تصميم معوض خسائر بصري للألياف الضوئية بالاعتماد على الشبكات العصبية الاصطناعية البصرية

الباحث

زينب عادل عباس جاسم

المشرف

طالب محسن عباس - ابراهيم عبد الله مرداس

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

التربية للعلوم الصرفة / الفيزياء

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Optical fibers;Loss compensation;Artificial neural networks;Dispersion compensation

ركزت هذه الأطروحة على تقنيات التعويض في قنوات الألياف الضوئية للخسائر الخطية وغير الخطية. ينقسم العمل في هذه الأطروحة إلى جزأين رئيسيين بناءً على تقنية التعويض المستخدمة. يتناول الجزء الأول استخدام التصميم المقترح لطريقة التعويض القائمة على اقتران الطور البصري (طيف الانعكاس البصري) لتخفيف خسائر الألياف الضوئية (الخطية وغير الخطية) في الجزء الثاني باستخدام طريقة الذكاء الاصطناعي مثل الشبكة العصبية لتعويض خسائر الألياف الضوئية. فلألياف الضوئية هي قناة الاتصال التي ينتشر فيها الضوء كما هو الحال مع أي وسيط إرسال آخر، يعد التوهين والتشتت وتضمين الطور الذاتي وتضمين الطور المتقاطع عوامل محددة لكفاءة الألياف الضوئية. لا يقتصر تحقيق خسائر الألياف الضوئية في مجال الاتصالات الضوئية فحسب، بل في ظهور مجال علمي جديد هو الألياف الضوئية غير الخطية، وتتمثل فائدة هذا المجال الجديد من العلم في التطوير المستمر لـ أساسيات التقنيات اللازمة لإدارة المعلومات. تعتبر التأثيرات غير الخطية وكذلك التأثيرات الخطية للألياف الضوئية من بين النقاط المهمة التي يجب الاهتمام بها، لأن معظم تطبيقات الألياف الضوئية تعتمد عليها. لذلك، عند دراسة الألياف الضوئية في مجال الاتصالات أو في مجال التطبيقات الطبية، فإن عملية نقل الإشارة داخل الألياف الضوئية مهمة للغاية لأن الإشارة المرسلة داخل الألياف الضوئية تعاني من التوهين والضعف بسبب هذه التأثيرات التي تقيد عمل الالياف الضوئية في مجال الاتصالات. في هذا العمل، تم اقتراح تعويض الخسارة لكلا النوعين من الخسائر الخطية، مثل التشتت والتوهين والامتصاص. تم تصميم معوضات فقدان التشتت DCF وتنفيذها للقضاء عليه داخل بمعامل تعويض مناسب. وتم استخدام مضخمات أشباه الموصلات الضوئية لتعويض الخسائر الناتجة عن توهين الإشارة. أما بالنسبة للخسائر غير الخطية فقد تم اقتراح وتصميم وتنفيذ نوعين من المعوضات. الأول هو عملية تعويض الخسائر على أساس طريقة اقتران الطور البصري. تم تصميم المعوض البصري على أساس الألياف غير الخطية HNLF وتم تنفيذه في تكوينين، أحدهما في منتصف المسار والآخر على طرفي النظام. تم الحصول على نتائج تعويض جيدة، كما تم تحسين أداء الاشارة المرسلة. تم اقتراح معوض خسارة ثان بالاعتماد على تقنية الشبكات العصبية الاصطناعية، حيث تتدرب هذه الشبكات على مخرجات النظام ومن ثم تحسين أداء النظام من خلال التحكم في القدرة المرسلة والتحكم في تغير الطور غير الخطي، كما هو موضح في النتائج. البرامج المستخدمة في هذا العمل هي Optisystim 19 و Matlab بلاستعانه بكود البايثون Python code.

This study focused on the compensation techniques in optical fiber channels for linear and nonlinear impairments. The work in this study falls into two main parts based on the compensation technique used. The first part deals with using the proposed design for compensation method based on optical phase conjunction (optical inversion spectrum) to mitigate the optical fiber losses (linear and nonlinear) in the second part using the artificial intelligent method such as neural network to compensate the fiber losses. In optical fiber systems, the optical fiber is the communication channel in which light propagates. As with any other transmission medium, attenuation, dispersion, self-phase modulation and cross phase modulation are determining factors for the efficiency of the optical fiber. The achievement of low-loss optical fibers is not restricted only in the field of optical communications, but rather in the emergence of a new field of science that is nonlinear fiber optics, and the benefit of this new field of science is the continuous development of the basics of the technologies necessary for information management. The nonlinear effects as well as the linear effects of optical fibers are among the important points that must be taken care of, because most of the optical fiber applications depend on them. Therefore, when studying optical fibers in the field of communications or in the field of medical applications, the signal transmission process within the optical fiber is very important because the transmitted signal within the optical fiber suffers from attenuation and weakness due to these effects, which restrict the work of optical fibers in the field of communications. In this work, a loss compensation was proposed for both types of linear losses within the optical fiber, such as dispersion, attenuation, and absorption. Dispersion compensation fiber dispersion compensation fiber DCF loss compensators were designed and implemented to eliminate dispersion within the optical fiber with an appropriate compensation coefficient. Optical semiconductor amplifiers were used to compensate for losses resulting from signal attenuation. As for the nonlinear losses, two types of compensators were proposed, designed, and implemented. The first is the opacity compensation process based on the optical phase coupling method. An optical compensator was designed based on highly nonlinear fiber HNLF and implemented in two configurations, one in the middle of the path and the other on both ends of the system. Good compensation results were obtained, and the system's signal transmission performance was also improved. A second loss compensator was proposed based on the technique of artificial neural networks, where these networks train on the outputs of the system and then improve the performance of the system by controlling the transmitted power and controlling the nonlinear phase change, as shown in the results. The programs used in this work are Optisystim 19 and Matlab with the help of Python code.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب