دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی
انتشارات دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات11
تعداد شماره‌ها208
تعداد مقالات2,090
تعداد مشاهده مقاله2,830,322
تعداد دریافت فایل اصل مقاله2,050,012
دلفی, غلامعلی, علیائی, سعید, صیفوری, محمود. (1398). آموزش مبتنی بر نرم‌افزار دی‌مالتی‌پلکسر نوری با استفاده از کریستال‌های فوتونی دو بعدی و ارائه سرفصل‌ آن برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک. فناوری آموزش, 13(4), 762-774. doi: 10.22061/jte.2019.5027.2155
غلامعلی دلفی; سعید علیائی; محمود صیفوری. "آموزش مبتنی بر نرم‌افزار دی‌مالتی‌پلکسر نوری با استفاده از کریستال‌های فوتونی دو بعدی و ارائه سرفصل‌ آن برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک". فناوری آموزش, 13, 4, 1398, 762-774. doi: 10.22061/jte.2019.5027.2155
دلفی, غلامعلی, علیائی, سعید, صیفوری, محمود. (1398). 'آموزش مبتنی بر نرم‌افزار دی‌مالتی‌پلکسر نوری با استفاده از کریستال‌های فوتونی دو بعدی و ارائه سرفصل‌ آن برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک', فناوری آموزش, 13(4), pp. 762-774. doi: 10.22061/jte.2019.5027.2155
دلفی, غلامعلی, علیائی, سعید, صیفوری, محمود. آموزش مبتنی بر نرم‌افزار دی‌مالتی‌پلکسر نوری با استفاده از کریستال‌های فوتونی دو بعدی و ارائه سرفصل‌ آن برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک. فناوری آموزش, 1398; 13(4): 762-774. doi: 10.22061/jte.2019.5027.2155

آموزش مبتنی بر نرم‌افزار دی‌مالتی‌پلکسر نوری با استفاده از کریستال‌های فوتونی دو بعدی و ارائه سرفصل‌ آن برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک

فناوری آموزش
مقاله 2، دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 52، مهر 1398، صفحه 762-774    اصل مقاله (2.55 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22061/jte.2019.5027.2155
نویسندگان
غلامعلی دلفی1؛ سعید علیائی* 1؛ محمود صیفوری2
1آزمایشگاه تحقیقاتی نانوفوتونیک و اپتوالکترونیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران
2دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران
تاریخ دریافت: 08 فروردین 1398،  تاریخ بازنگری: 02 خرداد 1398،  تاریخ پذیرش: 22 خرداد 1398 
چکیده
پیشینه و اهداف: آموزش مبتنی بر نرم­افزار یکی از روش­های مهم برای انتقال دانش در حوزه فناوری­های جدید است. از آنجایی­که پیاده­سازی سخت افزاری برخی از پدیده­های علوم روز به دلیل پیچیدگی­های آن و یا گاهی به دلیل عدم وجود فناوری ساخت متناسب با آن، امکان­پذیر نیست. از این­رو، برای آموزش چنین پدیده­هایی می‌توان از نرم­افزارهای مناسب استفاده کرد. یکی از علوم و فناوری­هایی که در سال­های اخیر رشد قابل توجهی داشته است، ساختارهای کریستال فوتونی است که در ویرایش­های جدید سرفصل­های تحصیلات تکمیلی نیز با عنوان بلورهای فوتونی ظهور یافته است. در این مقاله به آموزش مبتنی بر نرم­افزار یک دی­مالتی­پلکسر چهار کاناله کریستال فوتونی با استفاده از نرم­افزار آرسافت پرداخته شده است.
 روش ها: آموزش ساختار دی­مالتی­پلکسر بر مبنای خصوصیات یک فیلتر کریستال  فوتونی بنا نهاده شده­ است. در این تجزیه و تحلیل با تغییر شعاع میله­های درون نانو­تشدیدگر حلقوی و شعاع میله­های پراکندگی در ساختار کریستال ­فوتونی، پارامتر مهم طول­موج مرکزی 1573.6 نانومتر در فیلتر بهبود یافته است. از مزایای دی­مالتی­پلکسر چهار کاناله می­توان به میانگین ضریب­کیفیت 4525  و میانگین ضریب انتقال توان کانال­ها %95 و میزان  بیشینه و کمینه هم­شنوایی کانال­­ها به ترتیب -19.6 دسی­بل و -40.4 دسی­بل و میانگین عرض کانالی 0.375 نانومتر اشاره کرد. می­توان از دی­مالتی­پلکسر­های چهار کاناله پیشنهاد شده در سامانه­های مخابراتی بهره برد. با توجه به ضرورت آموزش فناوری­های جدید، آموزش مبتنی بر نرم­افزار و ارائه مراحل طراحی چنین ساختارهایی به منظور توسعه و بهبود آن­ها بسیار حائز اهمیت است.
یافته‌ها:از این­رو، در این مقاله به ارائه سرفصل مربوطه برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک پرداخته می­شود. این مبحث می­تواند به عنوان بخشی از درس بلورهای فوتونی و یا درس فوتونیک در نظر گرفته شود.
نتیجه‌گیری: در این مقاله به آموزش مبتنی بر نرم­افزار یک دی­مالتی­پلکسر چهار کاناله کریستال فوتونی پرداخته شد. به منظور آموزش اصول و مبانی نظری که عمدتا پیچیده بوده و پیاده­سازی سخت افزاری آن با توجه به محدودیت­های فناوری مشکل است، استفاده از محیط­های نرم­افزاری مناسب به همراه تقویت دانش­های مورد نیاز اولیه می­تواند در بهبود فرآیندهای یاددهی-یادگیری سهم به‌سزایی داشته باشد. به همین منظور در این مقاله سعی شد مفاهیم مناسب طراحی سامانه دی­مالتی­پلکسر چهار کاناله نوری برای آموزش موثر بیان شود. بر همین اساس مبانی و سرفصل­های پیشنهادی و نیز پیش­نیازهای مورد نظر در طراحی توصیف شد. در بخش آموزش ساختار دی­مالتی پلکسر چهار کاناله بیان شد که می­توان از یک موجبر ورودی T شکل، حلقه­های تشدیدگر مربعی شکل و چند موجبر خروجی استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها
آموزش مبتنی بر نرم افزار؛ آموزش مبتنی بر شبیه‌سازی؛ سرفصل؛ کریستال فوتونی؛ دی مالتی پلکسر
موضوعات
فناوری آموزش
عنوان مقاله [English]
Software-based teaching of optical demultiplexers by using photonic crystals with presenting the syllabus for MSc students in electronic engineering major
نویسندگان [English]
Gh.A. Delphi1؛ S. Olyaee1؛ M. Seifouri2
1Nano-photonics and Optoelectronics Research Laboratory (NORLab), Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
2Faculty of Electrical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]
Background and Objective:Software-based education is one of the most important ways to transfer knowledge in the field of new technologies. Because the hardware implementation of some modern science phenomena is not possible due to its complexity or sometimes due to the lack of appropriate manufacturing technology. Therefore, appropriate software can be used to teach such phenomena. One of the sciences and technologies that has grown significantly in recent years is photonic crystal structures, which have also appeared in new editions of graduate courses syllabuses as photon crystals. In this paper, simulation-based (software-based) teaching of a 4-channel optical demultiplexer based on photonic crystal is presented by using the R-Soft software.
Methods: The teaching of the demultiplexer structure is based on the use of a photonic crystal filter. In this analysis, with the variation of the radius of the cylindrical nano-ring resonator and the radius of the scattering rods, the critical length parameter of 1573.6 nm is improved in the design of the filter. The advantages of the 4-channel demultiplexer include the mean quality factor of 4525, mean channel power transfer factor of 95%, and maximum and minimum channel cross-talk of -19.6 and -40.4, respectively. Also, mean channel width is obtained as 0.375 nm. Moreover, the proposed 4-channel demultiplexer can be used in WDM systems.
Findings: The simulation-based teaching of these structures is very important to develop and improve the multiplexers performance. Therefore, the related syllabus is suggested for master of science (MSc) students in Electronic Engineering major. This syllabus can be considered as a part of Photonic Crystal or Photonics courses.
Conclusion: In this paper, a 4-channel optical demultiplexer based on photonic crystal was studied. In order to teach the theoretical principles and foundations which are mostly complex and its hardware implementation is difficult due to technological limitations, the use of appropriate software environments along with strengthening the basic knowledge required can Improve teaching-learning processes. For this purpose, in this article, we tried to express the appropriate concepts of designing a four-channel optical dimplexplexor system for effective training. Accordingly, the proposed principles and topics as well as the prerequisites in the design were described. In the training section of the four-channel dimplex structure, it was stated that a T-shaped input waveguide, square resonator rings and several output waveguides can be used
کلیدواژه‌ها [English]
Simulation-based teaching, Software-based teaching, Syllabus, Photonic crystal, Demultiplexer
مراجع

[1] Olyaee S, Hamedi, S. Theoretical and practical education of nonlinear error separations in the measurement systems. Education Technology. 2011; 6(1): 17-27.

[2] Blackmore A, Vasileiou E, Purva M. Simulation-based education to improve communication skills: a systematic review and identification of current best practice. Systematic Review. 2018; 4: 159-164.

[3] Olyaee S, Delphi G. Theoretical education of designing two-channel demultiplexer. Paper presented at 4th National Conference on Research in Basic Science Education, Tehran, Iran; 2019. Persian.

[4] Ebrahimi F, Olyaee S. Teaching process of indoor optical wireless communication for optical communication networks course in accordance with the syllabus of MSRT (Ministry of Science, Research and technology). Paper presented at the 8th National Conference on Education, Tehran, Iran; 2016. Persian.

[5] Talebzadeh R, Soroosh M. A high quality complete coupling 4-channel demultiplexer based o photonic crystal ring resonators. Optoelectronics and Advanced Materials–Rapid Communications. 2015; 9(1-2): 5-9.  

[6] Venkatachalam K, Kumar DS. and Robinson, S.  Investigation on 2D photonic crystal-based eight-channel wavelength-division demultiplexer. Photonic Network Communications. 2017; 34(1): 100-110.

[7] Almasian MR, Abedi K. Performance improvement of wavelength division multiplexing based on photonic crystal ring resonator. Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 2015; 126(20): 2612-2615.

[8] Alipour-Banaei H, Serajmohammadi S, Mehdizadeh F.  Effect of scattering rods in the frequency response of photonic crystal demultiplexers. Journal of Optoelectctronics and Advanced Materials. 2015; 17(3-4): 259-263.

[9] Olyaee S, Mohebzadeh-Bahabady A. Two-curve-shaped biosensor for detecting glucose concentration and salinity of seawater based on photonic crystal nano-ring resonator. Sensor Letters. 2015; 13(9): 774-777.

[10] Mohebzadeh-Bahabady A, Olyaee S. All-optical NOT and XOR logic gates using a photonic crystal nano-resonator and based on interference effect. IET Optoelectronics. 2018; 12(4): 191-195.

[11] Gupta ND, Janyani V. Dense wavelength division demultiplexing using photonic crystal waveguides based on cavity resonance. Optik. Int. J. Light Electron Opt. 2014; 125(19): 5833–5836.

[12] Mansouri-Birjandi MA, Tavousi A, Ghadrdan, M. Full-optical tunable add/drop filter based on nonlinear photonic crystal ring resonators. Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications. 2016; 21: 44-51.   

[13] Seifouri M, Fallahi V, Olyaee S. Ultra-high-Q optical filter based on photonic crystal ring resonator. Photonic Network Communications. 2018; 35(2): 225-230.

[14] Ghorbanpour H, Makouei S. 2-channel all optical demultiplexer based on photonic crystal ring resonator. Frontiers of Optoelectronics. 2013; 6(2): 224-227.

[15] Alipour-Banaei H, Mehdizadeh F, Serajmohammadi S. A novel 4-channel demultiplexer based on photonic crystal ring resonators. Optik-International Journal for Light and Electron Optics. 2013; 124(23): 5964-5967.

[16] Alipour-Banaei H, Serajmohammadi S, Mehdizadeh F. Effect of scattering rods in the frequency response of photonic crystal demultiplexers. J. Optoelectron. Adv. Mater. 2015; 17(3-4): 259-263.

[17] Talebzadeh R, Soroosh M, Kavian YS, Mehdizadeh F.

[18]https://www.researchgate.net/publication/305083103_An_optical_demultiplexer_based_on_photonic_crystal_ring_resonators

[19] Fallahi V, Seifouri M, Olyaee S, Alipour-Banaei H. Four-channel optical demultiplexer based on hexagonal photonic crystal ring resonators. Optical Review. 2017; 24(4): 605-610.

[20] Naghizade S, Sattari-Esfahlan SM. An optical five channel demultiplexer-based simple photonic crystal ring resonator for WDM applications. Journal of Optical Communications. 2017; 41(1)

[21] Naghizade S, Sattari-Esfahlan SM. Tunable High Performance 16-Channel demultiplexer on 2D Photonic Crystal Ring Resonator Operating at Telecom Wavelengths. Journal of Optical Communications. 2018.

[22] Kannaiyan V, Dhamodharan SK, Savarimuthu R. Investigation of 2D-PC Ring Resonator-Based Demultiplexer for ITU-T G. 694.1 WDM Systems. Journal of Optical Communications. 2018.

[23] Rakhshani MR, Mansouri-Birjandi MA. Design and simulation of wavelength demultiplexer based on heterostructure photonic crystals ring resonators. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2013; 50: 97-101.

[24] Zhang L, Jiao J. A study on effective math teaching strategy design in hybrid learning environment. Springer. Hybrid Learning. 2011; LNCS 6837:221-223.

[25] Mehar H, Nebhnani N. Software based approach for classroom teaching of electrical engineering courses: A case study. Journal of Technical Education and Training (JTET). 2015; 7(1): 67-79.

[26] Aye KM. Simulation of power electronic converter circuits using COM3LAB learning software in teaching: A case study. International Journal of Trend in Scientific Research and Development (IJTSRD); 2018; 2(5): 133-137.

[27] Fallahi VA, Seifouri MA. A new design of a 4-channel optical demultiplexer based on photonic crystal ring resonator using a modified Y-branch. Optica Applicata. 2018; 48(2): 191-200.

[28] Barsary RG, Andalib A, Alipour-  Banaei A. Design and Simulation 4-Channel Demultiplexer Based on Photonic Crystals Ring Resonators. Journal of Artificial Intelligence in Electrical Engineering. 2013; 2(5): 22-25.

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 1,182
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,320


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب