Amplificadores a fibra dopada com érbio de dupla passagem (DP-EDFA) contendo fibras compensadoras de dispersão (DCF) são estudados nesta tese. Os DP-EDFAs são uma alternativa para amplificadores de baixo custo e bom desempenho, sobretudo para utilização em redes metropolitanas. Devido a sua estrutura de dupla passagem, outras funções podem ser facilmente inseridas em seu circuito óptico, incrementando sua funcionalidade e reduzindo o custo envolvido. Considerando ainda que a compensação da dispersão é crítica para sistemas WDM de alta velocidade, um interessante tópico de investigação, que será bastante explorado nesta tese, refere-se a embutir uma fibra compensadora de dispersão dentro no circuito do DP-EDFA. Estudos experimentais são conduzidos, mostrando as vantagens e os problemas associados a algumas topologias de circuitos de DP-EDFAs. Um circuito original de DP-EDFA contendo DCF é proposto e caracterizado em termos de ganho e figura de ruído para diversas aplicações multicanal e multibanda dentro do espectro de transmissão da fibra óptica. Caracterizações sistêmicas em termos de taxa de erro de bit são também conduzidas / Double pass erbium doped fiber amplifiers (DP-EDFA) with an embedded dispersion compensation fiber are studied in this work. DP-EDFA is a cost-effective alternative for optical amplifiers, yet preserving good optical performance, mainly for use in metropolitan networks. Due to its double pass circuit, others functions beyond amplification can be inserted within the amplification circuit, increasing its capabilities and decreasing the involved cost. Considering that dispersion compensation is very critical for high-speed DWDM systems operating with standard single mode fiber, a timely topic of investigation concerns the embedding of the high insertion loss DCFs (dispersion compensating fibers) into optical amplifier configurations. Experimental studies are conducted first showing the advantages and impairments associated with DP-EDFAs circuits using DCFs. Next, a DP-EDFA proposed in this work is characterized in terms of gain and noise figure for several applications in multichannel and multiband network topologies. Systemic characterization in terms of bit error rate is also conducted, evaluating the performance of the proposed DP-EDFA using DCF

Orientador: Edson Moschim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T09:27:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muramoto_WillianSadaiti_M.pdf: 2409655 bytes, checksum: 095d332f24becfd479ff86a233ffcc95 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo e simulações de um enlace atmosférico para comunicações ópticas e como os diversos fatores intrínsecos ao enlace podem influenciar na qualidade do sinal. O uso de um canal atmosférico para a propagação de um sinal óptico é chamado de FSO, Óptica do Espaço Livre, que é uma alternativa barata para enlaces de curto alcance, devido aos baixos custos no seu desenvolvimento, instalação e manutenção. A principal contribuição deste trabalho esta na reunião dos modelos matemáticos que caracterizam o enlace óptico atmosférico / Abstract: This is a study and simulation on free space optical communication analyzing many factors that can influence the transmitted signal quality. The use of an atmospheric channel to propagate optical signal is called FSO, Free Space Optics, and it is a cheap alternative for low length paths, because the low cost in it development, installation and maintenance. The mainly contribution for this work are in group many characteristic equations for atmospheric optical links / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Esta dissertação apresenta uma análise realista de redes OCDMA (acesso múltiplo por divisão de código) baseadas em dois formatos de modulação distintos, qual sejam, OOK (chaveamento on-off) e PPM (modulação por posição de pulso). O desempenho desses formatos de modulação sob dois esquemas de codificação bidimensionais (2-D), isto é, pulsos únicos por linha (SPR) e múltiplos pulsos por linha (MPR) também são avaliados. Em ambos os casos, os efeitos simultâneos de muitos mecanismos dispersivos e ruídos (incluindo a interferência de acesso múltiplo, MAI) que prejudicam o desempenho geral do sistema foram também considerados. Outros mecanismos de degradação foram também incluídos, tais como o ruído de intensidade relativa (RIN) na etapa de transmissão, efeitos dispersivos da fibra óptica, como as dispersões de velocidade de grupo (GVD) e dos modos de polarização de primeira ordem (PMD), assim como os ruídos de batimento, APD, e térmicos na recepção. O efeito da GVD e PMD, bem como a influência dos ruídos, sobre o desempenho dos códigos SPR e MPR também são investigados. Outro efeito estudado nesta dissertação é a influência do fotodetetor APD sobre o ruído de batimento da rede OCDMA não-coerente. Para mitigar os ruídos do sistema e a BER, o algoritmo FEC RS (255,239) foi adotado em ambas as redes analisadas. Novas expressões para a taxa de erro de bit (BER) incluindo todos os ruídos e mecanismos de dispersão são apresentadas para os códigos SPR e MPR. Os resultados indicam que os esquemas de modulação OOK e PPM sem mecanismos adicionais de mitigação da MAI e de outros efeitos de ruídos não são suficientes para acomodar 32 usuários simultâneos em meio livre de erros (BER < \'10 POT.