Erbiyum katkılı fiber kuvvetlendiricilerin modellenmesi ve simülasyonu
Modelling and simulation of erbium doped fiber amplifiers
Yazar: BARIŞ ALTINER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. N. ÖZLEM ÜNVERDİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tezin amacı, günümüzde uzak mesafe haberleşmesinde sıkça kullanılan fiber optik hatların iletim mesafesini artırmak için, erbiyum katkılı fiber optik kuvvetlendiricilerin kazanç ve gürültü karakteristiğinin simülasyonuyla dalga boyu bölmeli çoğullamalı sistemler için erbiyum katkılı kuvvetlendiricilerin (Erbium-doped Fiber Amplifier, EDFA) kazancını optimize etmektir. Kazanç optimizasyonu yapıldıktan sonra uyarılmış durumdaki erbiyum iyonlarının sayesinde daha fazla soğrulan ışığın, kuvvetlendiricinin kuvvetlendirme performansını nasıl etkilediğini gösteren bir simülasyon çalışması sunulmuştur. Son aşamada ise, EDFA içerisinde yer alan erbiyum iyonlarının birbiriyle olan etkileşiminin kazancı nasıl etkilediği gösterilmiştir.Tezin Birinci Bölümü'nde, erbiyum katkılı fiber kuvvetlendiriciler (EDFA) hakkında temel bilgiler verildikten sonra İkinci Bölüm'de, erbiyum katkılı fiber kuvvetlendiricilerin tanımı, tarihçesi, uzak mesafe haberleşmedeki kullanım alanları ve tercih nedenleri hakkında bilgiler verilerek konuya giriş yapılmıştır.Üçüncü Bölüm'de, EDFA hakkında ayrıntılı bilgiler verildikten sonra EDFA'nın tasarım, simülasyon ve optimizasyon aşamalarında kullanılacak olan eşdeğer denklemler belirlenmiştir.Dördüncü Bölüm'de, kuvvetlendiriciler ana nitelikleri açısından simülasyon ve tasarım için ayrıntılı olarak incelendikten sonra çeşitli uygulamalardaki kuvvetlendirici tasarım sorunları açıklanmıştır.Beşinci Bölüm'de erbiyum katkılı fiber kuvvetlendirici (EDFA) tasarımında önemli rol oynayan kazanç ve gürültü karakteristiğinin modellenmesi birinci simülasyon olarak, dalga boyu bölmeli çoğullamalı ağlar için OptiSystem 7.0 simülasyon ve optimizasyon yazılımı kullanılarak gerçeklenmiştir. İkinci simülasyonda, dalga boyu bölmeli çoğullamalı sistem için tasarlanan erbiyum katkılı fiber kuvvetlendiricinin kazanç optimizasyonu yapılmıştır. Üçüncü simülasyonda, uyarılmış durumdaki erbiyum iyonlarının sayesinde soğrulan ışığın kuvvetlendiricinin performansını nasıl etkilediğini gösteren bir çalışma yapılmıştır. Son simülasyonda ise, erbiyum iyonlarının birbiriyle olan etkileşiminin kazanca olan etkisi incelenmiştir.Altıncı Bölüm'de ise yapılan simülasyon ve optimizasyon çalışmalarının sonuçları değerlendirilmiştir.Anahtar Sözcükler : EDFA, Simülasyon, Optimizasyon, OptiSystem

Abstract:
The aim of this thesis is to optimize gain and noise characterization of erbium doped fiber amplifier (EDFA) to increase the fiber link of the transmission distance for today?s Wavelength Division Multiplexing (WDM) systems. Following the gain optimization, absorbed light with the excited state erbium ions that how to affect the amplifier?s performance is represented as a simulation study. At the final stage, erbium ion?s interaction with one another that how to affect the amplifier?s gain is indicated as a simulation.In the first stage of the this thesis, after the EDFA is introduced, in the second stage, basic information about EDFA definition, history, usage areas and preference reasons are given as a beginning of the issue.In the third section, after the EDFA is detailed, rate equations which are used at the design and simulation process is calculated.In the fourth section, after the EDFA is investigated in a viewpoint of the main characterization of EDFA, amplifier design problems are explained for various applications.In the fifth section, gain and noise characterization determination and modelling which are so important to design an amplifier is realized for WDM systems with OptiSystem 7.0 simulation software as a first simulation. In the second simulation, EDFA gain is optimized for WDM systems. Also in the third simulation, absorbed light with the excited state erbium ions support which is how to effect the amplifier?s performance is represented as a simulation study. In final simulation erbium ions interaction issue is investigated and simulated to obtain the optimal gain.In the sixth section, simulation and optimization study results have been done that are considered.Keywords : EDFA, Simulation, Optimization, OptiSystem