Orientador: Rui Fragassi Souza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:41:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CaballeroPetersen_CarlosAllan_D.pdf: 5715633 bytes, checksum: fe147d28b8803c79ceab3f91f57520b7 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta tese, investigamos e simulamos alguns subsistemas ópticos adequados para comunicação solitônica. Diversos experimentos numéricos foram realizados para estudar estes subsistemas, criando, para isto, um conjunto de programas de simulação, escritos na linguagem de programação da plataforma Mathematica 'MARCA REGISTRADA¿. Na primeira parte, analisamos a propagação de pulsos num meio óptico não-linear, onde o papel dos diferentes parâmetros é investigado através da simulação numérica, usando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. Um sistema de equações não-lineares de Schrõdinger é resolvido para diferentes tipos de pulsos de entrada, para estudar a formação, ou não, de pulsos do tipo solitônico. Neste sentido estudamos a formação de sólitons brilhantes e escuros; neste último caso, usamos a modulação cruzada de fase. Numa segunda parte, investigamos o amplificador a fibra dopada com materiais de três e quatro níveis. A simulação permite estudar a evolução dos diferentes sinais dentro da fibra dopada, incluindo a emissão espontânea amplificada (ASE). Esta simulação permite obter resultados num comprimento de onda específico ou uma resposta espectral completa, dependendo dos dados disponíveis da fibra dopada utilizada. Como uma aplicação destes dois primeiros experimentos numéricos, estudamos o espelho não-linear amplificante em anel (Non-linear Amplifying Loop Mirror, NAIM) e sua aplicação na restauração de pulsos solitônicos escuros exaustos. Num outro experimento numérico, mostramos a geração de sinal laser num laser anel a fibra dopada. Neste caso foram investigados os lasers em anel tipo free-running e mode-locked AM. Verificamos que a oscilação laser nasce do ruído ASE do amplificador óptico presente no anel. Estudamos, também, um método de geração de trens de pulsos ópticos muito curtos, usando modulação da fase de uma onda óptica CW, seguida de filtragem óptica. Verificamos que filtros de característica de transferência tipo gaussiana produzem um bom pulso de saída e que, utilizando filtros de transferência periódica, é possível obter taxas maiores que no caso do uso de filtros simples / Abstract: This work invesligates oplical subsystems that can be used in solitonic communications. Several numerical simulations are presented, using the Mathemalica® programming language. Inilially, the non-linear oplical pulse propagalion is analyzed, using thefinite difference lime domain (FDTD) method. A pair of non-linear Schrõdinger equalions is solved simultaneously to see the condilions for oplical soliton formalion. Both bright and dark solitons were investigated, the later using cross-phase modulation. In a second part, the behavior of oplical amplifiers using doped fibers was studied The computer program developed allows to see the evolulion of the informalion signal, pumping and amplified spontaneous emission (ASE). The program makes the simulalion at a given wavelength (spot analysis) or in a complete spectral range, depending on the data availablefor thefiber. Using the above programs, several devices were analyzed, like a non-linear amplifying loop mirror (NAIM), for regeneralion of exhausted dark solitons, and oplical fiber's loop lasers,for generalion of bright solitons. In this later case, thefree-running and AMmode lockedfiber lasers were invesligated It was shown that the laser signal startfrom the ASE present in the loop. A method for the generalion of a train of short oplical pulses, using the phase modulalion of a CW signal followed by an oplical filtering, was investigated It was observed that the use of a gaussian filter gives a good output signal (close to the soliton shape) and that filters with a periodic transfer funclion (/ike a Fabry-Perot filter) can be used to double thepulse rate obtained using a non-periodicfilter / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Evandro Conforti, Aldario Chrestiani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T18:01:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DomingosNeto_Adriano_M.pdf: 2092161 bytes, checksum: 2391c136c8cc8f682ef43ba978dd7571 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Nesta tese, no primeiro experimento, foi obtido o sinal de batimento a partir dos sinais ópticos de dois lasers de cavidade externa (um sintonizável e outro não sintonizável) misturados no fotodetetor. O laser 2 gera um sinal óptico de ?2 = 1,5416 µm enquanto que o laser 1 gera um sinal óptico de ?1 = 1,5496 µm. Para prevenir reflexões do sinal óptico ao laser são colocados isoladores ópticos. O comprimento de onda ?1 foi controlado através do controle de temperatura da cavidade externa do laser 1. A sintonia de ?2 foi realizada mecanicamente. Os dois sinais sofrem ajuste do estado de polarização (SOP) através dos polarizadores 1 e 2 colocados nos percursos dos dois sinais. Devido a menor pureza espectral do sinal do laser 1, o seu sinal passa pelo filtro óptico antes que os dois sinais (k\ e X2) sejam juntados peio acoplador direcional. Os sinais saídos do acoplador direciona! são misturados e detectados pelo fotodetetor cujo sinal de saída na freqüência de diferença (sinal de batimento), ¿ ¿ 1,28 GHz, é apresentado no analisador de espectro. Em outra saída, antes do fotodetetor, o sinal óptico pode ser conectado ao analisador de espectro óptico. Maior resolução da aproximação entre os espectros dos dois sinais ópticos, é conseguida usando o interferômetro Fabry-Perot. Na segunda parte desta tese comprovam-se, experimentalmente, as propriedades não lineares do amplificador óptico semicondutor (SOA) que, além de proporcionar amplificação para os sinais que se propagam pela fibra (> 10 dB), produz, devido a suas características não-lineares, a mistura de duas portadoras ópticas, distantes de 8 nm. O laser 1 do transmissor óptico (TO) foi diretamente modulado com um sinal de modulação na freqüência ¿TO = 250 MHz. Ao laser 2 do oscilador local (LO) foi imposta a modulação externa através do modulador Mach-Zehnder (MZ) na freqüência de modulação ¿LO = 400 MHz. O sinal, com as freqüências de modulação e componentes de intermodulação resultantes dessas freqüências (fw = 400 MHz, ¿ro = 250 MHz, ¿iF = ¿w - ¿ro = 150 MHz, ¿s = ¿w + ¿ro = 650 MHz, ¿s = ¿r - ¿iF = 500 MHz), é detectado na saída pelo fotodetetor e apresentado no analisador de espectro elétrico. Alternativamente o sinal de saída do SOA pode ser conectado ao analisador de espectro óptico antes de conectar o sinal óptico ao fotodetetor. Na seqüência, comprovam-se, experimentalmente, a mistura de duas portadoras ópticas, distantes de 8 nm e moduladas em ¿ro = VOO MHz e ¿w = 1 GHz. Após filtragem de uma das portadoras e detecção, o sinal detectado apresenta as freqüências ¿w = 1 GHz, fro = 700 MHz, ¿iF = ¿w - ¿TO = 300MHz, ¿s = ¿w+ ¿m= U GHz, f5 = & - ¿iF = 1,4 GHz. Note-se que a freqüência de /, = 1,7 GHz efs = 1,4 GHz encontram-se na faixa de microonda, o que prova ser possível a geração de sinais de microonda empregando amplificadores ópticos semicondutores. Nos dois experimentos os resultados obtidos concordam com a previsão teórica / Abstract: Recently, the development of techniques that allow optical transmission and generation of microwave and millimetre-wave signals have received significant attention, mainly due to the fact that considerably low-noise optical wavelenght-division multiplexed systems are available to transmit large amounts of data throughout many points interconnected by optical fibre before antenna radiation, improving overall system noise figure. Many techniques for transmission and reception in these systems require complex and costly schemes to achieve reasonable performance. In this work, a technique for microwave and, potentially, millimetre-wave generation, using commercially available devices, is proposed. Basically, a simple coherent-type system uses the cross-gain saturation property of semiconductor optical amplifiers to mix the fundamental and harmonic frequencies of a modulated local oscillator laser signal with those of an also modulated incoming optical carrier. By carefully choosing the optical signal modulation frequencies, components at the sum and difference frequencies can be observed within the microwave bandwidth after photodetection. This work demonstrates experimentally that the semiconductor optical amplifier cross-gain property can be used in the mixing of two 8-nm spaced modulated optical carriers. In a first experiment, the mixing property was investigated for one and two optical amplifiers. It was observed a superior performance for the two-amplifier set-up, since the detected sum and difference components, at 650 and 150 MHz, respectively, had a 20 dB power level gain in relation to the one amplifier application. The experiment was then repeated with different optical signal modulation frequencies and resulted in 1,7 GHz and 300 MHz for the sum and difference frequencies, respectively, despite the low power level for these components, mainly due to technical limitations / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T01:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Socas_JoaoTadeuStrugo_M.pdf: 558952 bytes, checksum: e60bb8b29733a6d7952fbca94a8b31df (MD5) Previous issue date: 2000 / Mestrado

Orientador: Newton Cesário Frateschi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estaual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:11:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vallini_Felipe_M.pdf: 6816809 bytes, checksum: 7d9629364087ccf092b857c9650d464d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: 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. 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. Para aplicações após a modulação óptica, pré-detecção e analógicas, é importante alta linearidade dos amplificadores, para que não haja distorção dos sinais e informações enviadas. Já os amplificadores em saturação (de baixa linearidade) permitem grande robustez de desempenho e a redução da complexidade (e do custo) de componentes de micro-óptica em integrações híbridas, neste caso utilizados para compensar perdas ópticas devido ao sistema e ao envelhecimento dos lasers e corrigir efeitos da polarização. Sendo assim, nos dois extremos de condição de operação, não saturado e em saturação profunda, temos a possibilidade de utilizar o dispositivo em aplicações lineares ou não-lineares, respectivamente. Como a saturação do ganho de um amplificador depende da densidade de portadores injetadas no mesmo, propomos o desenvolvimento de amplificadores com multicontatos para a injeção não homogênea de portadores. Com base na idéia proposta acima, nossa dissertação de mestrado trata do projeto de amplificadores multi-contatos partindo do estudo das propriedades de saturação do ganho. Fabricamos um laser de semicondutor, do qual parâmetros empíricos foram extraídos. Desenvolvemos uma simulação de amplificadores de contatos únicos e de multi-contatos, cujos dados de entrada foram os parâmetros empíricos obtidos. Com a mesma estrutura epitaxial utilizada na fabricação do laser, fabricamos amplificadores de contato único e de multi-contatos. Caracterizamos os dispositivos e obtemos boa concordância qualitativa com nossas simulações. Obtemos um controle da linearidade em amplificação de sinais contínuos de -7 a 7 dBm para uma baixa corrente de bombeio das cavidades dos dispositivos / Abstract: The dramatic increase in information density required for nowadays telecom systems demands constant improvements in optical communication technology. In this technology the components used for optical amplification are of great importance, particularly the semiconductor optical amplifiers for they provide high level of miniaturization and reduction in power consumption. Considering these components, after optical modulation, before detection and analog applications requires high linearity of the amplifiers. On the other hand, amplifiers in deep saturation (highly non-linear) yield big robustness and complexity reduction (and cost reductions) for hybrid integration. Also, non-linearity may be of interest for wavelength conversion, switching and pulse compression or dilatation. Therefore, the two extreme operation conditions, unsaturated or in deep saturation are of interest. Since the gain saturation of an amplifier depends on their carrier density, we propose the development of amplifiers with multi-contacts for non-homogeneous injection of carriers along the waveguide of the device. Based on this idea we present the development of multi-contact amplifiers in this dissertation. We first present the modeling of the device using semi-empirical parameters obtained from the fabrication of semiconductor lasers that uses the same epitaxial structures. Subsequently, we fabricated single-contact amplifiers and multi-contacts semiconductor amplifiers, the main subject of this work. The characterization of the devices was realized and good qualitative concordance with our simulations is shown. A linearity control of the amplification for DC signals was achieved for relatively low injection current in both cavity in a -7 to 7 dBm input power range / Mestrado / Mestre em Física

Orientador : Aldario Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:18:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Milo_Sergio_M.pdf: 1497496 bytes, checksum: bb5126739d6ac9baf64353aaf88e9d3c (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientadores: Aldario Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_JulioCesarRodriguesFernandesde_M.pdf: 1661970 bytes, checksum: 2a26f30b448fa02a890c795cad3c5446 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Orientador: Hugo L. Fragnito / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-25T12:52:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mazzali_Claudio_D.pdf: 4247655 bytes, checksum: 64978b7eaeb43c278dd80c647987086e (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Esta tese apresenta estudos fundamentais e aplicados sobre os Amplificadores a Fibra Dopada com Érbio (AFDE) e suas aplicações em sistemas de comunicação de alta capacidade. Um modelo teórico da dinâmica de ganho de um AFDE baseado na resposta de um meio saturável, à uma excitação do tipo função degrau, foi desenvolvido e verificado experimentalmente. Este estudo culminou no desenvolvimento de um novo método de caracterização de parâmetros intrínsecos e operacionais de amplificadores ópticos e absorvedores saturáveis em guias de onda. Desenvolvemos também uma nova configuração de laser em anel de fibra dopada com érbio, sintonizável na região de 1530 a 1565 nm e gerando pulsos de 10 ps em uma taxa de repetição de 2.5 GHz. Medidas de caracterização e experimentos de propagação demonstraram a natureza solitônica dos pulsos gerados por este laser. Finalmente, no contexto dos sistemas propriamente ditos, um enlace de recirculação para simulações experimentais de sistemas de transmissão em longas distâncias (milhares de quilômetros), foi demonstrado usando amplificadores ópticos concatenados e operando no regime de ganho saturado / Abstract: This thesis presents experimental studies on Erbium Doped Fiber Amplifiers (EDFA) and their applications to high capacity optical communication systems. A theoretical modeling of the gain dynamics of an EDFA was developed and verified experimentally. The model is based on the step function response of a saturable medium. This study culminated with the development of a novel characterization method for the intrinsic and operational parameters of optical amplifiers and saturable absorbers in waveguides. A novel ring cavity configuration of erbium doped fiber laser is also presented. This laser is tunable in the 1530 to 1565 nm range, and generates 10 ps pulses at a repetition rate of 2.5 GHz. The solitonic nature of the pulses generated by this laser was demonstrated through characterization measurements and propagation experiments. Finally, in the subject of communication system itself, an optical recirculating loop was demonstrated for experimental simulations of long distance (thousands of kilometers) transmission systems with concatenated optical amplifiers operating in the saturated gain regime / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carlos castellani.pdf: 1317917 bytes, checksum: 67d60e13efa78d673d28e4e8bde7e6c3 (MD5) Previous issue date: 2009-09-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The development of microstructured fibers, also known as photonic crystal fibers (PCF), which has happened principally during the last decade, has raised new possibilities on the field of optics and telecommunications due to its capability of presenting some constructive parameters with non conventional values. In the context of optical communications, more precisely on the construction of optical amplifiers, these photonic crystal fibers also have brought some new interesting possibilities. Due to its capability of at the same time presents very high negative dispersion and high non linearity, it allows for example, the construction of Raman amplifiers with high gains that also compensate dispersion with reduced fiber lengths. The conventional silica-based fibers need tens of kilometers of fiber length to accomplish the same task. Taking advantage of that situation, the main purpose of this dissertation is exactly the project and the study of multi-pump Raman amplifiers operating as discrete devices providing gain and compensating dispersion over the entire C band, using a PCF. In order to project such amplifiers, an optimization technique made through an exhaustive search based on an analytical solution method for the signal propagation is proposed. The analysis of these amplifiers is made via computational simulations that are done with numerical and also analytical models, by means of the verification of the gain, ripple, optical signal to noise ratio (OSNR), and eye penalty parameters. Their performance is also evaluated by comparing the performance of a Raman amplifier operating with a conventional dispersion compensating fiber (DCF). / O desenvolvimento de fibras óticas microestruturadas, também conhecidas como fibras de cristal fotônico - PCF (Photonic Crystal Fibers), que se deu principalmente na última década, trouxe novas possibilidades no campo da ótica e das telecomunicações devido à sua capacidade de apresentar alguns parâmetros construtivos com valores não convencionais. No contexto de comunicações óticas, mais precisamente na construção de amplificadores ópticos, essas fibras de cristal fotônico também trouxeram algumas novas possibilidades interessantes. As PCFs são capazes de ao mesmo tempo apresentar dispersão muito negativa e alta não-linearidade, permitindo, por exemplo, a construção de amplificadores Raman com altos ganhos e que ainda compensem a dispersão utilizando apenas poucos quilômetros de fibra. As fibras de sílica convencionais necessitam de dezenas de quilômetros para realizar a mesma tarefa. Aproveitando-se dessa situação, o foco principal desta dissertação é justamente o projeto e o estudo do funcionamento de amplificadores Raman multibombeio, que operem como dispositivos discretos fornecendo ganho e compensando a dispersão em toda a banda C, através da utilização de uma PCF. Para projetar tais amplificadores é proposta uma técnica de otimização feita através de uma busca exaustiva baseada em um método de solução analítico de propagação de sinais. A análise desses amplificadores é realizada através de simulações computacionais feitas com modelos numéricos e também analíticos, por meio da verificação dos parâmetros de ganho, ripple, relação sinal ruído ótica OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio), e penalidade de diagrama de olho. Seu desempenho é também avaliado em termos de uma comparação com o desempenho de um amplificador Raman funcionando com uma fibra compensadora de dispersão DCF (Dispersion Compensating Fiber) convencional.

