Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Omoomi,Ahmad Bakhtafrouz
مسعود عمومی (استاد راهنما) احمد بخت افروز (استاد مشاور)
 
STUDENT
Arefeh Nikdast
عارفه نیکدست

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Implementation of Differential and Integral Operators in Analog Optical Computing
As the applications of optical systems are developed in recent years, especially in the field of communication, optical analog computing considered one of the most prominent and growing topics. Although most data computing is still digital; analog optical computing can overcome multiple drawbacks followed by their digital counterparts, such as algorithm complexities, data Analog computing, Spatial analog optical computing, Green’s function approach, Computational metamaterial, Metasurface, Angular scattering, Transmission line model, Multilayer computer.
با گسترش کاربرد سامانه‌های نوری به‌ ویژه در حوزه مخابرات، محاسباتِ نوری آنالوگ یکی از موضوعات مهم و در حال رشد سال‌های اخیر به شمار می‌رود. اگرچه امروزه بیشتر محاسبات به صورت دیجیتال انجام می‌شوند؛ اما محاسبه نوری آنالوگ می‌تواند بسیاری از مشکلات محاسبه دیجیتال همچون پیچیدگی‌های الگوریتمی، دشواری‌های بسته‌بندی، فشرده‌سازی و تبدیل داده‌ را برطرف کند. علاوه بر این استفاده از سامانه‌های محاسبه نوری آنالوگ امکان محاسبه فوق‌سریع و بی‌درنگ اطلاعات نوری، انجام محاسبات موازی و رمز‌گذاری نوری را فراهم می‌آورد. محاسبات نوری آنالوگ می‌توانند در دو حوزه زمان یا مکان انجام شوند. روش‌های متداول محاسبه نوری در حوزه مکان با استفاده از عدسی‌ها، نیازمند ساختارهای حجیمی هستند. ازاین‌رو چنان ساختارهایی قابلیت استفاده در مدارهای مجتمع نوری و ساخت سامانه‌های تمام نوری را ندارند. یکی از روش‌‌های انجام محاسبات نوری آنالوگ در ابعاد ریزطول‌موج، بهره‌گیری از مفهوم فرامواد محاسبه‌گر است. این مواد به‌گونه‌ای طراحی‌ می‌شوند که با پیاده‌سازی عملگر ریاضی موردنظر بر روی میدان تابشی، میدان به‌دست آمده را در بازتاب یا انتقال از ساختار نشان دهند. طراحی این‌گونه محاسبه‌گرها به دو روش فراسطح و تابع گرین انجام می‌شود. در این پایان‌نامه بر پایه روش تابع گرین، عملگر ریاضی موردنظر به طور مستقیم در فضای فوریه مکانی طراحی و پیاده‌سازی می‌شود. در مطالعات پیشین بر پایه این روش، بیشتر ساختارها برای پیاده‌سازی تنها یک عملگر طراحی شده‌اند. بسیاری از این ساختارها تنها برای انجام محاسبات در بازتاب از ساختار و برخی تنها برای توابع گرین زوج طراحی ‌شده‌اند. در این پایان‌نامه برای کاستن از این محدودیت‌ها، دو رویکرد ارائه خواهد شد. نخست ساختار چندلایه دی‌الکتریکی با استفاده از مدل خط انتقالی طراحی می‌شود. این ساختار برخلاف ساختارهای مشابه پیشین، قابلیت پیاده‌سازی هم‌زمان دو عملگر در بازتاب یا انتقال از ساختار را دارد. در رویکرد دیگر فراسطحی طراحی می‌شود که علاوه بر پیاده‌سازی هم‌زمان چند عملگر، می‌تواند با از بین بردن تقارن ساختاری، توابع گرین فرد را نیز در تابش عمود پیاده‌سازی کند. کلیدواژه: محاسبات آنالوگ، محاسبات نوری آنالوگ مکانی، روش تابع گرین، فرامواد محاسبه گر، فراسطح، پراکندگی زاویه ای، مدل خط انتقالی، ساختار چندلایه محاسبه گر

تحت نظارت وف ایرانی