finite-difference time-domain method
در نشریات گروه برق-
طراحی و شبیه سازی مقایسه کننده تک بیتی تمام نوری فوق سریع با استفاده از تشدیدگرهای حلقوی بلور فوتونی
در این مقاله یک طرح جدید از یک مقایسه کننده تک بیتی تمام نوری فوق سریع ارایه می شود که بر اساس تشدیدگرهای حلقوی بلور فوتونی متشکل از شیشه های آلاییده با ضریب غیرخطی بالا ساخته می شود. ساختار کلی این مقایسه کننده شامل دو ورودی، چهار تشدیدگر حلقوی همراه با تعدادی موج بر برای مقایسه و سه خروجی برای ارایه نتیجه است که همه در بستر بلور فوتونی ایجاد شده اند. با استفاده از روش عددی بسط امواج تخت ساختار باندی آن محاسبه و نتایج حاصل شده نشان می دهند که بلور فوتونی پایه دارای شکاف باند فوتونی در مد پلاریزه TM در پنجره طول موجی باند S، C و L است و برای کاربردهای مخابراتی ابزاری مناسب می باشد. برای حل معادلات ماکسول از روش تفاضلی محدود در حوزه زمان استفاده شده است که هدف از آن بررسی رفتار انتشاری نور درون ساختار نهایی است. نتایج مطالعات عددی نشان می دهند ساختار طراحی شده دارای پاسخ زمانی بسیار کوتاه 3 پیکوثانیه است که نسبت به تمامی مقایسه کننده های طراحی شده تاکنون شامل مقایسه کننده های الکترونیکی، و تمام نوری از سرعت بالاتری برخوردار است. همچنین مساحت نسبتا کوچک آن که در حدود 826 میکرومتر مربع است، استفاده از آن در طراحی مدارهای فوتونیکی مجتمع را ممکن می سازد.
کلید واژگان: مقایسه کننده تمام نوری، تشدیدگر حلقوی بلور فوتونی، اثر غیرخطی کر، بسط امواج تخت، روش اجزا محدود در حوزه زمانA digital comparator is a logic circuit used to compare two binary numbers. So far, various designs have been proposed using logic gates, which are mainly based on electrical signals and lack the desired high speed. This paper presents a new design of an ultra-fast all-optical single-bit comparator based on photonic crystal ring resonators consisting of highly nonlinear glass. The structure of this comparator consists of two inputs, four ring resonators with a number of waveguides for comparison and three outputs for displaying the result, all created in a photon crystal bed. Using the plane wave expansion method, its band structure is calculated and the results show that the fundamental photonic crystal has a photonic band gap in the polarized TM mode in S, C and L bands that is a suitable tool for telecommunication applications. To solve the Maxwell's equations, the finite-difference time-domain method is used, which aims to investigate the light propagation inside the final structure. The results of numerical studies show that the designed structure has a very short response time of 3 ps, making it faster than all the comparators designed so far, including electronic, electro-optical and all-optical comparators. Also, its relatively small area of 826 μm2 makes it applicable in the design of photonic integrated circuits.
Keywords: All-optical comparator, photonic crystal, nonlinear ring resonator, optical Kerr effect, plane wave expansion method, Finite-Difference Time-Domain Method -
در این مقاله، جداکننده توان بلور فوتونیک با اتصال Y شکل به منظور استفاده در ابزارهای مخابراتی طراحی، بهینه سازی و شبیه سازی شده است. به منظور افزایش میزان عبور موجبر از حفره ای با ضریب شکست متفاوت در محل اتصال استفاده شده است. با استفاده از روش های FDTD تعمیم یافته و MMP عبور پرتو از جداکننده توان شبیه سازی شده است. با توجه به هندسه موجبر بلور فوتونیک، قطبش الکتریکی عرضی در نظر گرفته شده است. این داده ها از تکنیک End-Fire در آزمایشگاه ETH به دست آمده اند. انتشار پرتو در جداکننده توان ساخته شده از بلور فوتونیک را بوسیله روش های شبیه سازی FDTD دوبعدی تصحیح شده و MMP مدلسازی کرده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می کنیم. بررسی محاسبات عددی ساختار بهینه نشان می دهد نتایج آزمایشگاهی در توافق خوبی با روش های FDTD دوبعدی و روش نیمه تحلیلی MMP قرار دارد و میزان عبور به حدود 8/44% در هر شاخه رسیده است.کلید واژگان: بلور فوتونیک، جداکننده توان، روش تفاضل متناهی دامنه زمان، روش چندقطبی چندگانه، شبیه سازی، موجبرJournal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Volume:13 Issue: 4, 2017, PP 59 -64We investigate the transmission behavior of photonic crystals power splitter by using improved 2D FDTD and MMP methods. The Comparison between experimental data and simulation results are discussed in TE polarization. In this study, the 60° photonic crystal power splitter is optimized, which is composed of InPGaAs/InP material and air holes. The photonic crystal waveguide bend transmission data was measured by End-Fire technique. This computational method can be applied to investigate photonic crystals with irregularly shape and different materials. Comparison between experimental data and two dimensional simulations is evident that the improved 2D FDTD simulation shows a very good agreement with the experimental data of the transmission properties.Keywords: Finite difference time domain method, Multiple Multipole method, Photonic crystal, Power splitter, Simulation
-
در این مقاله، اثرات ساختار دیوار روی پارامترهای یک کانال بیسیم، داخل ساختمان واقعی با استتااده ا روش تاالتل موت ود هتو همان ) FDTD ( دوبع ی بررسی ش هاست. دو نوع دیوار درنظر گرفته ش هاست. در هالت اول، دیوارها ا نوع بلوکهای بتنی با هاره های هوایی به عنوان دیوارهای ناهمگن و در هالت دوم دیوارها ا نوع همگن با پارامترهای ساختمانی موثر هستن . نقشته هتای پوشتم میت ان، میتانگین تلاتاتمسیر، پروفایل تاخیر توان و مق ار موثر گسترش تاخیر در هر دوهالت بهدستآم ه و مقایسه ش هان . پروفایلهتای تتاخیر تتوان ن شتان متی دهت ،دیوارهای ناهمگن اثرات چن مسیره قویتری نسبت به دیوارهای همگن ایجاد میکنن و این اثرات در شرایط غیر دی مستقیم ش ی تر است. به طورمیانگین، مق ار موثر گسترش تاخیر برای مویط با دیوارهای ناهمگن، در شرایط دی مستقیم 1 نانوثانیه و در شرایط غیر دی مستتقیم 8 نانوثانیتهبیشتر ا مویط با دیوارهای همگن است.کلید واژگان: محیط داخل ساختمان، روش تفاضل محدود حوزه زمان، پروفایل تاخیر توان، مقدار موثر گسترش تاخیر، دیوار ناهمگن، میاانگین تلفات مسیرIn this paper, the effects of wall structures on the parameters of realistic indoor wireless channel using two dimensional finite difference time domains (FDTD) method are investigated. Two types of wall are considered for the environment. In the first case, the walls are a type of concrete block with air gaps as inhomogeneous walls and, in the second case, the walls are a type of homogeneous oneswith effective constitutive parameters. For two cases, field coverage maps, average path loss, power delay profile and RMS delay spread are extracted and compared. Power delay profiles show that inhomogeneous walls create stronger multipath effects than homogeneous walls and that these effects are severe in none line of sight conditions. On average, the RMS delay spread for environment with inhomogeneous walls, in LOS conditions 5 ns and in NLOS conditions 8 ns is more than the environment with homogeneous walls.Keywords: Indoor Environment, Finite-Difference Time-Domain Method, Power Delay Profile, RMS Delay Spread, Inhomogeneous Wall, Average Path Loss
-
با استفاده ازداده های آزمایشگاهی، دقت روش تفاضل متناهی دامنه زمان FDTD دوبعدی بهبودیافته با روش FDTD سه بعدی مقایسه می-گردد. برای این منظور از موجبر خمیده o60 بلور فوتونی بهینه استفاده شده است. با توجه به هندسه موجبر بلور فوتونی، قطبش الکتریکی عرضی در نظر گرفته شده است. این داده ها از تکنیک End-Fire در آزمایشگاه به دست آمده اند. با محاسبه ی گذردهی موثر در الگوریتم یی نشان می دهیم که روش FDTD بهبودیافته دوبعدی توافق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی سه بعدی دارد. با توجه به سادگی الگوریتم و کارایی روش دوبعدی می توان شبیه سازی ابزارهای بلور فوتونی را بر روی کامپیوترهای شخصی با سرعت قابل قبولی انجام داد. همچنین این روش قابل استفاده برای بلورهای فوتونی با هر ساختار و ماده ای می باشد. بنابراین با در نظر گرفتن سرعت بالای روش دوبعدی در مقایسه با سه بعدی و امکان اجرای آن بر روی کامپیوترهای شخصی می توان از این روش دوبعدی برای مطالعات بنیادی و بهینه سازی ابزارهای بلور فوتونی استفاده کرد.
کلید واژگان: بلور فوتونی، روش تفاضل متناهی دامنه زمان، شبیه، سازی، موجبرJournal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Volume:10 Issue: 1, 2013, P 17The accuracy of improved two dimensional finite difference time domain method (2D FDTD) is verified by comparing with 3D FDTD method and experimental data. The optimized 60° photonic crystal waveguide bend، used in this study as a test case، is composed of InPGaAs/InP material and air holes and TE polarization is considered. The photonic crystal waveguide bend transmission data was measured by End-Fire technique. This computational method can be applied to investigate photonic crystals with irregularly shaped and different materials. Comparison of experimental data with two and three dimensional simulations، it is evident that the improved 2D FDTD simulation shows a very good agreement with 3D FDTD simulation and also with the experimental data of the transmission properties. The efficiency and simplicity of 2D FDTD makes this algorithm promising for simulation of photonic crystals on personal computers of reasonable speed. Since the improved 2D FDTD simulation has a high performance compared to its 3D counterpart and also could easily be run on PCs، the improved 2D FDTD simulation can be considered as a useful tool in studying، designing and improving photonic crystal devices.Keywords: Finite Difference Time Domain Method, Photonic Crystal, Simulation, Waveguide
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.