 93
4-9- پیشنهادات… 94
  منابع و مراجع.. 95
1-1- اهمیت مدارهای مجتمع نوری و اتصالات نوری
 
با پیشرفت روز افزون بشر و نیاز او به ارتباطات بیشتر گسترش صنعت مخابرات گزینه ای گریز ناپذیر به نظر  می رسد. محدودیت اصلی سیستم های مخابراتی کنونی که مبتنی بر شبکه های فیبر نوری هستند، محدودیت سرعت پردازش سیستم های الکترونیکی نسبت به قابلیت انتقال بسیار سریع داده ها با بهره گیری از شبکه های فیبر نوری می باشد. این مشکل در طی دو دهه پیش محدودیت زیادی در سیستم ها به حساب نمی آمد که علت اصلی آن کم بودن نسبی تقاضای کاربران در برابر سرعت سیستم ها بود. با افزایش روز افزون کاربران اینترنتی و افزایش بسیار زیاد تقاضا برای پهنای باند وسیع تر در شبکه، مدارات الکترونیکی دیگرجواب گو نخواهند بود و عاملی برای محدود شدن سرعت بسیار بالای انتقال اطلاعات با بهره گیری از شبکه فیبر نوری هستند.
ساخت مدارات مجتمع نوری[1] که توانائی پردازش سیگنالهای نوری را به صورت مستقیم(پردازش های تمام نوری)[2] و بدون تبدیل به سیگنالهای الکترونیکی داشته باشند    می تواند به نحو چشمگیری باعث افزایش سرعت وبازدهی سیستم های مخابراتی گردد[1و2]. مسئله اساسی و مهم در طراحی مدارات مجتمع نوری توانائی ساخت ادوات نوری مانند لیزرها، فیلترهای نوری، موجبر های نوری[3] به صورت مجتمع در سطح یک بستر نیمه هادی و یا یک فیلم پلیمری می باشد. به علاوه کنترل مسیر حرکت نور در ساختارهائی با ابعاد بسیار کوچک مانند یک مدار مجتمع از معضلات فشرده سازی ادوات نوری می باشد.
از دیگر چالش های پیش رو ساخت اتصالات نوری می باشد که یکی از پرکاربردترین ادوات نوری به شمار می رود . کاربرد های اصلی این وسیله نوری ورود و خروج نور به مجموعه ی مدارهای مجتمع نوری و کاربرد دیگر آن کوپلینگ نور بین موجبر های در درون مجموعه مدارهای مجتمع نوری می باشد.
حال ما در این پایان نامه تمرکز خویش را بر کوپلینگ نور در درون مجموعه مدار مجتمع نوری با بهره گیری از کوپلرهای نوری مبتنی بر توری های نوری معطوف خواهیم نمود.
1-2- معرفی توری های نوری و بهره گیری از آنها به عنوان کوپلر های نوری
یکی از ساختارهایی که خواص قابل توجه و مفیدی را در مدارهای نوری از خود نشان می دهند  ساختارهای با ضریب شکست متناوب هستند که تحت عنوان کلی فوتونیک       کریستال ها[4]  در جاهای مختلف اظهار می شوند . با مطرح شدن فوتونیک کریستالهاو بواسطه خواصی که این ساختار ها دارند، کوشش برای حل بسیاری از مسائل ذکر  شده با بهره گیری از فوتونیک کریستالها آغاز گردید[3و4و5].
 این ساختارهای متناوب پس از مطرح شدن و گذراندن تحقیقات اولیه کاربردهای فراوانی پیدا کردند مانند در ساخت فیبرهای نوری و فیلتر های نوری و درکاواک لیزرها بعنوان آینه و در ساختن اتصالات نوری …که پیاده سازی این قطعات قبل از آن به راحتی بهره گیری از فوتونیک کریستال ها نبود. یکی از راه های ساخت اتصالات نوری به خصوص بهره گیری از توری های نوری می باشد. توری نوری فوتونیک کریستالی می باشد که ضریب شکست آن فقط در یک جهت دارای تناوب می باشد. اتصالات نوری یا به زبان دیگر کوپلر های نوری که توسط توری های نوری ساخته میشوند بسیار متنوع میباشند.که در فصول بعد به صورت کامل در مورد آنها بحث خواهیم نمود.
1-3- معرفی اجمالی پلیمرها به عنوان یکی از مواد مورد بهره گیری در این ساختارها
azobenzene یک ترکیب شیمیائی متشکل از دو حلقه فنیل می باشد که از طریق یک پیوند دوگانه N=N به هم متصل هستند[6]. اصطلاح آزو برای دسته وسیعی از ملکولها به کار برده می گردد که همگی آنها دارای هسته مشترک azobenzene هستند. مانند مهمترین خواص ملکولهای azobenzene و مشتقات آن ایزومراسیون نوری[5] می باشد. این ملکولها دارای دو ایزومر متفاوت به نامهای trans و Cis هستند. در شکل (1-1) تصویر این دو ایزومر دیده می گردد.
