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

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-21T18:57:01Z No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:36:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:36:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:36:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) Previous issue date: 2015-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Defects play a fundamental issue on physical properties of wide bandgap semiconductors (WBS) due to the possibility of application in high temperature. This work shows the features of the defects in di erent kind of WBS grown/synthesized by solid state reaction, Pechini method and Molecular Beam Epitaxy. First we investigated the structural and optical properties of erbium- and manganese-doped strontium aluminates (SrAl2O4). The fundamental optical transitions due to Er3+ and Mn2+ are typical features of the well-diluted doping process. A signi cant enhancement of the Er3+ optical emission band at 1530 nm was observed when the matrix is co-doped with Mn. A model of energy transfer mechanism from Mn2+ to Er3+ is proposed to explain the experimental results. We present also the e ect of preparation and annealing conditions on the properties of Nb2O5. The increase of oxygen vacancies causes an inrreversible phase transition from pseudohexagonal to orthorhombic phase, and they are responsible for the increase in the e ective magnetic moments related to paramagnetic behavior. Finally, we explore the e ects of the interfaces imperfections of quantum wells of cubic GaN alloys. An indication of localized states in low temperature is observed. A decrease of this e ects happens when we increase the number of interfaces. Furthermore, magneto-PL measurements show a higher spin polarizations in the donor-acceptor impurities in the bulk of c-GaN corroborate for the importance of the defects. This work shows that the defects engineering in WBS are fundametal for developing new technologies in spintronics and optoelectronic eld. / Os defeitos em semicondutores acarretam mudanças nas propriedades físicas do material, tendo uma grande importância nos semicondutores que possuem alta energia de gap devido à possibilidade de aplicação em alta temperatura. No presente trabalho, estudamos as características atribuídas à presença de defeitos em diferentes semicondutores de gap largo, crescidos/sintetizados por reação de estado sólido, método de Pechini e epitaxia de feixes moleculares. Primeiramente, investigamos as propriedades ópticas e estruturais do aluminato de estrôncio (SrAl2O4) dopado com érbio e co-dopado com manganês. Neste caso, um aumento na emissão do Er3+ na região do infravermelho (1530 nm) foi observado na matriz com co-dopagem de manganês. Atribuímos este efeito ao mecanismo de transferência de energia do íon de Mn2+ para o Er3+. Também estudamos os efeitos das condições de preparação e tratamento térmico nas propriedades de pentóxido de nióbio (Nb2O5). Nossa investigação, mostra que vacâncias de oxigênio causam transições irreversíveis da fase pseudo-hexagonal para a ortorrômbica. Além disso, esses defeitos são responsáveis por um acréscimo de momentos magnéticos efetivos, relacionados com o comportamento paramagnético. Por último, averiguamos os efeitos de imperfeições entre as interfaces de poços quânticos de ligas de nitreto de gálio cúbico (cGaN). Esse estudo indicou uma diminuição de estados localizados, em baixa temperatura, com a mudança na quantidade de interfaces do QW. No caso do c GaN bulk, foi observado uma maior polarização de spin na emissão óptica da impureza doadora-aceitadora. Este trabalho evidencia a importância da engenharia de defeitos em semicondutores de gap largo para o aperfeiçoamento de tecnologias ligadas à área de optoeletrônica e spintrônica.

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

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7984_1.pdf: 2154802 bytes, checksum: c29ee67df93d2d1a717d1ce021fed20c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Nessa tese estudamos do ponto de vista teórico e experimental, dois tipos de amplificadores ópticos, os Amplificadores Paramétricos de Fibra Óptica (FOPAs) e os Amplificadores de Fibra Dopada com Túlio (TDFAs) além de lasers de fibra óptica. Nos amplificadores paramétricos sinais copropagantes com um feixe intenso de bombeamento são amplificados devido à não linearidade Kerr da fibra ´óptica, que transforma fótons de bombeamento em fótons de sinal por mistura de quatro ondas ocasionada pela modulação do ´índice de refração da fibra ´óptica. O processo, para ocorrer de forma eficiente, requer o casamento de fase entre os fótons gerados, o que depende, por sua vez, das propriedades de dispersão da fibra. A amplificação por fibras dopadas explora a emissão estimulada da radiação. Nesses sistemas, a fluorescência de íons de terras raras, presentes no núcleo da fibra, e excitados por um feixe de bombeamento é estimulada durante a propagação dos sinais na fibra. Ao contrário dos FOPAs esse mecanismo requer fibras especiais dopadas com esses elementos que têm um papel ativo no sistema. Para os FOPAs, abordamos o uso da dispersão da velocidade de grupo e sua derivada segunda para projetar um FOPA com bombeamento único em um único segmento de fibra com ganho plano e mais largo que os FOPAs usuais. Obtivemos relações teóricas relacionadas com os parâmetros relevantes da fibra (não linearidade) e do sistema (potências do bombeamento e dos sinais) que permitem a determinação do comprimento de fibra ótimo e ganho máximo nessas condições. Também introduzimos um esquema de bombeamento em paralelo, permitindo obter maior largura de banda em futuros sistemas de telecomunicações com amplificadores baseados nessa tecnologia. Finalmente caracterizamos experimentalmente o ganho de FOPAs constituídos de fibras de dispersão deslocada (DSF) e com elevada não linearidade (HNLF). Foi possível obter, com esses experimentos, estimativas do comprimento de onda de dispersão nula e da curva de dispersão para valores próximos do zero de dispersão. Abordamos também os mecanismos de amplificação em fibras dopadas com túlio com duplo bombeamento em 800 nm e 1050nm com simulações teóricas baseadas nas equações de taxa, reproduzindo recentes resultados experimentais do nosso grupo de pesquisas. Ainda explorando fibras dopadas com túlio, construímos lasers para emissão em ~800nm e iii~1470nm com bombeamento em 1050nm e cavidades no espaço livre e em anel. Nessa última, a inserção de uma Fibra com Grade de Bragg (FBG) permitiu o travamento do comprimento de onda de emissão. Esses lasers foram caracterizados, em função do tipo de cavidade e da ocupação populacional dos níveis envolvidos no processo de emissão laser

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.