Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:37:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gabrielli_LucasHeitzmann_M.pdf: 1664519 bytes, checksum: 603a56aba5fc73f289c71c5c3da12b97 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A proposta deste trabalho é projetar perfis de fibra óptica para uso em amplificadores paramétricos que, além de apresentarem uma banda larga, sejam também robustos em relação à fabricação. Implementamos um método eficiente de solução modal para fibras ópticas com perfis multicamadas para calcular a dispersão da fibra. Através de um algoritmo genético padrão, otimizamos os perfis para posicionar os zeros de dispersão no centro da banda de amplificação desejada e tornálos robustos a deformidades geométricas. Por fim, avaliamos o desempenho dos perfis obtidos comparando-os a perfis mais usuais na construção de amplificadores. Incluímos um modelo de flutuações nos parâmetros de fabricação das fibras para efetivamente demonstrar a evolução na robustez dos perfis otimizados. As avaliações foram feitas com base em dois métodos: o modelo de quatro ondas; e o SSFM (Split-Step Fourier Method), utilizado para validar o primeiro. Como resultados apresentamos: (a) perfis de fibras com propriedades otimizadas na construção de amplificadores paramétricos; e (b) dados estatísticos de nossos modelos sobre o efeito de flutuações geométricas na fabricação das fibras, e também, sobre o desempenho de amplificadores paramétricos / Abstract: The proposal of this work is to design optical fiber profiles for parametric amplifiers both wideband, and robust with respect to fabrication. We implement an efficient method to compute the modes of multilayered optical fibers in order to calculate the fiber dispersion. Using a standard genetic algorithm, we optimize the profiles aiming at placing the zero dispersion wavelengths at the center of the desired amplification band, and making them robust to geometrical deformations. Finally, we evaluate the performance of the designed profiles against others more commonly employed in fiber amplifiers. We include a fluctuation model in the fiber fabrication parameters to effectively demonstrate the evolution in robustness in the optimized profiles. The evaluations were conducted based in two methods: the four-wave model, and the SSFM (Split-Step Fourier Method), used to validate the former. As results we present: (a) fiber profiles with optimized properties for parametric amplifier construction; and (b) statistical data collected from our models about the effects of geometric fluctuations in the fabrication of the fibers and also in the performance of parametric amplifiers / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Aldario C. Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_RaniereNoronhade_M.pdf: 8840404 bytes, checksum: 8fe7c72c315d28741327bdd5e4195146 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Atualmente, têm-se observado tentativas de se transferir o processamento da informação em redes de tráfego de pacotes cada vez mais para o domínio óptico. Isto acarretaria um aumento da quantidade de informações trocadas entre os nós da rede e promoveria a diminuição da latência do fluxo de pacotes. Com este intuito, procurou-se analisar os efeitos da redução do tempo de acionamento de uma chave óptica simples baseada em um amplificador óptico a semicondutor (SOAs) comum e disponível comercialmente no desempenho de um arranjo experimental que simulava uma rede de tráfego de pacotes. Posteriormente, de posse dos resultados obtidos, que assumiram a manutenção da integridade dos bits do pacote dentro de um fator de 10% durante os transientes de chaveamento, a latência da rede foi teoricamente avaliada. Para a melhoria do tempo de chaveamento do SOA, utilizou-se uma técnica de pré-injeção de pulso de corrente de portadores, Como esperado, houve uma redução acentuada dos tempos de acionamento de início e fim do processo de chaveamento óptico em relação ao obtido com pulsos quadrados simples, da ordem de 10 vezes. Verificou-se, também, que, acima de um determinado número de chaveamentos ocorrendo dentro de uma mesma rede óptica de pacotes, a latência da rede poderia ser diminuída de acordo com o tráfego da rede com a aplicação da técnica de redução do tempo de chaveamento do SOA. / Abstract: Currently, more and more attempts are being made to move network processing of information packets to the optical domain. This can potentially lead to an increase of the amount of information that is exchanged among nodes of the network and promote the reduction of latency of packet flow. In this sense, this work examines the effects of reducing the switching time of semiconductor optical amplifier (SOA) based switches in the performance of an experimental arrangement that simulates a network with optieal paeket traffie. By assuming per-bit paeket integrity within a factor of 10% over the switching period of transients, the latency of the network was then theoretically evaluated. j To improve the SOA switching time, a pre-impulse step injected current technique was used to provide excess carriers during transients. As result, a reduction of the order of ten times in the optical switching interval was observed in relation to that provided by ordinary square pulse~. In terms of packet traffic flow, the latency resulting from the improved SOA switching time could considerably be reduced based on the number of switching events occurring within the network. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Evandro Conforti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_Peterson_M.pdf: 5254230 bytes, checksum: 811832dc531fcd6bcc9edf29f71bf219 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Modulações ópticas avançadas como DQPSK e QAM tem sido escolhidas por serem formatos multiniveis (dois bits ou mais por símbolo), aumentando a eficiência espectral de sistemas ópticos. Entretanto, o amplificador óptico a semicondutor (SOA) indicado principalmente para aplicações de media distancia (da ordem de 20 km), pode degradar o sinal DQPSK e QAM. Sistemas de fase modulada (como o DQPSK) são afetados principalmente por SPM e XPM, devido ao ruído de fase não-linear adicionado a fase óptica do sinal. Visando analisar estes problemas, apresenta-se um estudo sobre os sinais NRZ-DQPSK e 16-QAM amplificados pelo SOA, bem como outros fatores que degradam tais sistemas, através de simulações com os softwares comerciais OptiSystem e VPItransmissionMaker. Nas simulações, resultados foram obtidos estando em acordo com a teoria e em acordo com o capitulo 3. Para o sistema DQPSK, o SOA degradou o sinal em todos cenários propostos para avaliar o sistema. O sinal NRZ-DQPSK apresentou maior penalidade quando o ganho do SOA foi de 20 dB. Efeitos não-lineares juntamente com a dispersão cromática limitam fortemente a distancia do enlace, e ao compensar a dispersão cromática no enlace com maior penalidade em 56 Gbps, o sinal NRZ-DQPSK pode trafegar por uma distancia 10 vezes maior (de 5 km para 50 km) com uma BER de 10-12. Para o sistema QAM, o sinal foi penalizado pelo SOA em todos os casos, e utilizando o SOA com ganho grampeado, os efeitos não-lineares foram minimizados, melhorando substancialmente o desempenho. Compensando a dispersão cromática e usando o SOA com ganho grampeado para o caso com maior penalidade, o sinal 16-QAM viajou a uma distancia 16 vezes maior (3 km e 50 km) / Abstract: High spectral efficiency is being achieved in modern optical fiber systems using multilevel optical modulation formats such us DQPSK and QAM, with more than one bit per symbol. However, amplifying devices such as the semiconductor optical amplifier (SOA) can degrade the DQPSK signal. In recent years SOAs have gained much attention (mainly in medium distance links, around 20 km) due to non-linear and fast switching potential applications (wavelength conversion, 3R regeneration, optical packet switching, etc.). In addition, the SOA under gain saturation further enhance deleterious nonlinear effects such as SPM, XGM, FWM, XPM. Phase modulated systems as DQPSK are affected mainly by SPM and XPM due to the nonlinear phase noise added to the controlled phase of the optical modulated signal. This work presents a study on the NRZ-DQPSK and 16-QAM signals when amplified by SOAs, analyzing the main factors degrading such systems through simulations using commercial OptiSystem and VPItransmissionMaker software. SOA showed degradation effects over DQPSK, with larger penalties to NRZ signals and optical gain over 20 dB. Non-linear effects and chromatic dispersion impose a maximum distance limit. In dispersion compensated links, 10 fold distances are achieved in relation to standard fibers (5 to 50 km) with BER= 10-12. For 16 QAM, the penalties are still high. However, gain clamped SOAs have better performance with a 16 fold distance increase (3 km to 50 km) / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Evandro Conforti, Carlos Allan Caballero Petersen / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T07:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Toazza_AdrianoLuis_D.pdf: 4079607 bytes, checksum: bb3aa0dd52628e849f97cb827da20ffb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A técnica de pré-distorção com a adição de um impulso ao degrau que normalmente chaveia o Amplificador Óptico a Semicondutor - (SOA) , permite diminuir os tempos de chaveamento eletro-óptico do SOA para valores inferiores a nanosegundos, obtendo-se contrastes da luz amplificada na saída da chave acima de 25 dB e bandas de passagem da ordem de 60 nm. Entretanto, estes tempos de chaveamento de alta velocidade vêm acompanhados de efeitos deletérios ligados às flutuações do ganho óptico durante o processo de ligar a chave, do estado "off" para o estado "on". Nesta tese é efetuada a análise destes fenômenos, com boa correspondência com resultados experimentais. Mostram-se, também, caminhos a seguir para diminuir as flutuações de ganho. O estudo aqui apresentado baseia-se no comportamento da impedância da montagem com o SOA em alta frequência, até 20 GHz. A obtenção dos valores dos componentes do circuito equivalente incluem o SOA (a partir de sua porta elétrica) e a montagem de microondas do chaveamento eletro-óptico. O modelo para o SOA foi baseado em um circuito desenvolvido para laser a diodo semicondutor. Os parâmetros do circuito equivalente para a montagem do SOA foram obtidos por técnicas de extração de parâmetros, através de aproximações sucessivas entre as respostas experimentais e teóricas, utilizando um programa desenvolvido neste trabalho. Em seguida, a partir da impedância do SOA, foram estimados os tempos de transição, o casamento em banda larga, assim como a influência do encapsulamento do dispositivo, aprimorando o entendimento do seu comportamento e limitações, com boa correspondência com resultados experimentais / Abstract: Reduction of the Semiconductor Optical Ampli.er (SOA) switching times can be achieved with the pre-distortion technique consisting of impulse(s) addition to the current step that generally switches the SOA. With this technique it is possible to reduce the electro-optical switching time to sub-nanoseconds with a contrast approaching 25 dB between the "off" and the "on" state of the optical gain, and with a bandwidth in excess of 60 nm. However those high speed switching times comes jointly with deleterious effects of overshoot and optical gain fluctuations during the switch state variation from the "off" to the "on" state. This thesis analyzes those phenomena with good correspondence to experimental results, and actions to decrease those deleterious effects are revealed. The results make use of SOA electrical gate impedance measurements up to 20 GHz, with the accomplishment of the SOA equivalent circuit extraction including the effects of the microwave lines and SOA encapsulation. The SOA model was based in the literature results for semiconductor lasers. The parameters extraction was based in a software and in measurements prepared here to obtain the circuit parameters values through successive approximations between practice and theory. Finally, the obtained SOA equivalent circuit was used to find the switching time estimation, the broadband matching, the encapsulation influences, in order to achieve a better theoretical understanding of the deleterious effects. The computer simulated results are in good correspondence with the experimental results / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Aldário Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:56:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Godoy_RafaelMartinsBuckde_M.pdf: 2737697 bytes, checksum: 81ed80e4884021bcb8fa95b1f7731beb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nas propostas atuais de redes ópticas reconfiguráveis, a multiplexação por divisão em comprimento de onda é adotada como técnica de transmissão que proporciona à rede características dinâmicas que otimizam a transmissão dos sinais e a utilização da banda disponível. Contudo, dependendo do número de canais acoplados aos amplificadores ópticos a fibra dopada com érbio destas redes e, portanto, da potência óptica de entrada, o ganho por canal no amplificador saturado pode ser maior ou menor devido a possíveis reconfigurações da rede, causando sérias penalidades por excesso ou falta de potência óptica no receptor, deteriorando, ou até impossibilitando, a transmissão da informação. Assim, técnicas de controle automático de ganho têm sido propostas a fim de reduzir a dependência de ganho do EDFA com o número de canais acoplados em redes ópticas atuais. O objetivo deste trabalho foi o de, primeiramente, elaborar um modelo matemático para o EDFA. Em seguida, estudou-se e adaptou-se a este modelo a técnica totalmente óptica de controle automático de ganho. Como resultado, obteve-se uma rotina de simulação que permite prever o comportamento do amplificador de ganho controlado sob diversas condições de operação, fornecendo uma ferramenta útil para a análise e projeto de EDFAs para redes reconfiguráveis / Abstract: In recent reconfigurable optical network applications, the wavelength division multiplexing is adopted as the transmission technique since it can give the network dynamic characteristics that optimize the transmission of signals and the use of the available bandwidth. However, depending on the number of channels coupled into Erbium doped fiber amplifiers of such networks and, therefore, on the optical input power, the per-channel in the saturated amplifier can change due to network reconfiguration, leading to serious penalties for excess or lack of optical power at the receiver end, deteriorating, or even preventing the transmission of information. Thus, automatic gain control techniques have been proposed to reduce the dependence of the EDFA gain on the number of coupled channels in optical networks. The aim of this study was to first develop a mathematical model for the EDFA. Then, this model was studied and adapted to incorporate the all-optical automatic gain control technique. As a result, a simulation routine that allows for the prediction of the gain-controlled amplifier behavior under various operating conditions was obtained, providing a useful tool for analysis and design of EDFAs for reconfigurable networks / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Evandro Conforti, Napoleão dos Santos Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T11:21:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_RafaelCarvalho_M.pdf: 