-12\'). Isto ocorre devido à alta BER na entrada do decodificador FEC, que afeta severamente a correção de erros na deteção. / This dissertation presents a comprehensive analysis of an OCDMA (optical code division multiple access) network based on two distinct modulation formats, namely, OOK (on-off keying) and PPM (pulse position modulation). We also investigate how each of these modulation formats performs under two distinct two dimensional (2-D) coding schemes, i.e., single-pulse per row (SPR) and multiple-pulse per row (MPR). For both cases, we have accounted for the simultaneous effect of many different dispersion and noise mechanisms (including multiple access interference, MAI) that impair the overall system performance. We have included the laser relative intensity noise (RIN) at the transmitter side, the fiber dispersive effects, such as group velocity dispersion (GVD) and first order polarization mode dispersion (PMD), as well as beat, APD, and thermal noises at the receiver side. The effect of GVD and PMD, as well as the influence of noises, on the performance of SPR and MPR codes is also investigated. Another effect studied in this dissertation is the influence of the avalanche photodetector (APD) photodetector on the beat noise of an incoherent OCDMA network. To mitigate systems noises and bit error rate (BER), we have adopted a FEC RS (255,239) algorithm in both networks investigated here. New expressions for the BER with all noises and dispersion mechanisms were also derived for the SPR and MPR code schemes. Results indicated that OOK and PPM modulation schemes without additional mechanisms to mitigate MAI and other noise effects are not sufficient to accommodate 32 simultaneous users in an error-free environment (BER < \'10 POT.-12\'). This occurs due to the already high BER at the FEC decoder input, which severely affects forward error corrections at the receiver side.

Made available in DSpace on 2016-04-18T21:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Camila Campos Dias1.pdf: 2379886 bytes, checksum: f6caa3559713f5aee5905312eed15997 (MD5) Camila Campos Dias2.pdf: 1312698 bytes, checksum: feece23943bc176a275e8b5e11dc217c (MD5) Previous issue date: 2009-01-30 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / In this work we show a study of mode-locking stabilization in an Erbium doped fiber laser with assynchronous mode-locking generating ultra-short pulses at the rate of 10 GHz. The fiber effects are presented as well as the mode-locking techniques. Also is presented a study of energy pulse stabilization, frequency and cavity, in addition an overview of stabilization techniques. Using different cavities setups with different accumulated dispersion, we analyzed the stabilization of the pulse. The temperature effects and state of polarization were studied too and we found that the temperature has greater influence on the stability. After the results of passive approach of the stabilization, we studied two methods of active stabilization, using a feedback and proposed a new one that is a new way of controlling the frequency variations in the cavity. By the use the asynchronous mode-locking, through the cavity frequency, we control the modulator frequency. For the implementation of our proposal, there are two approaches to data acquisition, using a frequency counter or a spectrum analyzer, in this work the tests were performed with the first. / Apresentamos neste trabalho um estudo da estabilização do acoplamento de modos de um laser de fibra dopada com Érbio com modos acoplados assíncronamente operando a uma taxa de 10 GHz com pulsos ultracurtos. Os efeitos que ocorrem na fibra são apresentados assim como os métodos de acoplamento de modos que geram o trem de pulsos. Também é apresentado um estudo da estabilização da energia do pulso, freqüência e cavidade, além do histórico dos meios de estabilização. Utilizando diferentes configurações de cavidade, com diferentes dispersões acumuladas, analisamos o tempo de estabilidade do pulso. Os efeitos da temperatura e do estado de polarização também foram estudados e verificamos que a temperatura tem maior influência na instabilidade. Depois dos resultados da abordagem passiva de estabilização do acoplamento de modos, estudamos dois métodos de estabilização ativa, utilizando um feedback e propusemos um novo método de feedback que é uma nova maneira de controlar as variações de freqüência na cavidade. Como utilizamos o acoplamento de modos assíncrono, através da freqüência da cavidade, controlamos a freqüência do modulador. Para a realização da nossa proposta, existem duas abordagens de aquisição de dados, utilizando um freqüencímetro ou um analisador de espectro elétrico, sendo que os testes deste trabalho foram realizados com o primeiro.

