الفهرس 
AbstractOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 143 |  |  |
| | | from | 143 | | |
Abstract
إكتسبت تقنية إرسال موجات الراديو عبر الألياف البصرية (RoF) الكثير من الإهتمام كطريقة لدمج الأنظمة اللاسلكية و الضوئية معاً وذلك لتحقيق زيادة عرض النطاق الترددي ومواكبة الطلب المتزايد علي زيادة سرعة نقل البيانات. تعتبر الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN) وأنظمة الهوائي الموزع (DAS) من أكثر تطبيقات الإتصالات اللاسلكية المستخدمة داخل المبانى في انظمة الهواتف الخلوية، فضلاً عن الإتصالات عبر الأقمار الصناعية, ومع التطور السريع لمثل هذه التطبيقات, أصبح الاحتياج لنقل وتوزيع الموجات الميكروية والمليمترية عبر مسافات طويلة من الألياف البصرية باستخدام تقنيات بسيطة وقليلة التكلفة أمراً ضرورياً. إن إستخدام تقنية مضاعفة الموجات الحاملة الفرعية (SCM) لدمج العديد من موجات الراديو و إرسالها عبر الألياف البصرية تعد من أكثر الطرق الاقتصادية التي تتميز بالبساطة وتعدد الاستخدامات, كما يلعب ليزر أشباه الموصلات دوراً فعالاً في هذه التقنية كأحد مكونات أنظمة RoF الرئيسية وذلك لتميزه بنطاق ترددي كبير والذي يصل الي عشرات الجيجا هرتز مع ظهور ليزر الآبار الكمومية (QW). يُعد استخدام تقنية التضمين المباشر لليزر أشباه الموصلات أحد الطرق الأكثر استخداماً لكونها طريقة اقتصادية و اقل تعقيداً وأكثر انتشاراً للتطبيقات التجارية مقارنة بتقنية التضمين الخارجي. وعلي الرغم من ذلك، فعند تضمين ليزر أشباه الموصلات مباشرة بواسطة عدد من إشارات الراديو الكهربية في آن واحد، تخضع كثافة الإلكترونات والفوتونات في المنطقة النشطة لتأثيرات غير خطية ينتج عنها خصائص غير مرغوب فيها مصاحبه للإشارات الاصلية كالتشويه والتشويش مما يقلل من جودة الإشارة فضلا عن التأثير السلبي لخصائص الألياف البصرية.
تُقدم الرسالة نمذجة ومحاكاة شاملة عن التشوهات وشده التشويش الناتجه عن التضمين المباشر ثنائي النغمة لليزر أشباه المواصلات للإستخدام في أنظمة الاتصالات الضوئية RoF بتقنية مضاعفة الموجات الحاملة الفرعية SCM. تعتمد هذه الدراسة على التكامل العددي لمعادلات الليزر الآنية عندما يخضع الليزر للتضمين المباشر بإشارة كهربية ذات نغمتين (في شكل موجات جيبيه) في نطاق الجيجا هيرتز، بالإضافة إلى التكامل العددي لمعادلة شرودنجر الغير خطية لإرسال إشارات الليزر المعدلة داخل الألياف البصرية. تنقسم الدراسة الي جزئيين رئيسيين, يتضمن الجزء الأول إستكشاف تأثيرات بارامترات التضمين المباشر علي الخصائص الغير خطية لليزر أشباه الموصلات الذي يبعث طول موجي مقداره 1,55 ميكرومتر عند تضمينه مباشرة بنغمتين في نطاق الجيجا هرتز. تشمل بارامترات التضمين كل من تيار الإنحياز وعمق التضمين وتردد التضمين. يتم فحص الخصائص الزمنية والطيفية لخرج الليزر بعد عملية التضمين لدراسة التغيرات في أشكال موجة الإشارة المعدلة و طيف التردد لكل من إستجابة الليزر لتضمين الإشارة الصغيرة، والتشويه التوافقي من الدرجة الثانية (HD2)، وتشوهات التشكيل البيني من الدرجة الثانية والثالثة (IMD2) و(IMD3)، بالإضافة الي طيف شده التشويش النسبية (RIN). تم إجراء الدراسه لثلاث قيم تيار الإنحياز (ضعفين وخمسه وعشره أضعاف قيمة تيار العتبة), و بمدى واسع من عمق التضمين (من 0,1 وحتي 0,6) ليشمل تضمين الإشارة الصغيرة والكبيرة، وعند تردد تضمين 8 و 25 جيجا هيرتز بفرق 10 ميجا هيرتز بين النغمتين. يتم بعد ذلك تقييم النطاق الديناميكي لخطية الليزر من خلال حساب النطاق الديناميكي الخالي من الزيف (SFDR). يتضمن الجزء الثاني من الدراسة فحص تأثيرات خصائص الألياف البصرية القياسية أحادية النمط (SSMF) وطرق إدارة التشتت المختلفة على تشوهات الاشارة الناتجة عن التضمين المباشر لليزر أشباه الموصلات. تتمثل خصائص SSMF في التوهين والتشتت، بينما تتمثل طرق إدارة التشتت في استخدام الألياف البصرية ذات ازاحة غير صفرية للتشتت +NZ-DSF) و (–NZ-DSF بدلاً من SSMF، وإستخدام تعويض تشتت الألياف(DCF) مع SSMF، و إستخدام شبكة براج الليفية (FBG) مع .SSMF ركزت الدراسة علي فحص الأطياف المستقبلة من SSMF و عند إستخدام الطرق المختلفة لإدارة التشتت. تساعد هذه الدراسة في تحديد أي من خصائص SSMF التي لها التأثير الأكبر على تشوهات الإشارة ، كما تساعد في تحديد الطريقة الأمثل المتبعة لإدارة تشتت الالياف البصرية و التي تعمل علي تقليل مقدار تشويه الاشارة. يتم تضمين الليزر مباشرة في هذه الدراسة بنغمتين 25 و 25.1 جيجا هرتز عند استخدام عمق تضمين مختلف وعند أطوال الياف مختلفة.
وقد أظهرت نتائج الدراسة فيما يتعلق بتأثير بارامترات التضمين على التشوهات و شده التشويش أن تشوهات الاشارة تزداد مع زيادة عمق التضمين, و تصبح أعلى ما تكون عندما يقترب تردد التضمين من تردد إسترخاء الليزر. كما تزداد شده التشويش النسبي مع زيادة عمق التضمين و / أو تيار الانحياز, وعند التضمين بتردد 8 جيجا هيرتز فإن مستويات التشويش تكون اقل من التضمين بتردد 25 جيجا هيرتز. أما فيما يتعلق بتأثيرات خصائص SSMF و إستخدام طرق إدارة التشتت المختلفة على تشوهات الإشارة, فأظهرت النتائج أنه مع زيادة طولSSMF تزيد جميع أنواع تشوهات الإشارة بسبب تأثير التشتت، في حين أن التوهين ليس له أي تأثير. وقد وجد أن استخدام طرق إدارة التشتت المختلفة تُظهر تأثيرات مماثلة تقريباً لتقليل نوع التشوه البيني IMD3 عند طول ألياف 1 كم، بغض النظر عن قيمة عمق التضمين حتى قيمه 0,3. أوضحت النتائج أن إستخدام DCF مع SSMF هي الطريقة الأكثر فاعلية لتقليل جميع انواع التشوهات لأطوال الألياف المستخدمة (من 1 و حتي 6 كم)، بينما استخدام +NZ-DSF هو الأقل فاعلية. وُجد أيضاً انه عندما يكون طول الألياف 2 كم، فإن استخدام FBG مع SSMF هي الطريقة الأكثر فاعلية لتقليل كل من انواع التشوه IMD2 و HD2 عند قيمه عمق تضمين ≥ 0,4 , أما عند زيادة طول الالياف إلى 6 كم، فإن استخدام DCF مع SSMF هي الطريقة الأكثر فعالية حتى عمق تضمين 0,5.