Raman based dispersive systems for short pulse generation andoptical signal processing
Kısa atımlı darbe üretimi ve optik sinyal işleme uygulamaları için raman tabanlı dispersif sistemler
- Tez No: 731103
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZDAL BOYRAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of California Irvine
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Spatiotemporal dispersif sistemler, doğrusal olmayan optik ve sinyal işleme uygulamaları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tezde, optik fiberlerin dispersif ve doğrusal olmayan özellikleri, gerçek zamanlı süreçler için zamansal dağınıklığı ve uzamsal dağınık darbe şekillendirme sistemleri incelenmektedir. Bu tez özellikle dispersiyon yönetimi, fotonik zaman germe ve uzay-dalgaboyu haritalama yöntemi ile senkronize darbe üretimi gibi umut verici tekniklere dayanan Raman tabanlı dispersif sistemler ve MEMS teknolojisi ile birleştirilmiş tamamen optik RF dalga formu üretimi konularına fokuslanmıştır. Tezin ilk bölümünde, CARS mikroskopu uygulamaları için yaygın olarak kullanılan ve 1000 cm-1'e kadar frekans aralığına sahip senkronize birinci ve ikinci dereceden darbeli Raman lazer üretimi için dispersiyon kontrollü yeni bir teknik ele alınmıştır. Özellikle,. dispersiyon yönetimli telekom fiberler kullanan ve 1530 nm telekom dalgaboylarında pompalanmış Raman lazerlerin darbe kararlılığının analitik ve sayısal analizine odaklanılmıştır. Birinci ve ikinci dereceden Stokes sinyallerinin darbe parametrelinin farklı tepe pompa gücü ve net anormal dağılım kombinasyonlarına göre gelişimini gösterilmiştir. İkinci dereceye kadar dağılım yönetimli senkron Raman lazerler için kararlılık koşulu gösterilmiştir. Tezin ikinci bölümünde, güçlendirilmiş ve zamansal-uzatılmış sistemlerin gürültü performansı incelenmiştir. Yüksek hızlı analog-dijital dönüştürücüler, RF dalga formu üretimi ve uzaysal dağılımlı görüntüleme gibi gerçek zamanlı uygulamaları mümkün kılan güçlendirilmiş ve zamansal uzatılmış sistemlerin, sistemde biriken gürültü sebebi ile performansları limitlenmiştir. Özellikle dağıtılmış ve kademeli olarak yükseltilmiş, zamansal uzatılmış ADCs sistemelerin gürültü performansı ve dolayısıyla etkin bit sayısı (ENOB) analiz edildi. >10GHz analog bant genişliğine sahip zamansal-uzatılmış sistemlerde dağınık yükseltmenin kademeli yükseltmeye göre 16dB'ye kadar daha yüksek SNR ve ~2.5 bit daha yüksek çözünürlüğe sahip olduğu belirlendi. Tezin son kısmında, hızlı programlanabilir tamamen optik RF dalga formu üretimi için uzaysal ışık modülatörü olarak MEMS tabanlı dijital mikro ayna teknolojisi kullanan yeni bir teknik ele alınmıştır. Önerilen ayrıntılı prosedür açıklanmış ve analitik modelleme ile önerilen tekniğin zamansal çözünürlük, tekrarlama oranı, modülasyon indeksi ve yükselme/düşme süreleri gibi parametreleri hesaplanmıştır. Kare ve testere dişli dalga formlarının deneysel üretimi bir kavram kanıtı olarak gösterilmiştir. Son teknoloji MEMS yapıları kullanarak 1GHz hızına kadar ve ~ 30μs'de yeniden yapılandırılabilen teknoloji dalga formları elde edilebilir.
Özet (Çeviri)
Spatiotemporal dispersive systems have been widely utilized for nonlinear optics and optical signal processing applications. This thesis is dedicated to the investigation of dispersive and nonlinear properties of optical fibers, temporal dispersion for real time operation and spatially dispersed pulse shaping systems. In particular, this thesis is focused on Raman based dispersive systems based on such promising techniques as dispersion management, photonic time stretching and space-to-wavelength mapping for synchronous pulse generation and all-optical RF arbitrary waveform generation incorporated with mature MEMS technology. The first part of this thesis discusses a novel technique of using dispersion managed system for synchronous first and second order pulsed Raman lasers that can achieve frequency spacing of up to 1000 cm-1, which are widely utilized for CARS microscopy applications. In particular, I focus on analytical and numerical analysis of pulsed stability derived for Raman lasers by using dispersion-managed telecom fibers and pumping at near 1530 nm telecom wavelengths. I show the evolution of the first and second order Stokes signals at the output for different peak pump power and the net anomalous dispersion combinations. I determine the stability condition for dispersion-managed synchronous Raman lasers up to second order. In the second part of the thesis, the noise performance of the amplified time stretched systems is investigated. Amplified time stretched systems enabling real time applications such as high-speed analog-to-digital converters, RF arbitrary waveform generation and dispersive imaging are performance limited by the noise cumulated in the system. In particular, I analyze the noise performance and hence the effective number of bits (ENOB) performance of time stretch ADCs with distributed and lumped amplifications. I estimate that distributed amplification in time stretch system with >10GHz analog bandwidth exhibit up to 16dB higher SNR corresponding to ~2.5 bit higher resolution. The last part of the thesis introduces a novel technique of using MEMS based digital micro mirror technology as a digital spatial light modulator for fast programmable all-optical RF arbitrary waveform generation. In particular, the detailed procedure is described and the analytical modeling that discusses the limits of the proposed technique in terms achievable temporal resolution, repetition rate, modulation index and the rise/fall times of the final waveform is calculated as figure of merit. Experimental generation of square and sawtooth waveforms is demonstrated as a proof-of concept. By using the state of the art MEMS technology arbitrary waveforms up to 1GHz rate and reconfigurable in ~30μs are achievable.
Benzer Tezler
- Preparation of metallo-phthalocyanine based photoelectrodes for photoelectrochemical hydrogen production system
Fotoelektrokimyasal hidrojen üretim sistemi için metalli-ftalosiyanin esaslı fotoelektronların hazırlanması
DENİZ EZGİ VAROL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATIF KOCA
- NiO/ZnO ve NiO/ZnO/Al2O3 nanokompozit partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemiyle üretimi
Production of NiO/ZnO and NiO/ZnO/Al2O3 nanocomposite particles by ultrasonic spray pyrolysis (USP) technique
DUYGU YEŞİLTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Heteroatom katkılı grafen temelli anot içeren yeni nesil sodyum iyon pillerin üretilmesi ve performanslarının incelenmesi
Production and performances examination of new generation sodium ion batteries containing heteroatom doped graphene based anode
ALİ İHSAN KÖMÜR
- Establishing multifunctional graphene fibers for smart textiles
Akıllı tekstiller için çok fonksiyonlu grafen fiber üretimi
ÖZER ÇAKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