Free Space Optical (FSO) satellite communications is proving to be a key enabling technology for global connectivity with the ability to provide connection across Europe with only 12 ground stations. For this, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) is working on implementing a robust communication system for FSO on a Xilinx RFSoC Field Programmable Gate Array (FPGA)( ZU28DR). However, FSO is susceptible to deep fades and atmospheric turbulence affecting the quality of the communication system. Thus, measuring the performance of the communication system is crucial for choosing system parameters and designing new blocks to enhance the performance. In this thesis, a high speed test-bed implementation exploiting Parallel Pseudo Random Binary Sequence (PRBS) to measure the performance of the system is implemented. The test-bed is designed to mitigate channel fading problems to correctly calculate the Bit Error Rate (BER). The test-bed is designed to allow for online adjustment of the communication system to facilitate parameter optimizations. / FSO-satellitkommunikation visar sig vara en viktig teknologi för global anslutning med förmågan att tillhandahålla anslutning över Europa med endast 12 markstationer. För detta arbetar DLR med att implementera ett robust kommunikationssystem för FSO på en Xilinx RFSoC FPGA (ZU28DR). Men FSO är känsligt för djupa fades och atmosfärisk turbulens som påverkar kvaliteten på kommunikationssystemet. Därför är mätningen av systemets prestanda avgörande för att välja systemparametrar och designa nya block för att förbättra prestanda. I denna avhandling implementeras en höghastighets testbädd som utnyttjar parallel PRBS för att mäta systemets prestanda. Testbädden är designad för att motverka kanalförlustproblem för att korrekt beräkna BER. Testbädden är designad för att tillåta justering av kommunikationssystemet online för att underlätta optimering av parametrar

In the recent years, the exponential Internet traffic growth projections place enormous transmission rate demand on the underlying information infrastructure at every level, from the long haul submarine transmission to optical metro networks. In recent years, optical transmission at 100 Gb/s Ethernet date rate has been standardized by ITU-T and IEEE forums and 400Gb/s and 1Tb/s rates per DWDM channel systems has been under intensive investigation which are expected to be standardized within next couple of years.To facilitate the implementation of 400GbE and 1TbE technologies, the new advanced modulation scheme combined with advanced forward error correction code should be proposed. Instead of using traditional QAM, we prefer to use some other modulation techniques, which are more suitable for current coherent optical transmission systems and can also deal with the channel impairments. In this dissertation, we target at improving the channel capacity by designing the new modulation formats. For the first part of the dissertation, we first describe the optimal signal constellation design algorithm (OSCD), which is designed by placing constellation points onto a two dimensional space. Then, we expand the OSCD onto multidimensional space and design its corresponding mapping rule. At last, we also develop the OSCD algorithm for different channel scenario in order to make the constellation more tolerant to different channel impairments. We propose the LLR-OSCD for linear phase noise dominated channel and NL-OSCD for nonlinear phase noise dominated channel including both self-phase modulation (SPM) and cross-phase modulation (XPM) cases. For the second part of the dissertation, we target at probability shaping of the constellation sets (non-uniform signaling). In the conventional data transmission schemes, the probability of each point in a given constellation is transmitted equally likely and the number of constellation sets is set to 2!. If the points with low energy are transmitted with larger probability then the others with large energy, the non- uniform scheme can achieve higher energy efficiency. Meanwhile, this scheme may be more suitable for optical communication because the transmitted points with large probabilities, which have small energy, suffer less nonlinearity. Both the Monte Carlo simulations and experiment demonstration of both OSCD and non-uniform signaling schemes indicate that our proposed signal constellation significantly outperforms QAM, IPQ, and sphere-packing based signal constellations.

