Yarıiletken lazerlerde çizgi genişleme faktörünün yapay sinir ağları ile modellenmesi
Modeling of linewidth enhancement factor in semiconductor laser diodes using artificial neural networks
- Tez No: 121659
- Danışmanlar: PROF. DR. KENAN DANIŞMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
ÖZET Optik haberleşme sistemlerinin ana bileşenlerinden biri olan yarıiletken lazer diyotlann kararlı çalışması sistemin verimliliği açısından büyük önem taşımaktadır. Lazer ışımasının tek dalga boyunda ve eşfazlı olması, çizgi genişliği ve çizgi genişleme faktörününde (ÇGF) olabildiğince küçük olması yüksek frekans modülasyonunda ve sürekli dalga işleminde büyük önem taşımaktadır. Sinyal zayıflaması,modülasyon hızı ve iletim uzaklığı da doğrudan çizgi genişliğine ve dolayısıyla çizgi genişleme faktörünün düşük olmasına bağlıdır. İletim kapasitesinin artırılması ve optik haberleşme sistemlerinde doğru ölçüm yapılabilmesi de bu faktörün düşük değerde ve net olarak belirlenmesine bağlıdır. Son yıllarda çizgi genişleme faktörünün bir çok teorik modellemesi yapılmasına rağmen elde edilen deneysel değerler ile teorik modeller arasında gözle görülür derecede farklar devam etmektedir. Buda teorik modellerdeki bir çok yaklaşımdan, varsayımdan ve değerleri kabaca tahmin edilen parametrelerden kaynaklanmaktadır. Öğrenme becerisi, kolayca farklı problemlere uygulanabilirliği, genelleme özelliği, hızlı işlem yapabilip az bilgiye gereksinim duyması ve doğrusal olmayan sistemlere uygulanabilirliği yapay sinir ağlarını (YSA) son yıllarda farklı mühendislik problemlerine uygulama da oldukça popüler yapmıştır. Bu özelliklerinden dolayı bu çalışmada çizgi genişleme faktörü yapay sinir ağları ile modellenerek yeni bir bakış açısı getirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde çizgi genişleme faktörünün lazer diyotlar ve sistemler üzerindeki etkisi açıklanıp tez çalışmasının amacı verilmiştir.VI ikinci bölümde çizgi genişleme faktörü tanımlanarak literatürde mevcut analitik ifadeler gözden geçirilmiş ve bu parametrenin teorik ve deneysel olarak belirlenmesinde kullanılan metotlar açıklanmıştır. Üçüncü bölümde yapay sinir ağlarının temel prensipleri, kullanılan öğrenme algoritmaları ve yapıları kısaca tanıtılmış bazı YSA uygulamalarından kısaca bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde değişik lazerler için YSA modellerinin detayları aktarılıp sonuçlan verilmiştir. Modellerden elde edilen sonuçların literatürde verilen deneysel sonuçlarla uyumluluk gösterdiği tespit edilmiştir. Son bölümde elde edilen sonuçlar irdelenerek gelecekte yapılması gereken çalışmalar için öneriler verilmiştir. Sonuç olarak, yarıiletken lazerlerde Çizgi Genişleme Faktörünün YSA ile modellenmesi ilk defa bu tez çalışmasında büyük bir başarıyla gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçların literatürdeki deneysel sonuçlarla oldukça uyumlu olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
vıı SUMMARY Stability in semiconductor laser diodes is very important in terms of efficiency in optical communication systems. For an efficient lasing, the laser light should be monochromatic and coherent. Also the linewidth and the linewidth enhancement factor are supposed to be as small as possible. The linewidth enhancement factor (a) affects the performance of the whole system for both CW operation and high frequency modulation conditions. In order to increase the transmission capacity and to resolve accuracy, a narrow linewidth and thus a small and accurate enhancement factor is expected. Although there are different ways for modelling a factor, there are still large discrepancies in the magnitude of a in terms of measured and calculated values. These discrepancies might occur from various approximations, assumptions and rough estimations presented in analytical models. In general, the features of ANNs such as learning, generalization, fast real-time operation and ease of implementation have made them very popular. Especially They offer magic and powerful solutions in non-linear system modelling. In this work ANNs have used in the modelling of linewidth enhancement factor for the first time. This approach will bring different aspects to the literature. In the first chapter of this work, the effectiveness of linewidth enhancement factor on the components of the optical communication system is explained and the objective of the dissertation is summarized.vııı In the second chapter, experimental and analytic methods to obtain a factor are briefly reviewed. The parameters affecting a factor are revised on the basis of theoretical and experimental studies. The basic principles of ANNs including different architectures are reviewed in the third chapter. In addition to that the learning algorithms used in this dissertation are also introduced. In the fourth chapter, the details of ANN modellings are presented for different kinds of lasers. The results obtained from the modellings are given. It is definite to say that The ANN results are much closer to the experimental values reported in literature. In final chapter the works presented in this study are concluded. Suggestions for future works are also outlined in this chapter. As a conclusion, the study presented in this work to calculate the a factor in laser diodes with the help of ANNs is the first time introduced with great success. The results are in very good agreement with the experimental studies available in literature.
Benzer Tezler
- Kuantum-kaskat lazerlerin karakteristik niceliklerinin yapay arı kolonisiyle eğitilmiş sinir ağları ile modellenmesi
Modeling the characteristic quantities of quantum-cascade lasers by neural networks trained by artificial bee colony algorithm
SEVGİ YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH ÇELEBİ
- Three dimensional modelling of quantum cascade lasers' characteristic parameters
Kuantum kaskat lazerlerin karakteristik parametrelerinin üç boyutlu modellenmesi
ÖZGE AYTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldırım Beyazıt ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH VEHBİ ÇELEBİ
- Üç boşluklu lazer diyod karakteristikleri ve frekans kaymasının bastırılması
The Characteristics of three cavity laser diodes and supression of frequency shifting
AHMET ÖZEK
Doktora
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KENAN DANIŞMAN
- Vakum ortamında, düşük sıcaklıklı, taranabilen harici optik geri beslemeli diyot lazer sistemi platformunun tasarlanması, kurulması ve çalıştırılması
Desinging, establishing and working tunable external cavity diode lazer system platform with optical feedback under low temperature and vacuum
BÜLENT HARUN KILIÇ
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiMersin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN MUTLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KÜÇÜKKARA
- Harici optik geri beslemenin yarı iletken enjeksiyon lazerlerine etkileri ve titreşim ölçümü
External optical feedback effects on semiconductor lasers and vibration measurement
MEHMET TİKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERAFETTİN EREL