Οπτική Διαμόρφωση και Διαμορφωτές
Creators: name: Γραμματικόπουλος, Νικόλαος Ηρακλή
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Οπτική διαμόρφωση
Οπτικοί διαμορφωτές
Οπτικά δίκτυα
Optical modulation
Optical modulators
Optical networks

description: Η οπτική διαμόρφωση και οι διαμορφωτές αποτελούν βασικά στοιχεία της σύγχρονης τεχνολογίας οπτικών επικοινωνιών, επιτρέποντας τη μετάδοση δεδομένων μέσω φωτεινών κυμάτων. Η διαμόρφωση αναφέρεται στη διαδικασία τροποποίησης ενός οπτικού σήματος για τη μεταφορά πληροφορίας, ενώ οι διαμορφωτές είναι οι συσκευές που εκτελούν αυτή τη λειτουργία. Η εξέλιξη αυτών των τεχνολογιών είναι κρίσιμη για την αύξηση της ταχύτητας και της απόδοσης των οπτικών συστημάτων, ιδιαίτερα σε περιβάλλοντα υψηλής πυκνότητας και μεγάλων αποστάσεων. Μέσω της διαρκούς ανάπτυξης νέων τεχνικών και υλικών, οι οπτικοί διαμορφωτές συμβάλλουν καθοριστικά στη βελτίωση της αποδοτικότητας και της ποιότητας των επικοινωνιών. Η εργασία χωρίζεται σε πέντε βασικά κεφάλαια. Η εισαγωγή της διπλωματικής εργασίας αναφέρει τον βασικό στόχο της, που είναι η ανάλυση της οπτικής διαμόρφωσης και των οπτικών διαμορφωτών. Περιγράφει επίσης τη μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την έρευνα, δίνοντας έμφαση στις τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη του αντικειμένου. Στη συνέχεια, γίνεται ιστορική αναδρομή στην οπτική μετάδοση, ξεκινώντας από τα πρώιμα στάδια της και εξετάζοντας τα φαινόμενα κυματοδήγησης, καθώς και τα ασύμφωνα και σύμφωνα συστήματα SMF (single-mode fiber). Επίσης, αναλύεται η εξωτερική διαμόρφωση, η ενίσχυση της οπτικής μετάδοσης και η σύγχρονη οπτική μετάδοση με τη χρήση DSP (ψηφιακής επεξεργασίας σήματος). Τέλος, εξετάζονται τα οπτικά συστήματα υπερυψηλής πυκνότητας. Στη συνέχεια αναλύονται οι λόγοι χρήσης της οπτικής διαμόρφωσης και οι διαφορετικοί τύποι οπτικών διαμορφωτών. Περιγράφονται διάφοροι τύποι διαμορφωτών, όπως οι ακουστο-οπτικοί, οι ηλεκτρο-οπτικοί, οι διαμορφωτές ημιαγωγών, οι διαμορφωτές ηλεκτροαπορρόφησης και οι πλασμονικοί διαμορφωτές. Κάθε τύπος παρουσιάζει συγκεκριμένες ιδιότητες και χρήσεις, ενώ γίνεται σύγκριση των τεχνολογιών. Ακολουθεί λεπτομερής παρουσίαση των διατάξεων διαμόρφωσης, ξεκινώντας με τον οπτικό διαμορφωτή Mach-Zehnder (MZM). Παρουσιάζεται η βασική αρχή λειτουργίας του, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του, καθώς και οι εφαρμογές του. Παρόμοια ανάλυση γίνεται για τον οπτικό διαμορφωτή τύπου δακτυλίου (Ring Resonator), με έμφαση στις αρχές λειτουργίας του, τη διάταξη πλάτους και φάσης, και τις εφαρμογές του.
description: Optical modulation and modulators are fundamental elements of modern optical communications technology, enabling the transmission of data via light waves. Modulation refers to the process of modifying an optical signal to carry information, while modulators are the devices that perform this function. The evolution of these technologies is critical to increasing the speed and performance of optical systems, particularly in high-density, long-distance environments. Through the continuous development of new techniques and materials, optical modulators are instrumental in improving the efficiency and quality of communications. The work is divided into five main chapters. The introduction of the thesis states its main objective, which is the analysis of optical modulation and optical modulators. It also describes the methodology followed for the research, emphasizing the techniques used to study the subject. It then takes a historical look back at optical transmission, starting with its earliest stages and examining weak guidance effects, as well as incoherent and coherent SMF (single-mode fiber) systems. External modulation, optical transmission amplification and synchronous optical transmission using DSP (digital signal processing) are also analyzed. Finally, ultra-high density optical systems are considered. The analysis proceeds to the reasons for using optical modulation and the different types of optical modulators. Various types of modulators are described, such as acousto-optical, electro-optical, semiconductor modulators, electro-absorption modulators, and plasmonic modulators. Each type presents specific properties and uses, while the technologies are compared. Following is a detailed presentation of the modulation devices, starting with the Mach-Zehnder optical modulator (MZM). Its basic working principle, its advantages and disadvantages, as well as its applications are presented. A similar analysis is made for the Ring Resonator, with an emphasis on its operating principles, amplitude and phase arrangement, and its applications.