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

پیشینه و اهداف: آموزش مبتنی بر نرم افزار یکی از روش های مهم برای انتقال دانش در حوزه فناوری های جدید است. از آنجایی که پیاده سازی سخت افزاری برخی از پدیده های علوم روز به دلیل پیچیدگی های آن و یا گاهی به دلیل عدم وجود فناوری ساخت متناسب با آن، امکان پذیر نیست. از این رو، برای آموزش چنین پدیده هایی می‌توان از نرم افزارهای مناسب استفاده کرد. یکی از علوم و فناوری هایی که در سال های اخیر رشد قابل توجهی داشته است، ساختارهای کریستال فوتونی است که در ویرایش های جدید سرفصل های تحصیلات تکمیلی نیز با عنوان بلورهای فوتونی ظهور یافته است. در این مقاله به آموزش مبتنی بر نرم افزار یک دی مالتی پلکسر چهار کاناله کریستال فوتونی با استفاده از نرم افزار آرسافت پرداخته شده است.  روش ها: آموزش ساختار دی مالتی پلکسر بر مبنای خصوصیات یک فیلتر کریستال  فوتونی بنا نهاده شده است. در این تجزیه و تحلیل با تغییر شعاع میله های درون نانو تشدیدگر حلقوی و شعاع میله های پراکندگی در ساختار کریستال فوتونی، پارامتر مهم طول موج مرکزی 1573.6 نانومتر در فیلتر بهبود یافته است. از مزایای دی مالتی پلکسر چهار کاناله می توان به میانگین ضریب کیفیت 4525  و میانگین ضریب انتقال توان کانال ها %95 و میزان  بیشینه و کمینه هم شنوایی کانال ها به ترتیب 19.6- دسی بل و 40.4- دسی بل و میانگین عرض کانالی 0.375 نانومتر اشاره کرد. می توان از دی مالتی پلکسر های چهار کاناله پیشنهاد شده در سامانه های مخابراتی بهره برد. با توجه به ضرورت آموزش فناوری های جدید، آموزش مبتنی بر نرم افزار و ارائه مراحل طراحی چنین ساختارهایی به منظور توسعه و بهبود آن ها بسیار حائز اهمیت است. یافته‌ها:از این رو، در این مقاله به ارائه سرفصل مربوطه برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک پرداخته می شود. این مبحث می تواند به عنوان بخشی از درس بلورهای فوتونی و یا درس فوتونیک در نظر گرفته شود. نتیجه‌گیری: در این مقاله به آموزش مبتنی بر نرم افزار یک دی مالتی پلکسر چهار کاناله کریستال فوتونی پرداخته شد. به منظور آموزش اصول و مبانی نظری که عمدتا پیچیده بوده و پیاده سازی سخت افزاری آن با توجه به محدودیت های فناوری مشکل است، استفاده از محیط های نرم افزاری مناسب به همراه تقویت دانش های مورد نیاز اولیه می تواند در بهبود فرآیندهای یاددهییادگیری سهم به‌سزایی داشته باشد. به همین منظور در این مقاله سعی شد مفاهیم مناسب طراحی سامانه دی مالتی پلکسر چهار کاناله نوری برای آموزش موثر بیان شود. بر همین اساس مبانی و سرفصل های پیشنهادی و نیز پیش نیازهای مورد نظر در طراحی توصیف شد. در بخش آموزش ساختار دی مالتی پلکسر چهار کاناله بیان شد که می توان از یک موجبر ورودی t شکل، حلقه های تشدیدگر مربعی شکل و چند موجبر خروجی استفاده کرد.

Softwarebased teaching of optical demultiplexers by using photonic crystals with presenting the syllabus for MSc students in electronic engineering major

Background and Objective:Softwarebased 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, simulationbased (softwarebased) teaching of a 4channel optical demultiplexer based on photonic crystal is presented by using the RSoft 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 nanoring 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 4channel demultiplexer include the mean quality factor of 4525, mean channel power transfer factor of 95%, and maximum and minimum channel crosstalk of 19.6 and 40.4, respectively. Also, mean channel width is obtained as 0.375 nm. Moreover, the proposed 4channel demultiplexer can be used in WDM systems. Findings: The simulationbased 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 4channel 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 teachinglearning processes. For this purpose, in this article, we tried to express the appropriate concepts of designing a fourchannel 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 fourchannel dimplex structure, it was stated that a Tshaped input waveguide, square resonator rings and several output waveguides can be used   ===================================================================================== COPYRIGHTS  ©2019 The author(s). This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, as long as the original authors and source are cited. No permission is required from the authors or the publishers.  =====================================================================================