Ce mémoire de thèse est consacré à l’étude d’une liaison tout-optique longue de 10 km dédiée à l’extension d’un observatoire câblé de fond de mer existant afin d’atteindre de nouvelles zones d’exploration. Les travaux de recherche qui y sont rapportés démontrent la faisabilité de cette liaison tout-optique entre un instrument déporté et une station terrestre avec une seule fibre optique longue de 10 km, qui transmet simultanément la puissance, nécessaire à l’alimentation de l’instrument (quelques centaines de milliwatts), et des données bidirectionnelles en temps réel.Le contexte de cette thèse est présenté au travers d’un état de l’art sur les observatoires câblés et sur la puissance sur fibre. Le choix de la fibre unique et la présence de fortes puissances optiques complexifient la mise en oeuvre de cette extension tout-optique, et sont à l’origine de l’apparition d'interactions entre l’énergie optique dédiée à l'alimentation (@1480 nm) et les données échangées (@1550 nm). Tout au long de ce document, les choix technologiques retenus sont argumentés et les effets optiques non linéaires tels que les diffusions Raman, Brillouin, Rayleigh, l’Émission Spontanée Amplifiée (ASE) sont décrits, modélisés et analysés expérimentalement. L’extension tout-optique proposée a été caractérisée à la fois en régimes statique et dynamique par des mesures du bilan de liaison, du rapport signal à bruit (SNR) et du taux d’erreur binaire (BER). Les résultats obtenus montrent la possibilité de fournir 160 mW électrique à l’instrument déporté en utilisant une source optique continue de 33 dBm sans dégrader excessivement les données bidirectionnelles transmises simultanément (BER<10-7). / This thesis is devoted to the study of a 10 km long all-optical network dedicated to extend a current cabled seafloor observatory, in order to reach new exploration areas. The research work described in this thesis demonstrates the feasibility of this all-optical link between a remote instrument and a shore station with a single 10 km long optical fiber, which simultaneously transmits the energy required to supply the instrument (several hundred milliwatts) and bidirectional data in real time.The thesis context is presented trough an analysis of the cabled seafloor observatories and of the power-over-fiber. The choice of a single optical fiber and the presence of high optical power complicate the implementation of this all-optical extension, and they cause the appearance of interactions between the optical energy dedicated to the power supply (@1480 nm) and the exchanged data (@1550 nm). Throughout this document, the technological choices are explained and the optical nonlinear effects are described, simulated and analyzed experimentally, such as Raman, Brillouin, and Rayleigh scattering and Amplified Spontaneous Emission (ASE). The proposed all-optical extension has been characterized in static and dynamic regimes with measures of the optical link budget, the Signal-to-Noise Ratio (SNR), and the Bit Error Ratio (BER). The results show the possibility to power the remote instrument with 160 mW, when using a continuous high optical laser source of 33 dBm without huge degradation of the bidirectional data transmitted simultaneously (BER<10-7).