10424465 bytes, checksum: b93608291545cc7a53e52e2050a3dc39 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Apresenta-se a modelagem de um circuito elétrico equivalente e a extração de parâmetros de amplificadores ópticos a semicondutor (SOA), a partir de um modelo para lasers semicondutores. Foi realizado um estudo do comportamento da impedância de um SOA em chip, sem encapsulamento, em função da corrente de polarização e em ampla faixa de frequência . de 300 kHz a 40 GHz. A modelagem do circuito equivalente da montagem, a qual é cascateada com os modelos da região ativa do SOA, é apresentada para correntes abaixo e acima da operação em transparência. A metodologia utilizada para a extração dos parâmetros dos elementos parasitas que compõe o circuito é descrita; resultados obtidos através de simulações em programa comercial (Agilent ADS) são comparados com medidas experimentais obtidas em mesa óptica. São apresentados ainda resultados teóricos da impedância do SOA quando desconsiderada a presença dos elementos parasitas da montagem. A modelagem e extração dos parâmetros realizada para o chip foi repetida para SOAs encapsulados, também apresentando boa concordância entre teoria e experimento, reforçando a viabilidade da abordagem utilizada / Abstract: The equivalent electric circuits and its parameters.extraction of semiconductor optical amplifiers (SOA) are attained based on a diode-laser model. Additionally, the impedance behavior of a SOA-chip (without package) was measured as function of the bias current in wide frequency range, from 300 kHz to 40 GHz. In these procedures, the microwave setup used for the SOA current injection was also characterized and its equivalent circuit obtained. Next, a theoretical analysis is developed for this setup for currents below and above the transparency condition. A methodology for the parameters extraction of parasitic elements is also described, as well as the results obtained through simulations using the Agilent ADS software, compared with the experimental data. The optical bench used in the experiments is also described, and theoretical results illustrates the SOA impedance without parasitic elements. The equivalent circuits with parameters.extraction were also obtained for packaged SOAs, with good agreement between theory and experiment, conforming the employed methodology / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Aldário Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T03:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magalhaes_EduardoCavalcanti_M.pdf: 2183276 bytes, checksum: 9f71d4d8e8faa9a702090adfeb4a9a6a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nos últimos anos, os amplificadores ópticos a semicondutor (SOA) têm sido foco de interesse em diversas aplicações. Uma das mais comuns é a de conversor de comprimentos de onda, onde o dispositivo transfere informação entre portadoras ópticas, sem a necessidade de passagem para o domínio elétrico. A mistura de quatro ondas (FWM), a modulação cruzada de ganho (XGM) e a modulação cruzada de fase (XPM) são os principais efeitos não-lineares que ocorrem no SOA e contribuem de forma distinta no processo de conversão. Estes efeitos, e, em particular, o XGM e o FWM, tornam-se proeminentes ao se submeter o dispositivo a elevados níveis de potência de entrada (regime de saturação). Com isso, conversão com ampla banda para sinais modulados em amplitude é relativamente simples para SOAs. Entretanto, estes tendem a falhar quando se utilizam canais modulados em fase, já que a informação não pode ser preservada pelo XGM ou XPM. Assim, este trabalho apresenta um estudo de caracterização empírica de um conversor de comprimentos de onda baseado no efeito FWM de um SOA utilizando-se canais modulados em fase por sinais senoidais de 10 GHz e chaveados (BPSK) a taxas de até 14 Gbps / Abstract: Recently semiconductor optical amplifiers (SOAs) have been the focus of interest in several applications. One of the most common SOA roles is as a wavelength converter, where the device transfers information content among optical carriers in the optical domain. Four wave mixing (FWM), cross-gain modulation (XGM), and cross-phase modulation (XPM) are major nonlinear effects that occur in SOAs and contribute differently in the process of wavelength conversion. These effects, in particular, XGM and FWM, become more prominent when subjecting the device to high levels of input power (saturation regime). SOAs can provide intensity-modulated carrier wavelength conversion with large conversion range. However, they tend to fail for phase modulated carriers since phase information cannot be preserved by either XGM or XPM. Thus, an empirical characterization of wavelength conversion for phase modulated channels based on SOA FWM properties is presented in this work. Phase modulation was implemented by using 10 GHz sinusoidal signals and by BPSK with rates up to 14 Gbps / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Aldario Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T10:40:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_ThallesValentePinto_M.pdf: 8999099 bytes, checksum: 6e6e5ddd4494f52ddec2b46c26746e75 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho realiza um estudo detalhado de diversas topologias de amplificadores a fibra dopada com érbio (EDFA). Tendo como referência a topologia básica do EDFA (bombeio co-propagante), foram implementadas outras topologias através de modificações do circuito óptico, por meio da inserção de diferentes dispositivos passivos, da mudança da localização da aplicação do bombeio e até da possibilidade de dupla passagem do sinal pela fibra dopada. Com este estudo, é possível verificar os fundamentos de operação do EDFA e também realizar análises comparativas entre diferentes topologias que foram contempladas em trabalhos anteriores. Além disso, foram propostas outras montagens de circuitos ópticos. Para tanto, foram utilizados dois comprimentos de onda distintos para o sinal de entrada, diversos segmentos de fibra dopada com érbio e diferentes valores de potência de sinal e de bombeio óptico. Assim, os resultados obtidos puderam ser comparados, com o intuito de identificar as topologias que melhor se adequam a uma determinada aplicação (potência, linha ou pré-amplificação). Além do ganho de sinal, outros parâmetros analisados foram a figura de ruído e o espectro de saída do amplificador, entre outros / Abstract: This work presents a detailed study of different topologies of erbium doped fiber amplifier (EDFA). By using an optical circuit based on the classic topology of the EDFA, others topologies were implemented. In order to modify the optical circuit, it was necessary to insert passive and/or active optical components, change the position where the pump is coupled and to make a double pass of the signal through the doped fiber. In this study it was verified the fundamentals of the functionalities of the EDFA and, beyond that, we carried out comparative analysis among different topologies, so far this has not been referenced in the current literature. For the experimental measurements we used two distinct wavelengths for the optical signal, several lengths of erbium doped fibers and different powers for pumping and signal. For instance, it was possible to observe a performance comparison with the topologies and identify the best characteristics for a specific function in the optical system (line, power or pre-amplification). Other amplifier operational characteristics are also analyzed, such as, amplifier gain, noise figure and amplified spontaneous emission, among others / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Aldario Chrestani Bordonalli, João Batista Rosolem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T23:57:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_JulioCesarRodriguesFernandesde_D.pdf: 2208665 bytes, checksum: f470d97f674d04df8485763bda26fb82 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A modificação no padrão de trafego das redes, introduzida pelo avanço das tecnologias de chaveamento óptico e de conversão de comprimento de onda, vem requerendo mudanças nas características dos dispositivos e equipamentos ópticos até então utilizados, uma vez que muitos destes ainda são otimizados para enlaces ponto-a-ponto e deixam de apresentar as funcionalidades necessárias para um funcionamento adequado em redes reconfiguráveis. Em particular, podem ser citados os amplificadores ópticos, em sua maioria amplificadores a fibra dopada com érbio (EDFAs ¿ erbium doped fiber amplifiers), que exibem uma forte dependência do ganho com o nível de potencia de entrada. Este comportamento se torna um fator limitante devido à aleatoriedade do numero de canais na entrada dos amplificadores, exibida pelas redes reconfiguráveis. Dessa maneira, técnicas de controle automático de ganho têm sido propostas no intuito de eliminar este vinculo do ganho do EDFA com a sua potencia de entrada, com algumas delas obtendo êxito. No entanto, dentre as técnicas apresentadas, o controle de ganho esta sempre associado a uma faixa de operação de potencia limitada juntamente a uma faixa dinâmica de controle também limitada, reduzindo assim a aplicabilidade do EDFA controlado a um determinado modo de operação (pré, linha ou booster). Com isto, o numero de canais a serem inseridos ou retirados na entrada do EDFA fica limitado. Neste trabalho, o desenvolvimento de uma técnica de controle de ganho inovadora, baseada em uma estrutura de controle hibrido de ganho, e apresentado. Esta técnica de controle proporciona uma generalização do controle de ganho de EDFAs, ou seja, através desta obtem-se um EDFA capaz de operar com eficiente controle automático de ganho em qualquer faixa de operação de potencia de entrada, com ausência de limitação da faixa dinâmica de controle e supressão de transientes. Como parte das etapas de trabalho, uma técnica de medição sistêmica ultra-rapida, capaz de avaliar o desempenho sistêmico em curtos períodos de tempo e analisar transientes de dispositivos de redes ópticas, foi implementada. Alem desta, visando redes reconfiguráveis metropolitanas, um EDFA de dupla passagem, com uma fibra compensadora de dispersão embutida e controle automático de ganho totalmente