Σχεδιασμός, κατασκευή και χαρακτηρισμός ενισχυτή ίνας ερβίου
Creators: name: Χρυσοστομίδης, Θεμιστοκλής Γιάννης
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Οπτικές τηλεπικοινωνίες
Οπτικοί ενισχυτές
Ενισχυτής ίνας ντοπαρισμένης με ιόντα ερβίου
Optical communications
Optical amplifiers
Erbium doped fiber amplifier

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την μελέτη και την κατασκευή ενός αμιγώς οπτικού ενισχυτή που χρησιμοποιεί ως μέσο ενίσχυσης μια οπτική ίνα με προσμίξεις ιόντων της σπάνιας γαίας Έρβιο. Οι οπτικοί ενισχυτές ίνας ερβίου παρουσιάζουν τεράστια χρησιμότητα στον σύγχρονο τομέα τον οπτικών τηλεπικοινωνιών. Η ανάπτυξη της εργασίας βασίζεται στην θεωρητική προσέγγιση, την προσομοίωση της συμπεριφοράς, την κατασκευή και τον χαρακτηρισμό ενός ενισχυτή με ελάχιστη ισχύ εισόδου 50μW, ενώ γίνεται και σύγκριση με τα αντίστοιχα θεωρητικά αποτελέσματα. Ειδικότερα στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στις οπτικές επικοινωνίες, την κυματοδήγηση και την εξασθένηση στις οπτικές ίνες η οποία οδηγεί στην ανάγκη των οπτικών ενισχυτών. Οι βασικές εφαρμογές και οι τύποι των οποίων ολοκληρώνουν το κεφάλαιο. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά o μηχανισμός ενίσχυσης των ενισχυτών ίνας ερβίου και η μαθηματική ανάλυση που χρησιμοποιεί το μοντέλο της προσομοίωσης. Παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά ενός ενισχυτή με βάση τα οποία γίνεται η κατασκευή. Στο τέλος του κεφαλαίου αναλύεται το μοντέλο της προσομοίωσης. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε και οι διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή και τον χαρακτηρισμό του ενισχυτή. Επίσης γίνεται η σύγκριση πειραματικών και θεωρητικών αποτελεσμάτων. Στο τελευταίο κεφάλαιο δίνονται τα βασικά συμπεράσματα που προκύπτουν από την μελέτη των ενισχυτών. Τέλος στο παράρτημα αναφέρονται οι κώδικες που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση και τα χαρακτηριστικά των σημαντικότερων στοιχείων που χρησιμοποιήθηκαν στην κατασκευή του ενισχυτή.
description: The present thesis aims to study the construction of a purely optical amplifier which employs as a gain medium an optical fiber doped with the rare earth element Erbium (Er+3). The Erbium Doped Fiber Amplifiers are of immense utility in the modern field of optical telecommunication. The development of this project is based on the theoretical approach, simulation, construction and characterization of an amplifier working from a minimum input power of 50μW and the comparison of the corresponding theoretical results. The first chapter is an introduction to optical communications, waveguiding and attenuation in optical fibers which leads to the need for amplification. The basic applications and types of optical amplifiers complete the chapter. In the second chapter we describe in detail the physical mechanism of amplification of Erbium Doped Fiber Amplifiers and the mathematical analysis used by the simulation model. Also, the key metrics of an amplifier are presented from which the construction is based on. The third chapter presents the procedure followed and the devices used for the construction and characterization of the amplifier. We also compare experimental and theoretical results. The last chapter gives the basic conclusions of the study. Finally, the codes used for the simulation and the characteristics of the most important elements used in the construction of the amplifier are listed in the Appendix.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)