Apresenta-se a evolução dos sitemas de comunicação, com ênfase especial nos sistemas com tecnologia óptica. Discute-se a necessidade contínua do aumento de capacidade de tais sistemas de comunicação, e a consequente repercussão sobre os futuros sistemas ópticos. Em vista da necessidade do aumento de capacidade dos futuros sistemas de comunicação óptica, apresentam-se em seguida duas propostas recentes da literatura, sendo uma referente à realização de um gerador de pulsos ópticos estreitos, e a outra referente à implementação de um extrator de relógio realizado com técnicas ópticas. Apresenta-se um breve resumo da teoria das malhas de sincronismo de fase, ou PLLs, mostrando como as duas propostas discutidas realizam funções típicas desses sistemas. Ressalta-se a necessidade dos PLLs de sistemas ópticos possuirem ganhos de malha (parâmetro K) elevados. Após a caracterização dos requisitos necessários para PLLs de futuros sistemas ópticos, e após um resumo de alguns conceitos necessários da teoria de redes e filtros elétricos, apresentam-se dois tipos de projeto de filtros para aqueles PLLs. As duas formas de projeto tem como objetivo viabilizar o uso de filtros de tipo e ordem arbitrários. Um tipo de projeto visa a realização da função de transferência do PLL com a curva de resposta igual à de um filtro escolhido. O outro tipo de projeto parte da realização do filtro de loop do PLL com as características de um tipo de filtro escolhido, e define métodos para ajustar a função de transferência resultante para esse PLL. Apresentam-se algoritmos para o cálculo de parâmetros importantes nos dois procedimentos. Após a discussão dos dois pontos de vista de projeto, apresentam-se exemplos de realização de PLLs de acordo com as técnicas apresentadas. Para cada exemplo, mostram-se as curvas de resposta em frequência tanto do PLL como do correspondente filtro de loop, bem como o lugar das raízes e a resposta de captura do PLL obtido. O processo de captura foi estudado por simulações que procuram reproduzir o mais fielmente possível as condições reais de implementação, sem entretanto considerar efeitos de ruído. Finalmente, mencionam-se brevemente possíveis linhas de pesquisa futuras, sendo o foco principal o uso de filtros com pólos e zeros finitos. / The evolution of communication systems is discussed, with emphasis on optical technology. Special consideration is given to the continuous need for increasing the capacity of such systems, and the impact over future optical communication. In view of the great demands imposed over the capacity of future optical systems, an overview is presented of two recent proposals found in the literature, one of such proposals being the implementation of a generator of short optical pulses, and the other being a clock extractor device realized through the use of optical techniques. A brief review is made of phase-locked loop (or PLL) theory, to show how the discussed proposals could be used to realize tipical functions found in these systems. The very high loop gains (the so-called parameter K) that must be used in PLLs of optical communication systems are emphasized. After discussion of the necessary characteristics for PLLs of future optical systems, and also after a review of some concepts of the theory of electrical networks and filters, two design procedures for filters to be used in such PLLs are presented. Both designs have the goal of allowing the use of loop filters with any type and order. The first type of design has the objective to realize a PLL transfer function that has a frequency response identical to the response of a chosen type of filter. The other design starts with a chosen type of filter for a PLL loop filter, arriving to an suitable PLL transfer function. Some algorithms for determination of important design parameters are also presented. After the discussion of the two types of design, some examples of PLLs obtained by such methods are presented. For each example, frequency response curves are presented for the PLL and the respective loop filter, as well as the root locus and the capture response for the PLL so obtained. The capture process was studied through the use of simulations with parameters intended to approximate real implementation conditions, although noise effects are not considered. Finally, some possible research lines are discussed, whose main focus is on filters with finite poles and zeros.

Apresenta-se a evolução dos sitemas de comunicação, com ênfase especial nos sistemas com tecnologia óptica. Discute-se a necessidade contínua do aumento de capacidade de tais sistemas de comunicação, e a consequente repercussão sobre os futuros sistemas ópticos. Em vista da necessidade do aumento de capacidade dos futuros sistemas de comunicação óptica, apresentam-se em seguida duas propostas recentes da literatura, sendo uma referente à realização de um gerador de pulsos ópticos estreitos, e a outra referente à implementação de um extrator de relógio realizado com técnicas ópticas. Apresenta-se um breve resumo da teoria das malhas de sincronismo de fase, ou PLLs, mostrando como as duas propostas discutidas realizam funções típicas desses sistemas. Ressalta-se a necessidade dos PLLs de sistemas ópticos possuirem ganhos de malha (parâmetro K) elevados. Após a caracterização dos requisitos necessários para PLLs de futuros sistemas ópticos, e após um resumo de alguns conceitos necessários da teoria de redes e filtros elétricos, apresentam-se dois tipos de projeto de filtros para aqueles PLLs. As duas formas de projeto tem como objetivo viabilizar o uso de filtros de tipo e ordem arbitrários. Um tipo de projeto visa a realização da função de transferência do PLL com a curva de resposta igual à de um filtro escolhido. O outro tipo de projeto parte da realização do filtro de loop do PLL com as características de um tipo de filtro escolhido, e define métodos para ajustar a função de transferência resultante para esse PLL. Apresentam-se algoritmos para o cálculo de parâmetros importantes nos dois procedimentos. Após a discussão dos dois pontos de vista de projeto, apresentam-se exemplos de realização de PLLs de acordo com as técnicas apresentadas. Para cada exemplo, mostram-se as curvas de resposta em frequência tanto do PLL como do correspondente filtro de loop, bem como o lugar das raízes e a resposta de captura do PLL obtido. O processo de captura foi estudado por simulações que procuram reproduzir o mais fielmente possível as condições reais de implementação, sem entretanto considerar efeitos de ruído. Finalmente, mencionam-se brevemente possíveis linhas de pesquisa futuras, sendo o foco principal o uso de filtros com pólos e zeros finitos. / The evolution of communication systems is discussed, with emphasis on optical technology. Special consideration is given to the continuous need for increasing the capacity of such systems, and the impact over future optical communication. In view of the great demands imposed over the capacity of future optical systems, an overview is presented of two recent proposals found in the literature, one of such proposals being the implementation of a generator of short optical pulses, and the other being a clock extractor device realized through the use of optical techniques. A brief review is made of phase-locked loop (or PLL) theory, to show how the discussed proposals could be used to realize tipical functions found in these systems. The very high loop gains (the so-called parameter K) that must be used in PLLs of optical communication systems are emphasized. After discussion of the necessary characteristics for PLLs of future optical systems, and also after a review of some concepts of the theory of electrical networks and filters, two design procedures for filters to be used in such PLLs are presented. Both designs have the goal of allowing the use of loop filters with any type and order. The first type of design has the objective to realize a PLL transfer function that has a frequency response identical to the response of a chosen type of filter. The other design starts with a chosen type of filter for a PLL loop filter, arriving to an suitable PLL transfer function. Some algorithms for determination of important design parameters are also presented. After the discussion of the two types of design, some examples of PLLs obtained by such methods are presented. For each example, frequency response curves are presented for the PLL and the respective loop filter, as well as the root locus and the capture response for the PLL so obtained. The capture process was studied through the use of simulations with parameters intended to approximate real implementation conditions, although noise effects are not considered. Finally, some possible research lines are discussed, whose main focus is on filters with finite poles and zeros.

