|
Thesis
/ | ROMDOC-THESIS-2017-813 |
Caracterizarea teoretică şi experimentală a unor dispozitive optoelectronice cu aplicaţii în telecomunicaţii şi medicină
Donţu, Ionela Simona
2011-06-29
Abstract: Universitatea Politehnica din Bucureşti - Facultatea de Ştiinţe Aplicate Caracterizarea teoretică şi experimentală a unor dispozitive optoelectronice cu aplicaţii în telecomunicaţii şi medicină Conducător ştiinţific, Doctorand, Prof.univ.dr. Niculae PUŞCAŞ Ionela Simona DONŢU În ultimii ani, laserii cu fibră optică au devenit unul dintre subiectele importante din fotonică, în principal datorită utilizării lor în aplicaţii industriale şi telecomunicaţii. Capitolul introductiv este dedicat evoluţiei diferitelor tipuri de laseri, aplicaţiilor acestora mai ales în telecomunicaţii şi medicină şi avantajele pe care le prezintă aceştia în comparaţie cu alte dispozitive. De asemenea, este prezentat şi scopul acestei teze: caracterizarea teoretică şi experimentală a unor dispozitive opticoelectronice pasive (fibre optice şi ghiduri optice de undă de tip Ti:LiNbO3) şi active (ghiduri optice de undă de tip Er3+:Ti:LiNbO3, amplificatori laser integraţi de tip Er3+:Ti:LiNbO3, laseri de tip Nd:YAG, Er:YAG etc.) cu aplicaţii în telecomunicaţii şi medicină. În capitolul 2 sunt analizate principalele tipuri de fibre optice precum şi câteva metode de producere a fibrelor şi ghidurilor optice de undă de tip Ti:LiNbO3 pasive şi active. Sunt evidenţiate câteva metode de fabricare a fibrelor optice: metoda creuzetului, metoda de depunere din stare de vapori, metodele de depunere internă şi externă din stare de vapori etc., şi a ghidurilor optice de undă: prin difuzia internă a titanului, schimb ionic şi difuzia termică a erbiului. Capitolul 3 este dedicat analizei propagării luminii în fibre şi ghiduri optice de undă. Ţinând seama de ecuaţiile Maxwell şi Helmholtz s-au obţinut soluţiile pentru constanta de propagare în cazul fibrelor optice caracterizate de un indice de refracţie de tip treaptă şi respectiv expresiile câmpurilor modurilor ghidate şi ecuaţia dispersiei unui mod ghidat în cazul ghidurilor optice de undă. Caracterizarea teoretică şi experimentală a fibrelor şi ghidurilor optice de undă de tip Er3+:Ti:LiNbO3 este prezentată în capitolul 4 al tezei. Profilul indicelui de refracţie a unei fibre optice a fost obţinut ţinând seama de ecuaţia Helmholtz şi de datele experimentale rezultate în urma măsurării câmpului apropiat. Deasemenea, utilizând formalismul matricei densitate şi teoria elaborată de McCumber au fost evaluate secţiunile eficace omogene de emisie şi absorbţie a ghidurilor optice de undă de tip Er3+:Ti:LiNbO3 din spectrul de transmisie a acestora în trei regiuni ale spectrului optic: 1550 nm, 980 nm şi 550 nm. Au mai fost evaluaţi şi alţi parametri caracteristici ghidurilor optice de undă de tip Er3+:Ti:LiNbO3: timpul de viaţă radiativ, părţile reală şi imaginară a susceptibilităţii atomice etc. În capitolul 5 este descrisă modelarea teoretică a amplificării într-un ghid optic de undă de tip Er3+:Ti:LiNbO3, evaluându-se şi câţiva parametri ce caracterizează ghidul: câştigul optic, figura de zgomot, raportul semnal-zgomot, factorul Fano etc. Este prezentată apoi implementarea numerică şi metoda numerică Runge-Kutta de ordinul IV de rezolvare iterativă a sistemului de ecuaţii diferenţiale pentru populaţiile nivelelor energetice implicate în tranziţiile optice şi puterile optice ele pompajului, semnalului şi emisiei spontane amplificate care caracterizează ghidul de undă optic de tip Er3+:Ti:LiNbO3. În ultima parte a capitolului sunt prezentate rezultatele simulării amplificării în ghidurile de undă drepte monomod şi multimod. Câteva aplicaţii ale laserilor în medicină sunt prezentate în capitolul 6 al tezei. Astfel, au fost determinaţi experimental: coeficientul de absorbţie, coeficientul de împrăştiere şi factorul de anizotropie în diferite ţesuturi umane: dermă, epidermă etc. pentru mai multe lungimi de undă din domeniul vizibil al spectrului optic. Concluziile şi contribuţiile originale sunt prezentate la finalul lucrării. Polytechnic University of Bucharest - Faculty of Applied Sciences Theoretical and experimental characterization of optoelectronic devices with applications in telecommunications and medicine Scientific, PhD, Prof.univ.dr. Niculae PUŞCAŞ Ionela Simona DONŢU In recent years, fiber lasers have become one of the important topics of photonics, mainly because of their use in industrial and telecommunications applications.The introductory chapter is dedicated to the development of different types of lasers, especially their applications in telecommunications and medicine and they have advantages compared to other devices. It is also presented for this thesis: theoretical and experimental characterization of passive devices opticoelectronice (optical fibers and optical wave guides Ti:LiNbO3) and active (optical wave guides such Er3+:Ti:LiNbO3, laser amplifiers type integrated Er3+:Ti:LiNbO3, laser type Nd:YAG, Er:YAG, etc.) with applications in telecommunications and medicine. In Chapter 2 analyzes the main types of optical fiber and several methods of producing optical fibers and wave guides Er3+:Ti:LiNbO3 passive and active. Several methods are highlighted manufacturing optical fibers: crucible method, the method of vapor deposition methods of internal and external submission vapor, etc.., And optical wave guides: the internal titanium diffusion, ion exchange and thermal diffusion erbiulu. Chapter 3 is devoted to analysis of light propagation in fibers and optical wave guides. Taking account of Maxwell and Helmholtz equations and obtained solutions for the propagation constant for optical fiber characterized by a refractive index step and that expressions such fields guided modes and a dispersion equation for guided mode optical guides. Theoretical and experimental characterization of optical fibers and wave guides such Er3+:Ti:LiNbO3 is presented in chapter 4 of the thesis. Refractive index profile of an optical fiber was obtained taking into account the Helmholtz equation and experimental data resulting from the near field measurement. Also, using density matrix formalism and the theory developed by McCumber sections were evaluated effective homogeneous emission and absorption of optical wave guides such Er3+:Ti:LiNbO3 their transmission spectrum in three regions of the optical spectrum: 1550 nm 980 nm and 550. Have been examined and other parameters of optical wave guides characteristics such Er3+:Ti:LiNbO3: radiative lifetime, the real and imaginary parts of the atomic susceptibility. In Chapter 5 describes theoretical modeling of optical amplification in a wave guide type Er3+:Ti:LiNbO3, and is evaluating several parameters that characterize the user: optical gain, noise figure, signal to noise ratio, etc. Fano factor. Numerical implementation is then presented and Runge Kutta numerical method for solving fourth-order iterative system of differential equations for the populations of energy levels involved in optical transitions and other optical pumping powers, amplified spontaneous emission signal characterizing optical waveguide type Er3+:Ti:LiNbO3. In the last part of the chapter are presented the simulation results straight gain in single-mode waveguides and multimode. Some applications of lasers in medicine are presented in Chapter 6 of the thesis. Thus, were determined experimentally: absorption coefficient, scattering coefficient and anisotropy factor in various human tissues: dermis, epidermis, etc. for several wavelengths in the visible optical spectrum. Conclusions and original contributions are listed at the end of the paper.
Keyword(s): Dispozitive optoelectronice -- Teză de doctorat ; Laser, Aplicaţii -- Medicină -- Teză de doctorat ; Ghiduri de undă -- Optică electronică -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files
Record created 2017-01-17, last modified 2017-01-17
Similar records
| People who viewed this page also viewed: |
|
|
Be the first to review this document.
Start a discussion about any aspect of this document.
guest ::