Orientadores: Aldário Chrestani Bordonalli, Júlio César Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T15:54:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Herbster_AdolfoFernandes_M.pdf: 43022862 bytes, checksum: cb1955d3050a400f287fcc00967963ff (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Com base na estimativa do ruído de emissão espontânea amplificada (ASE) dentro do ciclo de atuação do controle eletrônico de ganho (CEG) de amplificadores a fibra dopada com érbio (EDFA), este trabalho mostra que é possível a extensão da faixa dinâmica de EDFAs controlados. Como o comportamento espectral do EDFA depende fortemente da disposição dos canais e do nível de potência de entrada, principalmente sobre operação saturada, esta estimativa pode ser obtida por meio do mapeamento prévio do acúmulo de ASE em função do ganho e da potência de entrada do EDFA, para diversas situações de alocação de canais. Desta forma, com o procedimento proposto, EDFAs com CEG que proporcionavam faixas dinâmicas de cerca de 11 a 12 dB passam a ter de 22 a 23 dB, valores próximos da faixa ideal, fazendo com que a técnica eletrônica de controle de ganho possa ser utilizada em EDFAs de redes reconfiguráveis, como amplificadores de potência ou, até, amplificadores de linha / Abstract: Based on amplified spontaneous emission (ASE) noise estimation within the cycle of the electronic gain control (EGC) actuation in erbium doped fiber amplifiers (EDFAs), this work proposes a technique that allows for the extension of the gain controlled EDFA dynamic range. Since the EDFA spectral behavior is strongly dependent on channel assignment and input power level, especially during saturated operation, this estimation can be obtained by a prior mapping of the ASE accumulation as a function of gain and EDFA input power, for various situations of channel wavelength assignment. Thus, EDFAs with EGC, which normally provide dynamic ranges from about 11 to 12 dB, could easily offer from 22 to 23 dB with the proposed procedure, values that are close to the ideal range, making the electronic gain control technique a candidate for reconfigurable network power amplifiers or even in-line amplifiers / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Evandro Conforti, Cristiano de Melo Galle / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T05:52:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_NapoleaodosSantos_M.pdf: 3461536 bytes, checksum: a62ed88dd69c1d4ba69dd6875b34f001 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A utilização de redes ópticas com multiplexação de comprimento de onda (WDM) é uma solução para o aumento na taxa de transferência de dados em sistemas de telecomunicações. Para um bom funcionamento de tais redes, a utilização de um conversor em comprimento de onda com amplificador óptico a semicondutor é importante, pois facilita o processamento totalmente no domínio óptico, bem como uma maior flexibilidade na utilização de sinais em diferentes comprimentos de onda. Desta forma, apresenta-se, neste trabalho, um estudo de um conversor em comprimento de onda via modulação cruzada de ganho baseado em um amplificador óptico a semicondutor (SOA). Um estudo teórico do SOA e do conversor é apresentado, seguindo-se do estudo de montagens experimentais que permitem a obtenção de bons resultados para a conversão, comprovados com a comparação com resultados simulados. Para a realização da simulação, são estudados certos parâmetros e a relação destes com a conversão. Os resultados apresentados neste trabalho estão coerentes com os da literatura especializada. Melhorias no desempenho do conversor são apresentadas, bem como sugestões para trabalhos futuros / Abstract: The use of wavelenght-division multiplex (WDM) optical networks is a solution for the data-rate increasing in telecommunications systems. For a good performance of such networks, the use of wavelength converter based on semiconductor optical amplifier is important, since this one allows all-optical signal processing, as well as more flexibility in the spectral use of optical signals, assigned at different wavelengths. Therefore, the study of wavelength converters based on cross-gain modulation of semiconductor optical amplifier (SOA) is presented. The SOA and its converter¿s theoretical study are presented, followed by the experimental set-up for the conversion, and last by the comparison with simulated results. For simulation procedures, the study of certain parameters and its relation to conversion efficiency is carried out. Performance improvements in the converter operation are presented as well as indications for further works / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica