Skip to main content
SUPERVISOR
Asghar Gholami,Reza Safian
اصغر غلامی (استاد راهنما) رضا صفیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Mazaheri
زهرا مظاهری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Design and Implementation of 4.25 Gbps Fiber Optic Transmitter in Accordance with 1000BASED-SX Gigabit Ethernet Standard
Optical communication had an very high growth through the modern communication systems. Particularly, optical fiber communication plays an important role in development of high-speed telecommunication systems. optical communication ystems are divided into free space and fiber optic communication systems. Free-Space Optics (FSO) is a line-of-sight technology that uses lasers to provide optical bandwidth connections. Fiber-optic communication systems use fiber optic as communication channel and have many applications in high-speed data transmission for short and long haul systems. Today, optical fibers are also used in the Internet and local area networks (LAN) to transfer very high data rates Gigabit Ethernet is a standard for high speed telecommunication systems which is defined in the IEEE802.3z standard. 1000BASED-SX is a part of the Gigabit Ethernet standard which defines short haul multimode optical fiber communication systems. In this thesis, optical transmitter parameters and components for a short haul multi mode optical fiber communication system have been studied and an optical transmitter in accordance with 1000BASE-SX standard has been designed and implemented. The transmitter can send data at 4.25 G bit rate, over 1000m MMF on the 850 nm wavelength . The input electrical signal with 4.25 G have a wideband spectrum. To transfer this high frequency signal from input terminals to the amplifier and from amplifier to the laser input, transmission lines are used. Different transmission lines as differential coupled microstrip and CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) lines are designed and optimized using ADS software. Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL) due to its low cost and high power and coupling efficiency is a good selection as the light source for short haul multimode fiber communication systems. But VCSEL parameters are temperature dependent which cause output optical power be highly sensitive to the temperatur. Therefore a control circuit is designed to keep the VCSEL's average power constant with feedback mechanism. All components are assembled onto a 4-layerd FR-4 printed circuit board (PCB). Finally the parameters of the transmitter are measured and are compared with standard values. Since BER test is the best way to ensure the correct functioning of a transceiver system; this test is performed to ensure the verification system. Keywords: Optical transmitter, VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser), driver, Extinction Ratio (ER), optical power, ower penalty, Transmission line, Differential coupled microstrip, CPWG(Coplanar Waveguide with Ground).
با استفاده از سیستم های مخابرات نوری امکان ارسال و دریافت اطلاعات با پهنای باند وسیع فراهم می گردد. سیستم‌های مخابرات نوری به دو دسته‌ی مخابرات فیبر نوری و مخابرات نوری در فضای آزاد تقسیم می‌شوند. سیستم های مخابرات فیبر نوری، کاربرد زیادی در انتقال اطلاعات با سرعت بالا مانند اینترنت و کاربردهای چندرسانه‌ای و شبکه‌های انتقال اطلاعات برای فواصل مختلف دارند. سیستم مبتنی بر استاندارد گیگابیت اترنت، نوعی سیستم مخابراتی است که استاندارهای مربوط به آن در استاندارد IEEE802.3z تعریف می‌شوند. در قسمتی از این استاندارد به نام 1000BASED-SX که برای مخابرات برد کوتاه تعریف شده است، از فیبر نوری چند مودی به عنوان کانال استفاده می‌شود. در این پایان‌نامه، ضمن بررسی فرستنده ی نوری و پارامترها و اجزای آن، یک فرستنده ی فیبر نوری مطابق با بخش 1000BASE-SX از استاندارد گیگابیت اترنت طراحی و پیاده سازی شده است. این فرستنده قابلیت ارسال اطلاعات بر روی طول موج 850nm تا نرخ بیت 4.25G بر روی فیبر با طول 1000 متر را دارد. با توجه به پهن باند بودن سیگنال ورودی فرستنده ی نوری پیاده سازی شده، برای مسیرهای عبور سیگنال های فرکانس بالا از خطوط انتقال استفاده می شود. خطوط انتقال بکار رفته از نوع میکرواستریپ کوپل شده و CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) می باشند که به کمک نرم افزار ADS طراحی شده و پارامترهای S آنها بهینه می شوند. لیزر نیمه هادی VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) با توجه به قیمت ارزان و بازدهی خوب آن، به عنوان منبع نور برای سیستم های فیبر نوری چند مودی مسافت کوتاه استفاده می شود. اما پارامترهای VCSELبه درجه حرارت وابسته هستند که منجر به تغییر توان خروجی با تغییر دما می شود. بنابراین مداری برای راه اندازی و کنترل VCSEL طراحی شده و توان متوسطVCSEL در آن به کمک مکانیزم فیدبک ثابت نگه داشته می شود. مدار طراحی شده بر روی برد مدارچاپی چهارلایه با دی الکتریک FR4 پیاده سازی می hy;شود. در نهایت پارامترهای مربوط به فرستنده، از روی دیاگرام چشمی خروجی آن اندازه گیری شده و با مقادیر استاندارد مقایسه می گردد. از آنجا که بهترین راه برای حصول اطمینان از صحت عملکرد یک سیستم فرستنده-گیرنده، تست BER است برای اطمینان از صحت عملکرد سیستم این تست نیز انجام می شود. کلمات کلیدی: فرستنده ی نوری، VCSEL، راه انداز، نسبت خاموشی، توان متوسط نوری، جریمه ی توان، خط انتقال، خط میکرواستریپ کوپل شده، CPWG(Coplanar Waveguide with Ground

ارتقاء امنیت وب با وف بومی