Les fibres dopées erbium couvrent de nombreuses applications, particulièrement dans le domaine des télécommunications terrestres et sous marines, avec les amplificateurs optiques. Aujourd’hui, il existe un réel intérêt pour l’industrie spatiale d’utiliser ces fibres dans les satellites. Cependant, pour utiliser leur potentiel, une qualification en milieu radiatif doit être effectuée, c'est justement l'objet principal de ce travail de thèse. Grâce au partenariat industriel avec Draka-Prysmian, nous avons accès à une grande diversité de fibres en termes de compositions chimiques : ceci nous permet d’étudier leur sensibilité aux radiations, et de comprendre le rôle essentiel des dopants et des codopants dans cette sensibilité. Une étude de celle-ci en temps réel, associée à une caractérisation pré et post-irradiation des fibres optiques, rend possible l'identification fine des défauts induits sous irradiation, et la compréhension de leur mécanisme de formation, en fonction de la composition de ces fibres. Cette étude permet ainsi de proposer un modèle physique de leur dégradation, et aussi de leur guérison, complété par un modèle d'amplificateur. Il permet de prédire, en fonction de la composition des fibres, le comportement quantitatif des amplificateurs optiques associés, en termes de gain et et de bande passante, versus un dépôt de dose typique d'une mission spatiale ; il répond ainsi aux attentes des principaux acteurs du domaine. En outre, le bénéfice de ce travail ouvre des portes dans le domaine de la dosimétrie par fibre optique active, dans différents environnements radiatifs autres que le domaine spatial, tels que le milieu médical ou l'environnement nucléaire. / Erbium-doped optical fibers open up many applications, especially in the field of terrestrial and underwater telecommunications, with optical amplifiers. Nowadays, there is a real interest for the space industry to use these fibers in satellites. However, in order to use their full potential, qualification in radiative environments is to be carried out, this is the main focus of this PhD work. Thanks to the partnership with Draka-Prysmian group, we have a full access to a large diversity of specialty fibers, in terms of chemical compositions : this allows us to study their sensitivity to radiations, and to determine the important role of dopants and co-dopants in this sensitivity. A real-time study of it, associated with a qualification of pristine and irradiated optical samples, enables the detection of radiation-induced defects, and the understanding of their creation process, as a function of the fiber structure. This study provides a physical model describing the degradation and the recovery of these fibers, enhanced with an amplifier modeling. It allows the prediction of the quantitative behavior of specialty fiber-based amplifiers, in terms of gain and bandwidth, versus the chemical composition of the fibers used, for a typical space mission dose ; thus this modeling meets the needs of the spatial market key actors. Furthermore, the benefit of this work opens up another avenues for some larger opportunities, in various radiative environments, such as the medical field or the areas of nuclear facilities.

This master thesis deals with the possibility of separation of useful signal from noise using polarization of laser radiation. This thesis is structured into 5 thematic units. The first unit is focused on laser radiation and its properties. The second part contains a deeper focus on the polarization of radiation, its description and the possibilities of measuring the polarization states. The third part of the thesis is devoted to the design of the measuring chains and identification of used elements. Chapter four contains measurement of status of the polarization and its results. The last chapter analyzes particular measuring chains outputs according to their spectral characteristics.

O surgimento de novos serviços que requerem uma largura de banda cada vez maior, bem como o crescente número de usuários de tais serviços, têm introduzido desafios às empresas operadoras de telecomunicações em sua capacidade de atender a estas demandas sem perda apreciável da qualidade de serviço e mantendo, ainda assim, os custos num nível aceitável pelos usuários. Neste contexto, redes ópticas passivas (PONs) vêm atraindo grande interesse em anos recentes. Na sua variante de longo-alcance, as redes PON permitem uma consolidação do uso dos equipamentos e centrais de serviço requeridos, reduzindo custos operacionais e de instalação. Uma das formas de atingir este maior alcance dá-se por meio da inserção de amplificadores ópticos nas redes de acesso. Neste trabalho, portanto, estudaram-se alguns tipos de amplificadores ópticos e suas possíveis aplicações em redes de acesso, levando a topologias de longo alcance e alta capacidade. Foram realizadas avaliações experimentais de um extensor, baseado em amplificadores ópticos semicondutores (SOAs), na rede GPON do CPqD, sob a Meta 3 do Projeto GIGA, possibilitando a obtenção de uma topologia do tipo Fiber-to-the-Building (FTTB) com 80 km de extensão e 128 usuários atendidos por uma única central de serviço. Além dessas validações experimentais, foram simulados computacionalmente SOAs com características otimizadas bem como sistemas que utilizam fibras dopadas com érbio bombeadas remotamente, sendo que nestes últimos, atingiram-se distâncias superiores a 100 km. / The emergence of new services which require an increasing bandwidth, as well as the growing number of users of such services, have introduced challenges to the network operators in regard to their capacity of supporting these demands with no penalty on the required quality of service, while keeping the costs at an acceptable level for the users. In this context, passive optical networks (PONs) have attracted a great deal of interest in recent years. In the long-reach configuration, PON networks allow for a consolidation of equipament usage, reducing operational and installation costs. One way to achieve this longer reach is by the insertion of optical amplifiers in the access network. Therefore, in our work, we have investigated several optical amplifier configurations, as well as their application in access networks, leading to longreach and high capacity network topologies. Experimental evaluations of an extender, based on semiconductor optical amplifiers, were carried out in the CPqD GPON network, under Goal 3 of GIGA Project, allowing the achievement of a Fiber-to-the-Building (FTTB) topology with 80km of extension and 128 users served by a single central office. Besides these experimental validations, were simulated computationally SOAs with optimized characteristics as well as systems using remotely pumped erbium-doped fibers, whereas in the latter were reached distances exceeding 100 km.

Le développement de sources multi-longueurs d'onde et accordables en longueur d'onde offre l'opportunité de faciliter le déploiement de systèmes de télécommunications par fibres optiques multiplexés en longueur d'onde et d'implanter une reconfiguration des réseaux au niveau optique. Dans ce contexte, le travail proposé étudie un laser à fibre en anneau incluant un amplificateur à fibre dopée erbium, comme milieu à gain, et un filtre de Lyot intégré sur niobate de lithium et accordable par voie électro-optique. Lorsque la commande du filtre est continue, on démontre, expérimentalement et numériquement, que la longueur d'onde d'émission de la source optique peut varier sur 18,8 nm avec des fluctuations de puissance inférieures à 3,6 dB. Par ailleurs, nous observons que la commutation de longueur d'onde est limitée par la réponse du milieu à gain. De plus, nous vérifions que l'emploi intra-cavité d'un modulateur en niobate de lithium permet de créer d'impulsions par mode déclenché ou synchronisation de modes et ne constitue qu'une nouvelle fonctionnalité intégrable sur la puce du filtre. Finalement, nous analysons le comportement du laser lorsque la commande du filtre varie. On parvient ainsi à générer des trains d'impulsions dont chacune possède sa propre longueur d'onde en appliquant des signaux "en escaliers" ou triangulaires de fréquence inférieure à quelques kilohertz. A plus haute fréquence, la modulation de la transmission du filtre par des signaux sinusoïdaux permet de créer des impulsions par un nouveau type de synchronisation de modes.

Orientador: Aldario Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:35:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martin_AndreaAcunha_M.pdf: 1893415 bytes, checksum: bd7917b81e12d9fdade5bda5ff7489cb (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho, apresenta-se um estudo teórico das características de operação do amplificador a fibra dopada com érbio (EDFA ¿ erbium doped fiber amplifier), considerando-se regimes de operação estático e dinâmico, quando este é aplicado a sistemas de multiplexação por divisão em comprimento de onda. Após a introdução dos mecanismos que permitem a amplificação da luz no interior da fibra dopada, com destaque para a aplicação do bombeio em 980 nm, e a definição da topologia de amplificador a ser avaliada, partiu-se para o desenvolvimento das formulações que permitiram a análise do comportamento estático do amplificador. Primeiramente, a abordagem utilizada foi puramente monocanal, baseada na técnica da largura de banda equivalente, que incorporou uma nova proposta de rotina estável para a simulação do EDFA. Na seqüência, esta mesma rotina foi adaptada a um modelo estático reformulado e de aplicação multicanal, que passou a assumir a distribuição espectral da emissão espontânea amplificada. Numa etapa seguinte, uma segunda rotina de simulação multicanal foi desenvolvida a partir das modificações que o estudo do comportamento dinâmico do EDFA exigiu. Com os dados característicos de uma fibra dopada comercial, as diferentes rotinas de simulação foram utilizadas para avaliar parâmetros de operação do EDFA, tais como ganho de sinal, absorção de bombeio e figura de ruído, entre outros. Observou-se que os três métodos apresentaram, em geral e dentro de certos limites para as condições de contorno às quais o amplificador é submetido, concordância de resultados / Abstract: In this work, a theoretical study of the erbium doped fiber amplifier (EDFA) operational characteristics under static and dynamic conditions for application in wavelength division multiplexing systems is presented. After an introductory analysis of the physical properties that allow for light amplification inside the doped fiber, especially if 980 nm pumps are used, and the definition of the amplifier configuration to be considered, a formulation based on the static behavior of the amplifier was developed. The first approach was purely single channel and based on the equivalent bandwidth technique, which incorporated a new routine to guarantee stable solutions during EDFA simulation for different initial conditions. Then, this same convergence routine was used when the amplified spontaneous emission spectral distribution was considered to restructure the static model and to allow a multi-channel analysis. In a following stage, a second multi-channel simulation routine was conceived due to the modifications that the EDFA transient investigation required. By using the parameter of a commercial fiber, different simulation routines were used to evaluate the EDFA operational parameter, such as gain, pump absorption and noise figure. In general, it was observed that the three methods produced similar results within certain initial condition boundaries for the EDFA operation / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

O surgimento de novos serviços que requerem uma largura de banda cada vez maior, bem como o crescente número de usuários de tais serviços, têm introduzido desafios às empresas operadoras de telecomunicações em sua capacidade de atender a estas demandas sem perda apreciável da qualidade de serviço e mantendo, ainda assim, os custos num nível aceitável pelos usuários. Neste contexto, redes ópticas passivas (PONs) vêm atraindo grande interesse em anos recentes. Na sua variante de longo-alcance, as redes PON permitem uma consolidação do uso dos equipamentos e centrais de serviço requeridos, reduzindo custos operacionais e de instalação. Uma das formas de atingir este maior alcance dá-se por meio da inserção de amplificadores ópticos nas redes de acesso. Neste trabalho, portanto, estudaram-se alguns tipos de amplificadores ópticos e suas possíveis aplicações em redes de acesso, levando a topologias de longo alcance e alta capacidade. Foram realizadas avaliações experimentais de um extensor, baseado em amplificadores ópticos semicondutores (SOAs), na rede GPON do CPqD, sob a Meta 3 do Projeto GIGA, possibilitando a obtenção de uma topologia do tipo Fiber-to-the-Building (FTTB) com 80 km de extensão e 128 usuários atendidos por uma única central de serviço. Além dessas validações experimentais, foram simulados computacionalmente SOAs com características otimizadas bem como sistemas que utilizam fibras dopadas com érbio bombeadas remotamente, sendo que nestes últimos, atingiram-se distâncias superiores a 100 km. / The emergence of new services which require an increasing bandwidth, as well as the growing number of users of such services, have introduced challenges to the network operators in regard to their capacity of supporting these demands with no penalty on the required quality of service, while keeping the costs at an acceptable level for the users. In this context, passive optical networks (PONs) have attracted a great deal of interest in recent years. In the long-reach configuration, PON networks allow for a consolidation of equipament usage, reducing operational and installation costs. One way to achieve this longer reach is by the insertion of optical amplifiers in the access network. Therefore, in our work, we have investigated several optical amplifier configurations, as well as their application in access networks, leading to longreach and high capacity network topologies. Experimental evaluations of an extender, based on semiconductor optical amplifiers, were carried out in the CPqD GPON network, under Goal 3 of GIGA Project, allowing the achievement of a Fiber-to-the-Building (FTTB) topology with 80km of extension and 128 users served by a single central office. Besides these experimental validations, were simulated computationally SOAs with optimized characteristics as well as systems using remotely pumped erbium-doped fibers, whereas in the latter were reached distances exceeding 100 km.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcelo Leme Mamud.pdf: 1194376 bytes, checksum: 159feb30c5e6a599335f280e27316dbc (MD5) Previous issue date: 2010-03-03 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / In recent years there have been some proposals to develop educational tools using multimedia and interactive resources. However, most of them just transpose the traditional materials to the computer screen. The reason for this work is the gap of didactic materials to explore important subjects about photonics and optical communication systems, specially the lack of tools related to Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) learning. The aim of this research is to provide at the LCMS MOODLE open platform an Intelligent Learning Resource to support EDFA study, providing a set of Learning Objects more suitable for the study of the base concepts needed to optimise the use of the computer simulation tool. For so, this research presents the development of an Intelligent Learning Resource for Electric Engineering, Physics, and related fields, in which students can learn about optical communications, in particular EDFA. The proposal is to give autonomy to the students, which manage their own study time, and fulfill the basement and prerequisites needed to understand the subject and complete the tasks proposed. Moreover, the learning resource proposes the navigation through a concept map based on a multiagent system architecture, providing an individual treatment according to each student profile. The insertion of a society of agents in the concept map, in order to observe, collect information about the user background profile, and also act in the virtual environment, suggesting the study of the most appropriate learning objects. The learning resource developed can stimulate the students to understand how amplifiers are designed for a practical application, and the parameters that should be considered in a project. The Artificial Intelligence techniques used for the development of the learning resource consider the learner differences in a way to adapt the system actions according to each student background. / Nos últimos anos foi possível observar o desenvolvimento de propostas de ferramentas digitais de ensino, utilizando interatividade, recursos multimídia, entre outros. Entretanto, parte destas propostas reflete as deficiências características das metodologias de ensino tradicionais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um Recurso Digital de Aprendizagem, baseado em técnicas de Inteligência Artificial, com aplicação no campo de comunicações ópticas. São apresentadas as técnicas e aplicativos de suporte para a construção deste recurso, incluindo as estratégias para adaptação da navegação de acordo com os prérequisitos e perfis dos aprendizes. Foi utilizada a tecnologia de mapas conceituais e sistemas multiagentes, integrados a Objetos de Aprendizagem. Os agentes computacionais, inseridos em cada nó do mapa, têm a missão de atuar sobre o ambiente de aprendizagem, sugerindo o estudo e acesso aos Objetos de Aprendizagem mais apropriados, conforme os resultados sobre o perfil do usuário. Trata-se de uma abordagem pedagógica, que conta com interatividade, recursos audiovisuais e disponibilidade para o aluno administrar seu próprio tempo e da maneira mais flexível, aumentando a eficiência dos estudos. A partir da observação das dificuldades encontradas por estudantes da área, foi possível determinar os requisitos do projeto. A motivação para o desenvolvimento, na área de amplificadores ópticos de fibras dopadas por érbio (EDFA), surgiu pela dificuldade e carência de materiais didáticos no campo de pesquisa de engenharia de telecomunicações. Um dos principais problemas no estudo de EDFA é a abordagem matemática utilizada na literatura da área, exigindo domínio de conceitos avançados em cálculo. A partir do Recurso de Aprendizagem implantado, é possível verificar a estratégia de extrair a partir de diversos recursos tecnológicos como, por exemplo, interatividade, multimídia, mapas conceituais, inteligência artificial e simulação computacional, maneiras para estimular a aprendizagem significativa sobre os conceitos abordados.

This diploma work describes the software-defined network focusing on optical networks. Subsequently designed their own software network that is implemented in the environment OMNeT ++. This work deals with SDN (software-defined network), and impact on current communications environment in the world of telecom-munications services.

[pt] Objetivando suprimir as instabilidades dinâmicas de ganho em um amplificador à fibra dopada com Érbio (EDFA), uma nova configuração de laser em anel é apresentada e demonstrada. Neste trabalho, analizamos os efeitos da variação do nível de atenuação no laço de re-alimentação sobre a resposta transitória do EDFA. Particularmente, observamos as excursões de ganho experimentadas pelo canal sobrevivente quando sete dentre oito canais da rede são adicionados ou removidos, à exemplo do que ocorre em sistemas WDM reais. Sob esta análise, avaliamos o desempenho do sistema em suprimir as instabilidades dinâmicas de ganho do EDFA. / [en] A new ring laser configuration to eliminate the gain dynamic instabilities of an erbium doped fiber amplifier (EDFA) is proposed and demonstrated. We examine the effect of the attenuation level in the optical feedback path over thetransient response of the EDFA. In particular, we look at the transient gain excursions experienced by surviving channel when seven of eight channels are added or dropped, like in real WDM systems. Using this analysis as a guide, we highlight the robustness of the approach and evaluate its performance to EDFA gain stabilization.

The realisation of signal processing algorithms in fixed-point offers substantial performance advantages over floating-point realisations. However, it is widely acknowledged that the task of realising algorithms in fixed-point is a challenging one with limited tool support. This thesis examines various aspects related to the translation of algorithms, given in infinite precision or floating-point, into fixed-point. In particular, this thesis reports on the implementation of a given algorithm, an EDFA (Erbium-Doped Fibre Amplifier) control algorithm, on a FPGA (Field Programmable Gate Array) using fixed-point arithmetic. An analytical approach is proposed that allows the automated realisation of algorithms in fixedpoint. The technique provides fixed-point parameters for a given floating-point model that satisfies a precision constraint imposed on the primary output of the algorithm to be realised. The development of a simulation framework based on this analysis allows fixed-point designs to be generated in a shorter time frame. Albeit being limited to digital algorithms that can be represented as a data flow graph (DFG), the approach developed in the thesis allows for a speed up in the design and development cycle, reduces the possibility of error and eases the overall effort involved in the process. It is shown in this thesis that a fixed-point realisation of an EDFA control algorithm using this technique produces results that satisfy the given constraints.