óptico, foi projetado e caracterizado / Abstract: The changes in the network traffic pattern as a result of the new optical switching and avelength conversion technologies have required a transformation on the available optical evice and equipment characteristics, since most of them were optimized for fixed optical etwork operation and lack the necessary functionality to work on reconfigurable networks. n particular, the erbium doped fiber amplifiers (EDFA's) are an example of such a case. ost of the EFDA designs result in an amplifier that presents a strong gain dependency o he input optical power. Unfortunately, this behavior turns out to be a limiting factor in econfigurable networks, since the number of amplifier coupled channels becomes random. hus, automatic gain control techniques have been proposed to ease the EDFA gain ependency on the input power. However, the proposed schemes have always associated he gain control to both a limited power operation range and a limited dynamic range so hat the EDFA application is restricted to a given operation mode (pre-, in-line, or booster mplification), limiting the number of channels to be added to or dropped from the mplifier input. In this work, the development of a new gain control technique based on a ybrid gain control structure is presented. A generalized EDFA gain control approach is chieved. By assuming that, it is possible to conceive an EDFA that is now capable of resenting an efficient gain control for a wide input power range, along with a wide ynamic control range and absence of transients. As a result of the different stages of this ork, a technique for ultra-fast systemic measurements was implemented. With that, the ystem performance could be evaluated in short time spans by considering different optical etwork devices. Also, the gain controlled EDFA application to regenerators was nvestigated. As a result, a double pass all-optical gain controlled EDFA with embedded ispersion compensating fiber was implemented and characterized for applications in etropolitan area optical networks / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Evandro Conforti, Cristiano de Mello Gallep / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:57:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_NapoleaodosSantos_D.pdf: 16714104 bytes, checksum: b2100f0e9b322ce60f4114a173936ab3 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As chaves eletro-ópticas ultrarrápidas, os regeneradores e os conversores em comprimento de onda são dispositivos promissores para serem incorporados nas futuras redes ópticas. Neste trabalho, apresentam-se simulações e respectivas medições relativas a uma técnica de redução do tempo de chaveamento eletro-óptico. Esta técnica baseia-se na injeção de uma combinação de múltiplos pulsos de corrente no interior da região ativa de um amplificador óptico a semicondutor. A partir das simulações, foi estudado o melhor formato do sinal de corrente de injeção no amplificador óptico a semicondutor, assim como possíveis modificações no circuito equivalente deste amplificador visando a uma maior redução do tempo de chaveamento, obtendo-se previsão de valores de tempo de chaveamento em valor recorde, da ordem de 300 ps, para um contraste óptico de 26 dB. Além disso, um regenerador simples tipo 2R (reamplificação e reformatação) e conversor em comprimento de onda utilizando apenas um SOA também é apresentado. Este dispositivo apresentou e cientes resultados de regeneração para diferentes casos de deterioração em taxa de bits de até 13,5 Gbps em um faixa de conversão de alguns nanômetros. Demonstrou-se também ser pouco dependente à polarização óptica do sinal de entrada e capaz de ser integrado a outros dispositivos. Por último, resultados simulados para a implementação de uma futura técnica de alimentação adiante, em conjunto com a injeção de múltiplos pulsos de corrente em SOA, são discutidos. / Abstract: Electrooptical switches, optical regenerators, and wavelength converters are relevant devices for the operation of future optical networks. In this work, measurements and simulations of an electrooptical switching time reduction technique based on multipulse current injection in semiconductor optical ampli.ers (SOA) are presented. Using the simulation results, the best SOA current signal formats, as well as possible improvements in the SOA equivalent circuit to achieve a higher switching time reduction are analyzed, resulting in predictions of switching time values around 300 ps for a 26 dB-optical contrast. In addition, a simple 2R-regenerator (reampli.cation and reshaping) and wavelength converter using just one SOA is presented. This device presented e¢ cient regeneration results for di¤erent deterioration cases at bit rates up to 13.5 Gbps within a wavelength conversion range of some nanometers. Further, this device presented low dependence with the relative optical input signal polarization and feasible integration to other devices. Finally, simulated results for the implementation of a feed-forward technique jointly with multipulse current injection in SOA are discussed. / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica