[pt] Apesar da alta sensibilidade alcançada por Fotodetectores comercialmente disponíveis, a implementação de circuitos de gerenciamento é capaz de fortalecer a robustez das medidas, criando um aparato com mais recursos em aplicações específicas. Duas aplicações práticas dessa hipótese são apresentadas em contextos diferentes, Criptografia Quântica e Monitoramento de Fibras Ópticas fazendo uso da plataforma FPGA. / [en] Despite the high sensitivity reached by Photon Detectors so far, the implementation of a background managing system often enforces the robustness of measurements thus creating a resourceful apparatus for specific applications. In this document, the management tools offered by Software Defined Hardware (SDHs) is put to test. By associating the power of FPGAs and Photon Detectors, enhanced measurement stations were assembled. Two different applications, a Bell State Projection Analysis Station and a Photon Counting Optical Time Domain Reflectometry (v-OTDR)Automatic Setup, are presented. Even though both experiments involve the detection of single photons, the background technologies differ drastically.

[pt] A crescente demanda do uso de sistemas de comunicação óptica, seja pelo aumento do número de usuários ou pela quantidade de informação enviada, requer um aumento substancial na necessidade de desenvolvimento de novos sistemas e componentes. A reectometria óptica no domínio do tempo (OTDR) é a técnica mais empregada para detecção de falhas em enlaces de fibra óptica. Em alguns tipos de rede óptica, como é o caso das redes ópticas passivas (PONs), as perdas nos enlaces são muito elevadas devido à presença de splitters, que dividem o sinal para cada usuário (no cenário FTTH) ou cada grupo de usuários (FTTB / FTTA), o que diminui consideravelmente a máxima distância atingida pelo OTDR. Em termos de componentes aplicados à comunicação óptica, aqueles utilizados para a amplificação óptica são de grande importância. Entre eles estão presentes os amplificadores ópticos de semicondutores. Uma forma de vencer as limitações impostas pelas altas perdas está no emprego de um amplificador óptico semicondutor (SOA), que ao mesmo tempo amplifica o sinal e funciona como uma chave, inibindo a emissão de ASE nos intervalos entre os pulsos do OTDR. Ainda assim, o ganho adicional pode ser insuficiente devido à baixa potência de saturação do SOA. Neste trabalho, será desenvolvido experimentalmente um método para superar a limitação de saturação de um SOA e permitir maiores ganhos de amplificação para pulsos de OTDR. O conceito básico consiste em se aproveitar do fato de que o ciclo de uso de um OTDR é relativamente baixo, o que permite subdividir os pulsos em sub-pulsos, amplificá-los um a um e depois recombiná-los, de forma transparente ao OTDR. Com base na ideia proposta acima, nesta dissertação de mestrado terão avaliados métodos usando a polarização e o comprimento de onda dos pulsos. / [en] The growing demand of using optical communication systems, either by increasing the number of users or the amount of information sent, requires a substantial increase in the need to develop new systems and components. The optical time domain re ectometry (OTDR) is the most common technique for detecting faults in fiber optic links. In some types of optical network, such as passive optical networks (PONs), losses in the links are very high due to the presence of splitters that divide the signal to each user (in FTTH scenario) or each user group ( FTTB / FTTA), which considerably reduces the maximum distance reached by the OTDR. In terms of components used for optical communication, those used for optical amplification is of great importance. Among them are present optical semiconductor amplifiers. One way to overcome the limitations imposed by high losses is the use of a semiconductor optical amplifier (SOA), which at the same time amplifies the signal and acts as a key, inhibiting the emission ASE in the intervals between the OTDR pulses. Still, the additional gain may be insufficient due to low saturation power SOA. This work will develop experimentally a method to overcome the limitation of saturation of an SOA and allow higher amplification gains for OTDR pulse. The basic concept is to take advantage of the fact that the use of an OTDR cycle is relatively low, which allows to split the pulses into sub-pulses, amplify them one by one and then recombine them in a transparent manner to the OTDR. Based on the idea proposed above, this master thesis will be evaluated using methods polarization and wavelength of the pulses.

[pt] As redes ópticas passivas de nova geração 2 (NG-PON2) estão estudando e considerando o WDM-PON (Wavelength-Division-Multiplexed Passive Optical Networks) como a nova arquitetura para as redes de acesso, é provável que esta arquitetura seja adotada num futuro como o padrão. No entanto, algumas instalações já foram realizadas em todo o mundo, a maior parte delas na Coréia do Sul. Com o objetivo de reduzir os custos de operação (OPEX) e garantir a qualidade do serviço (QoS) um sistema de supervisão e localização de falhas é necessário. Neste trabalho é proposto e demonstrado um OTDR sintonizável (Optical Time-Domain Reflectometer) para realizar o monitoramento de redes WDMPON em serviço. O método apresentado é provado para diferentes fontes laser sintonizáveis CW (Continuous Wave) e utiliza um amplificador óptico semicondutor (SOA) como comutador para o sinal de prova. O sistema de monitoramento é provado experimentalmente numa rede WDM-PON simulada no laboratório a qual utiliza um AWG (Arrayed Waveguide Grating) como distribuidor. Os resultados foram melhorados utilizando diferentes métodos para mitigar os efeitos de interferência. / [en] The Next Generation Passive Optical Network 2 (NG-PON2) is considering and studying wavelength-division-multiplexed passive optical networks (WDM-PONs) as the new architecture for access networks, this architecture is likely to be adopted in near future as standard. However some deployments have been achieved worldwide, most of them in South Korea. In order to lower the operational expenditure (OPEX) and guarantee quality-of-service (QoS) an in-service monitoring and fault localization system is required. We propose and demonstrate a tunable optical time-domain reflectometer (T-OTDR) for in-service monitoring of (WDM-PONs). The proposed method is proved for different continuous wave tunable laser sources (CW TLS), and uses semiconductor optical amplifier (SOA) as a switch for the probe signal. This monitoring system is experimentally proved in a simulated WDMPON employing a cyclic AWG (Arrayed Waveguide Grating) as wavelength distributor. We improve the results using different methods to mitigate the interference effects.

[pt] Para suportar os requisitos das redes móveis de 5a geração (5G), os sistemas de comunicação óptica serão usados nas redes de acesso. Isso ocorre porque a evolução das RAN (Radio Access Networks) incluem a centralização do equipamento mais crítico para implantar pontos de acesso móveis de baixa potência, como DAS (Distributed Antenna Systems) e Small Cells. Os serviços emergentes solicitam a implantação de tecnologias de rádio sobre fibra com ênfase na eficiência de largura de banda, eficiência energética e alta confiabilidade. Neste âmbito, um monitoramento eficiente da camada física é imperativo para a operação dessas redes. O sistema de monitoramento deve fornecer uma localização de falhas em serviço, econômico, centralizado e com impacto mínimo para a transmissão de dados. Esta tese propõe vários sistemas de monitoramento incorporado no transceptor utilizando reflectometria óptica no domínio do tempo. Os sistemas de monitoramento são testados em diferentes sistemas de transmissão de dados e arquiteturas de rede, onde é apresentada uma validação simulada e outras experimentais. / [en] In order to support the requirements for 5th generation mobile networks (5G), optical communication systems will be used in the access part of the network. This is because the evolution of radio access networks includes the centralization of the most critical equipment in order to deploy low power mobile access points, like distributed antenna systems and small cells. The emerging services call for the deployment of radio over fibre technologies with emphasis on bandwidth efficiency, energy efficiency and high reliability. Within this scope, an efficient monitoring of the physical layer would become essential for the operation of these networks. The monitoring system should provide in-service, cost efficient and centralized fault localization with minimum impact on data transmission. This thesis proposes several transceiver-embedded optical time domain reflectometry monitoring systems. The monitoring systems are tested over different data transmission systems and network architectures, where one architecture was simulated and several others experimentally validated.