Μελέτη και μοντελοποίηση ολοκληρωμένων οπτικών διατάξεων δομών δακτυλίων για χρήση σε WDM δίκτυα

Abstract

Καθώς ο όγκος των δεδομένων που μεταδίδεται καθημερινά αυξάνει όλο και περισσότερο, αποτελεί πλέον επιτακτική ανάγκη τα μελλοντικά ευρυζωνικά δίκτυα της γενιάς του 5G, που σύντομα θα είναι αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητας μας, να υποστηρίζουν μεγαλύτερες ταχύτητες μετάδοσης. Η μετάβαση σε φασματικές ζώνες του αέρα όμως πρέπει να συνοδευτεί από βελτιώσεις στο οπτικό μέρος του δικτύου που υποστηρίζει την ασύρματη πρόσβαση. Για να ικανοποιήσουμε την ανάγκη για διαρκώς μεγαλύτερη χωρητικότητα, πρέπει να βασιστούμε στην WDM πολυπλεξία, και σε κυκλώματα πολυπλεκτών / αποπολυπλεκτών που μπορούν να την υλοποιήσουν. Τέτοια κυκλώματα μπορούν να υλοποιηθούν και σε ποικίλες πλατφόρμες μικρό-ολοκλήρωσης. Τα ολοκληρωμένα οπτικά κυκλώματα μπορούν να επιτελέσουν με ακρίβεια, ταχύτητα, λιγοστές απώλειες και χαμηλό ενεργειακό κόστος την μεταγωγή των οπτικών καναλιών πληροφορίας σε διαφορετικούς κόμβους του δικτύου. Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής εργασίας, αρχικά θα επικεντρωθούμε σε κάποιες βασικές αρχές των δικτύων οπτικών ινών που επιτρέπουν την μετάδοση πληροφοριών σε υψηλούς ρυθμούς και την υλοποίηση συστημάτων WDM. Έπειτα, θα μοντελοποιηθεί και θα προσομοιωθεί η λειτουργία ολοκληρωμένων φωτονικών δομών δακτυλίων καθώς και η συμπεριφορά τους ως οπτικά φίλτρα συντονισμού προσθετικής/αφαιρετικής πολυπλεξίας (ROADMs). Πιο σύνθετες δομές οπτικών φίλτρων συντονισμού βασισμένων σε σειριακές/παράλληλες διατάξεις δακτυλίων θα μελετηθούν σε επόμενα βήματα, καθώς και τα φασματικά τους χαρακτηριστικά, δίνοντας ιδιαίτερη σημασία στις πολλές λειτουργίες που μπορούν να επιτελέσουν. Η πλήρης ηλεκτρομαγνητική προσομοίωση των φωτονικών δομών σε συγκεκριμένες πλατφόρμες ολοκλήρωσης θα διεξαχθεί στην ειδική πλατφόρμα προσομοίωσης φωτονικών ολοκληρωμένων διατάξεων Lumerical Interconnect χρησιμοποιώντας μεθόδους πεπερασμένων διαφορών στο πεδίο του χρόνου.