Os sistemas ópticos atuais, baseados em fibras monomodo, operam próximos ao limite teórico da capacidade. Sistemas ópticos baseados em multiplexação modal (Mode Division Multiplexing &#8211; MDM) possibilitam o aumento da capacidade do sistema por meio do uso de fibras de poucos modos. Nestes sistemas, a propriedade de ortogonalidade entre os modos propagantes permite que cada modo espacial carregue um sinal óptico específico. O amplificador à fibra dopada com érbio (Erbium-Doped Fiber Amplifier &#8211; EDFA) segue fundamental para assegurar a transmissão em longas distâncias. No entanto, devido às distintas distribuições de intensidade dos modos que compõem o sinal de entrada, cada modo experimenta diferentes valores de ganho. Desta forma, o objetivo principal no projeto de EDFAs de poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber Amplifier &#8211; FM-EDFA) é determinar os melhores parâmetros opto-geométricos da fibra para produzir uma amplificação eficiente. A metodologia normalmente empregada é baseada na resolução das equações de taxa e de propagação. Nesta tese, é proposta uma metodologia alternativa de projeto de FM-EDFA, baseada em uma nova figura de mérito. Este parâmetro quantifica o nível de inversão da população dos íons na fibra a partir da integral de superposição (overlap integral), considerando tanto o perfil de dopagem da fibra dopada com érbio para poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber &#8211; FM-EDF) quanto as distribuições de intensidade dos sinais de entrada e de bombeio. A aplicação desta metodologia permite reduzir, em cerca de 25-40 vezes, o número de resoluções das equações de taxa e de propagação e, consequentemente, diminuir o tempo de processamento e reduzir o esforço computacional. Como consequência da maior velocidade de processamento, torna-se possível a aplicação de métodos de otimização mais rigorosos, permitindo uma busca em um espaço irrestrito de soluções. Especificamente, a partir de uma metodologia baseada em algoritmos genéticos, obteve-se um perfil de dopagem otimizado. É também demonstrado que os perfis com geometria circular exibem melhores características, como excelente desempenho do FM-EDFA e maior facilidade de fabricação. Por meio da análise da figura de mérito, é mostrado que o desempenho do FM-EDFA é afetado pelas características do modo de bombeio. Finalmente, o desempenho de um sistema óptico MDM é avaliado, simulado por meio da integração entre as ferramentas MatLab® e VPItransmissionMakerTM, comprovando a necessidade do projeto de um amplificador específico para sistemas MDM. / Modern optical systems based on single-mode fiber, operate close to the theoretical capacity limit. By using few-mode fibers, optical systems based on modal division multiplexing (MDM) allows increased system capacity. In these systems, orthogonality between the propagating modes allows each spatial mode to carry a specific optical signal. The erbium doped fiber amplifier (EDFA) remains essential to ensure long distance transmission. However, due to the distinct intensity profile distributions of the modes which comprise the input signal, each mode experiences a different value of optical gain. Thus, the main objective in the few-mode EDFA design (FM-EDFA) is to determine the best opto-geometrical fiber parameters in order to produce an efficient amplification. The methodology normally used is based on the simultaneous resolution of the rate and propagation equations. In this thesis, we propose an alternative methodology for the FM-EDFA design, based on a new figure of merit which quantifies the level of population inversion for the Er ions in the fiber, by means of a overlap integral considering both the doping profile of the few-mode erbium doped fiber (FM-EDF) as well as the intensity distributions of the optical signals and pump beams. This methodology reduces, by a factor of 25-40, the number of resolutions of the rate and propagation equations, thereby decreasing processing time and computational effort. As a consequence of the improved processing speed, it becomes possible to apply more rigorous optimization methods in an unrestricted solution space. Specifically, by using a genetic algorithm technique, we obtained an optimized doping profile. It is also shown that profiles with circular geometry exhibit improved features, such as excellent FM-EDFA performance and ease of manufacturing. By analyzing the figure of merit, it is shown that the FM-EDFA performance is affected by the characteristics of the pump mode. Finally, the performance of an MDM optical system is evaluated, by integrating Matlab and VPI simulation tools, to demonstrate the need for specific amplifier designs in MDM systems.