Fiber optik sistemlerde doğrusal olmayan raman saçılmasının ikili arama denklemli adaptif yapay arı kolonisi algoritması ile optimizasyonu
Optimization of nonlinear raman scattering in fiber optic systems by binary search equations based adaptive artificial bee colony algorithm
Yazar: VEHBİ YOLCU
Danışman: PROF. DR. MURAT YÜCEL
Gazi Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / Bilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı / Optik ve Fotonik Mühendisliği Bilim Dlı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Fiber optik = Fiber optics

Özet:
Yüksek bant genişliğine duyulan ihtiyaç sebebiyle dağıtık fiber Raman yükselteçlerine (FRY) olan ilgi artmaktadır. FRY' ler geniş bant aralığını kullanmasının yanında düşük gürültü faktörü avantajı ve kullanımdaki basitlik ile de ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada SMF-28 türü fiberlerde kazancı düzleştirilmeye çalışılan 50 km mesafeye sahip bir fiber hatta ilerleyen 100 adet optik sinyale, zıt yönde sırasıyla 4, 8, 16 adet pompa sinyali gönderilerek dağıtık fiber Raman yükselteç sistemi kurulmuştur. Kurulan sistemde ilk olarak, sinyal kazancını düzleştirmek için lineer olmayan FRY modeli, optimizasyon problemi olarak tanımlanarak optimum pompa gücü ve dalga boyları ikili arama denklemli adaptif yapay arı kolonisi algoritması (İADAYAK) ile bulunmuştur. Sonrasında 8 pompa verileri esas alınarak lineer olmayan FRY sınır değer problemi MATLAB BVP çözücü metodu yardımıyla çözümlenmiştir. Çözüm sırasında analitik Jacobian matrisi sisteme hazır halde verilerek lineer olmayan FRY sınır değer problemi nümerik metotla çözümlenmiş, hızlı ve etkili sonuçlar elde edilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, 100 adet optik sinyalin kazanç dalgalanmasının maksimum ±0,5 dB olduğu gözlemlenmiştir. Yapay zekâ teknolojisi kapsamında üretilen algoritmaların gelişmesi paralelinde bu çalışmaya benzer çözüm performanslarının gelişeceği ve bu sayede elde edilen verimin artacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Due to the need for high bandwidth, interest in distributed fiber Raman amplifiers (FRA) is increasing. In addition to using wide band gap, FRAs also come to the fore with the advantage of low noise factor and simplicity in use. In this study, a distributed fiber Raman amplifier system was established by sending 4, 8, and 16 pump signals in the opposite direction to 100 optical signals advancing on a fiber line with a distance of 50 km, whose gain is tried to be flattened in SMF-28 type fibers. In the established system, firstly, in order to flatten the signal gain, the non-linear FRA model was defined as an optimization problem and the optimum pump power and wavelengths were found with the binary search equation adaptive artificial bee colony algorithm (BSEAABC). Then, based on 8 pump data, the nonlinear FRA boundary value problem was solved with the help of MATLAB BVP solver method. During the solution, the analytical Jacobian matrix was given to the system ready and the non -linear FRA boundary value problem was solved by numerical method and rapid and effective results were obtained. When the results were examined, it was observed that the gain ripple of 100 optical signals was maximum ±0,5 dB. It is thought that in parallel with the development of algorithms produced within the scope of artificial intelligence technology, solution performances similar to this study will improve and thus the efficiency obtained will increase.