Вплив сильного пустельного пилу на багатохвильові оптичні лінії у вільному просторі: порівняльне дослідження для 850, 1550 та 3800 нм
| Автори | Ayad Saadi Ahmed1, Shaymaa A. Ahmed1,2, Thoalfiqar A. Zaker1 |
| Афіліація |
1Laser and Photonics Center, Department of Laser and Spectroscopy, University of Alhamdaniya, Mosul, Iraq 2Laser and Photonics Center, Department of Sensing and Nanophotonics, University of Alhamdaniya, Mosul, Iraq |
| Е-mail | ayad.sa@uohamdaniya.edu.iq |
| Випуск | Том 18, Рік 2026, Номер 3 |
| Дати | Одержано 5 березня 2026; у відредагованій формі 20 червня 2026; опубліковано online 26 червня 2026 |
| Цитування | Ayad Saadi Ahmed, Shaymaa A. Ahmed, Thoalfiqar A. Zaker, Ж. нано- електрон. фіз. 18 № 3, 03009 (2026) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.18(3).03009 |
| PACS Number(s) | 42.68.Ay, 42.79.Sz, 42.25.Fx |
| Ключові слова | Оптика вільного простору (2) , Атмосферне затухання, Аерозольне розсіювання. |
| Анотація |
0Зв’язок у вільному просторі (FSO) пропонує високошвидкісну та безпечну канали зв’язку, але зазнає серйозного погіршення продуктивності в суворих атмосферних умовах, особливо в системах з обмеженою потужністю, що працюють під час пилових бур у пустелі. Це дослідження представляє комплексне моделювання на основі MATLAB для оцінки продуктивності каналу FSO на довжинах хвиль 850 нм, 1550 нм та 3,8 мкм на каналі довжиною 1 км в екстремальних умовах пустельного пилу, з піковою концентрацією аерозолю приблизно 20 000 мкг/м3. Модель включає реалістичний розподіл розмірів частинок пустельного піску (середній діаметр 2,5 мкм, геометричне стандартне відхилення 2,0), теорію розсіювання Мі та наближення несферичних частинок. Проаналізовано ключові показники продуктивності, включаючи потужність прийому, співвідношення сигнал/шум (SNR), коефіцієнт помилок у бітах (BER) та ймовірність збоїв. Результати моделювання показують, що всі канали зазнали збоїв під час пилової події 300,5 с через падіння потужності прийому нижче порогу чутливості приймача – 35 дБм. Пікове затухання аерозолю було подібним для всіх довжин хвиль, вимірюючи 0,64 дБ (850 нм), 0,65 дБ (1550 нм) та 0,67 дБ (3,8 мкм). Мінімальна прийнята потужність досягла – 38,49 дБм для лінії зв’язку 3,8 мкм. Продуктивність була обмежена в основному шумом, причому лінія зв’язку середньої інфрачервоної області (MWIR) продемонструвала найгіршу продуктивність через високий шум детектора (NEP = 5 пВт/√Гц), що призвело до мінімального SNR 0,57 дБ та пікового BER 0,395. Натомість, лінія зв'язку 1550 нм досягла мінімального SNR 1,32 дБ та пікового BER 0,230. Ці результати показують, що в умовах сильного запиленості шум детектора та характеристики частинок можуть звести нанівець очікувані переваги довших довжин хвиль, що підкреслює необхідність удосконалення технології детекторів та надійних запасів потужності лінії зв’язку в середовищах, схильних до запиленості. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Гетероструктури CoFe2O4/InSe на основі шаруватих кристалів: електричні та фотоелектричні властивості [03001-1-03001-4]2) Методи управління локальністю резонаторних зондів коаксіального типу у НВЧ сенсориці [03002-1-03002-4]
3) Вплив взаємодії інтенсивного УФ-випромінювання з тонкими плівками NZO [03003-1-03003-7]
4) Дослідження наночастинок оксиду кадмію в умовах затухання акустичних ударних хвиль [03004-1-03004-5]
5) Чисельне дослідження пружно-механічних властивостей металоматричного композиту Al/SiC [03005-1-03005-5]
6) Проєктування та оптимізація компактного 2D фотонно-кристалічного фільтра з ромбоподібною порожниною для оптичного зондування [03006-1-03006-6]
7) Органічний світловипромінювальний пристрій на основі квантової ями з настроюванням за кольором [03007-1-03007-5]
8) Наномодифіковані полімерні композитні бандажні системи для ремонту трубопроводів газо-нафтотранспортного комплексу [03008-1-03008-7]
9) Вплив допування Bi на оптичні та структурні властивості тонких плівок ZnO: роль енергії Урбаха та механічних напружень [03010-1-03010-7]
10) Еліпсометрична характеристика наноструктур SiO2/Au/Cr для стабільних ППР-сенсорів [03011-1-03011-5]
11) Сучасні інструменти САПР для одноелектронних нанопристроїв [03012-1-03012-6]
12) Створення мікросмужкового сенсора гігагерцового діапазону для контролю легування напівпровідникових структур [03013-1-03013-5]
13) Вплив матеріалу корпусу на електричні характеристики двозатворного JLFET з піднятим витоком-стоком [03014-1-03014-5]
14) Антена з дефектами заземлення у формі кулі та прямокутника для зв'язку 5G середнього діапазону нижче 6 ГГц [03015-1-03015-5]
15) Проєктування та аналіз антени на основі полібавовняної підкладки для міліметрових хвиль 5G та застосувань WBAN [03016-1-03016-5]
16) Дводіапазонна кругла патч-антена з F-подібними прорізами для бездротових застосувань в S- та C-діапазонах [03017-1-03017-5]
17) Розробка унікальної смугово-частотної селективної поверхні для радіолокаційного застосування [03018-1-03018-5]
18) Компактна Т-подібна кругла патч-антена для застосувань у C-діапазоні [03019-1-03019-5]
19) Частотно-селективна поверхня (FSS) з високою кутовою стабільністю та нечутливими до поляризації характеристиками для широкосмугових застосувань [03020-1-03020-5]
20) Плазмонний зв’язок у димерах наночастинок срібла: 3D-FDTD Моделювання оптичного відгуку, що залежить від відстані [03021-1-03021-5]
21) Аналіз еліптичної патч-антени для супутникового зв’язку C-діапазону [03022-1-03022-4]
22) Розробка та аналіз Т-подібної антени міліметрового діапазону на частоті 47 ГГц у застосунку 6G [03023-1-03023-5]
23) Компактна кругла пелюсткова фрактальна антена з дефектною структурою заземленої площини для радіолокаційних застосувань 5G та X-діапазону в діапазоні менше 6 ГГц [03024-1-03024-4]
24) Оптимізація різних фізичних властивостей перовскітного сонячного елемента на основі CsPbI3 – XBrX (X = 0, 1) [03025-1-03025-4]
25) Компактна дводіапазонна патч-антена у формі квітки з прямокутним DGS для застосувань WLAN/WiMAX [03026-1-03026-4]
26) Проєктування та оптимізація MIMO-антени з рослинною структурою для передових бездротових систем Wi-Fi 6E [03027-1-03027-5]
27) Полімерні нанокомпозитні плівки, леговані п’єзоелектричними наночастинками оксидів металів [03028-1-03028-6]
28) Електронна енергетична структура GaAs легованого Sc [03029-1-03029-7]
29) Оптична антена-резонатор на основі металевої витягнутої сфероїдальної наночастинки [03030-1-03030-8]
30) InN-діоди Ганна субміліметрового діапазону з варізонним GaInN-інжектором [03031-1-03031-10]
31) Дослідження структурних та оптичних властивостей тонких плівок Er2O3, вирощених методом спрей-піролізу з нітрату ербію [03032-1-03032-7]
32) Оцінка дії мікроорганізмів на епоксидні нанокомпозити для обладнання газо-нафтотранспортного комплексу [03033-1-03033-7]
33) Регламент формування зони теплового впливу підземного теплообмінника як фактора екологічного ризику для ґрунтового середовища [03034-1-03034-7]
34) Моделювання феромагнетизму кімнатної температури в гідрованому колегованому ZnO за раціональною функцією [03035-1-03035-4]
35) Чотириелементна MIMO-антена з рознесенням діаграм спрямованості та покращеною ізоляцією для міліметрових хвиль 5G [03036-1-03036-7]
36) Високоякісні тонкі плівки Co3S4 з електропровідністю, отримані методом розпилювального піролізу [03037-1-03037-6]