دو ایزومر ملکول آزو و طیف جذبی آنها[6]
 تفاوت مواد پلیمری حاوی این ملکولها مربوط به گروه های ملکولی می باشد که از طریق حلقه های بنزنی به ساختار متصل می شوند و خواص ملکولی راتحت تاثیر خود قرار می دهند. مانند مهمترین خواصی که تحت تاثیر قرار می گیرد طیف جذبی ملکول می باشد که در ادامه در مورد آن تبیین داده خواهد گردید. همانطوری که در شکل(1-1) دیده می گردد عاملی که باعث تبدیل این دو ایزومر به هم می گردد می تواند نور با طول موج مناسب و یا گرمای محیط باشد. ایزومر trans به خاطر شکل ملکولی که دارد از لحاظ ترمو دینامیکی پایدار تر ایزومر دیگر می باشد. برای تبدیل ایزومر پایدار trans به Cis یک سد انرژی معادل 500KJ/mol که مانع از تبدیل آن به ایزومر دیگر می گردد و پس زمانی که ملکول در حالت آرامش باشد و تحت تابش نور متناسب با طیف جذبی قرار نداشته باشد، ملکول در حالت پایدار خود یعنی ایزومر trans قرار می گیرد. نمودار انرژی این دو ایزومر نسبت به هم در شکل (1-2) نشان داده شده می باشد.
ترازهای انرژی نسبی دو ایزومر ملکول آزو[6]
همانطوری که در بالا تصریح گردید گروه های آزو قابلیت ایزومراسیون نوری را دارا هستند و امروزه از این خاصیت آنها به صورت گسترده در زمینه فوتونیک بهره گیری می گردد. ایزومراسیون نوری یک مسیر دو طرفه در تبدیل ایزومرها به حساب می آید. تحریک نوری باعث برانگیخته شدن ملکولهای آزو به یک حالت بالاتر انرژی می گردد. در زمان بازگشت ملکول به حالت پایه بر اساس یک ضریب احتمالی کوانتومی ملکول در یکی از حالت های Trans و یا Cis قرار می گیرد. به عنوان مثال اگر ملکولی در حالت trans تحت تابش نور با طول موج مناسب قرار گیرد، ممکن می باشد به ایزومر Cis تبدیل گردد ویا ممکن می باشد در همان حالت قبلی خود باقی بماند. البته اگر ملکولی در حالت Cis قرار گرفت از طریق ایزومراسیون گرمایی خود را به حالت trans بر می گرداند. پدیده مهمی که در پلیمر های در بر دارنده ملکول های azo اتفاق می افتد، پدیده جهت گیری نوری ملکول ها می باشد. لازم به تبیین می باشد همانگونه که در بالا تصریح گردید ملکول پایه azobenzene در پلیمر های نوری: اولا حاوی گروههای ملکولی دیگری می باشد که از طریق حلقه های فنیل به آن متصل شده اند و کنترل کننده طیف جذبی ملکول هستند. در شکل(1-3) اثر اتصال گروههای ملکولی مانند amino وnitro در طیف جذبی نشان داده شده می باشد. به این ملکول ها رنگدانه[6] نیز گفته می گردد.
تاثیر ملکول های مختلف بر طیف جذبی ملکول آزو[15]
دوماً اتمهایی که به این مقصود بهره گیری می شوند معمولاً دارای خاصیت الکترونگاتیویته بالایی هستند که باعث تجمع ابر الکترونی در این ناحیه می گردد و یک قطب منفی در انتهای ملکول ایجاد می کند و با عث قطبی شدن رنگدانه ها می گردد.
تابش نور پلاریزه شده که طول موج آن در طیف جذب ملکول باشد، ایزومراسیون نوری Cis-trans را در ملکول فعال می کند. در این حالت ملکول با سرعت بسیار بالا شروع به حرکت کرم مانند حول پیوند دوگانه می کند. زمانی که جهت ملکول به نحوی قرار گیرد که عمود بر پلاریزاسیون نور تابیده شده باشد اندازه جذب نور آن به حداقل می رسد و ملکول در همان وضعیت باقی می ماند. پس پس از تابش نور بر ملکول های آزو در ناحیه تابش ملکول ها به جهت خاصی سوق داده می شوند. این پدیده موجب تغییر ضریب شکست در اثر تابش نور به پلیمر می گردد. از قطبی بودن ملکولها در ایجاد خواص غیر خطی در فرایند قطبی کردن پلیمر بهره گیری می گردد.
تعداد صفحه :118
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد رشته برق کنترل: کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم های خطی تغییرپذیر با زمان
 
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

دسته‌ها: مهندسی برق