Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Faculdade de Ciências. Universidade do Porto. 2009

OLIVEIRA, M. V. N. Estudo de operações lógicas através da modulação por posição de pulso no domínio da frequência (PPFDM) em AOTF convencional e baseado em fibra de cristal fotônico. 2014. 185 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T18:36:59Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_mvnoliveira.pdf: 4226898 bytes, checksum: eb8011d08f9c29714d21524b100a2004 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-12T14:13:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_mvnoliveira.pdf: 4226898 bytes, checksum: eb8011d08f9c29714d21524b100a2004 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T14:13:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_mvnoliveira.pdf: 4226898 bytes, checksum: eb8011d08f9c29714d21524b100a2004 (MD5) Previous issue date: 2014-02-10 / We propose a new method of optical modulation using a conventional Acousto-Optic Tunable Filter (AOTF) and an Acoustic Optic Tunable Polarization Filter (AOTPF) based on Photonic Crystal Fiber (PCF). In both devices the all-optical logic gates, namely AND and OR, are obtained by simultaneously operation of Optical Double Sideband (ODSB) modulation and a Pulse Position Frequency Domain Modulation (PPFDM). These devices shall operate with ultrashort soliton light pulses 100 ps and 55.5 fs for conventional AOTF and all-fiber AOTPF based on PCF, respectively. In this way, a pulse will carry two bits of information after been encoded by the modulation proposed here. We then analyze the modulation ODSB - PPFDM for input pulses, polarized in the two input modes, allowing a variation in the modulation parameter εcod for each input pulse. For conventional AOTF, a phase difference dfi = pi rad was considered between both input pulses, obtaining various values of the coding parameter offset |εcod| where the AND and OR logic operations were possible. For the all-fiber AOTPF based on PCF, a phase difference of dfi = 1,28pi rad was necessary between both input pulses to generate values of coding parameter offset |εcod|, for which AND and OR logic operations were possible. / Neste trabalho, propomos um novo método de modulação óptica usando um filtro acústoóptico sintonizável (AOTF) convencional e um filtro acústo-óptico com polarização sintonizável (AOTPF) baseado em fibra de cristal fotônico (PCF), onde portas lógicas ópticas E e OU são obtidas pela operação simultânea da modulação em dupla banda lateral óptica (ODSB) e da modulação por posição de pulso no domínio da frequência (PPFDM). Estes dispositivos são operados com pulsos sólitons ultracurtos de 100 ps e 55,5 fs para o AOTF convencional e para o AOTPF baseado em PCF, respectivamente. Desta forma, um pulso leva dois bits de informação após ser criptografado pela modulação proposta aqui. Em seguida, analisamos a modulação ODSB-PPFDM para os pulsos de entrada, polarizados nos dois modos de entrada, permitindo uma variação no parâmetro de codificação εcod para cada pulso de entrada. Para o AOTF convencional, consideramos uma diferença de fase de dfi = pi rad entre ambos os pulsos de entrada. Como resultado, obtivemos vários valores do parâmetro de codificação |εcod| onde as operações lógicas E e OU foram possíveis. Já para o AOTPF baseado em PCF, consideramos uma diferença de fase de dfi = 1,28pi rad entre ambos os pulsos de entrada para obtermos valores do parâmetro de codificação |εcod| onde as operações lógicas E e OU foram possíveis.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7015_1.pdf: 1468897 bytes, checksum: 59ac71f866f8c192b42bc20f5122f2d7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Com a crescente demanda por tráfego de dados tornou-se necessário expandir a capacidade dos sistemas de comunicações ópticas. Isto pode ser obtido aumentando a quantidade de canais transmitidos, através da multiplexação de comprimentos de onda. Devido à melhora dos processos de fabricação das fibras ópticas, atualmente é possível a utilização de todo o espectro de baixas perdas da sílica (1460nm 1625nm), abrangendo várias bandas de transmissão. Para compensar as perdas nestas bandas de transmissão são necessários amplificadores ópticos. Entre eles podemos citar: amplificadores Raman, amplificadores Paramétricos, amplificadores de semicondutor e amplificadores a fibra dopada com terras raras. No caso da banda S (1460nm 1530nm) o mais promissor é o Amplificador de Fibra Dopada com Túlio (TDFA), foco desta dissertação de mestrado. Com o bombeamento mais utilizado para TDFA, em 1050nm, construímos amplificadores com diferentes fibras tipo ZBLAN dopadas com Túlio e obtivemos ganhos da ordem de 27dB e figuras de ruído menores que 5dB, reproduzindo resultados semelhantes aos relatados na literatura. Adicionamos ao laser de bombeamento principal outro bombeamento (1550nm) que otimiza a absorção de estado fundamental, mostrando o aumento da eficiência do sistema. Também utilizamos a técnica de Reflectometria Óptica Coerente no Domínio da Freqüência (COFDR), onde analisamos pela primeira vez a dinâmica de amplificação dentro da fibra dopada quando esta é bombeada por dois comprimentos de onda simultaneamente. Com esta técnica podemos otimizar o comprimento da fibra dopada

Amplificadores ópticos à fibra dopada com érbio são dispositivos de grande importância em sistemas de comunicações ópticas. O projeto otimizado de um enlace óptico maximiza o aproveitamento dos amplificadores, reduzindo os custos de implantação do enlace. São analisados os princípios de funcionamento destes amplificadores, explicitando-se suas características mais notáveis através da montagem e caracterização de dois protótipos. É também feito um estudo sobre a influência da potência de emissão espontânea, produzida pelo amplificador, na recepção óptica. Este estudo é feito através da análise dos principais ruídos associados aos sistemas ópticos. Baseado neste estudo, é desenvolvido um modelo matemático para o cálculo da penalidade causada pela potência de emissão espontânea. Os resultados previstos por este modelo são comparados com experimentos de laboratório. / Erbium doped fiber amplifiers are very important devices in optical systems. The optimized project of an optical link increases the use of these amplifiers, reducing installation costs. In this work, the most remarkable characteristics of these devices are shown, using two prototypes. The influence of the spontaneous emission power, generated by the amplifier, on optical receptions is also studied. This is done trough the analyses of the most relevant noises associated to optical systems. Based on that, a mathematical model is developed to calculate the penalty caused bye the spontaneous emission power. The results predicted by this model are compared to pratical data.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6961_1.pdf: 1602514 bytes, checksum: d3a1132dbb565fa8d43da6001ea39402 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Esta dissertação demonstra um novo algoritmo de roteamento dinâmico para redes ópticas transparentes baseado nas penalidades da camada física, como o acúmulo de ruído nos amplificadores, a saturação do ganho dos amplificadores e as perdas nos dispositivos ao longo do caminho óptico. A métrica do algoritmo proposto é baseada no cálculo da figura de ruído utilizando-se a formulação bastante conhecida para cascateamento de elementos no caminho óptico. A conversão de comprimentos de onda não é permitida na rede e a alocação dos comprimentos de onda é baseada no algoritmo de First-Fit. Para uma dada chamada o algoritmo atribui o primeiro comprimento de onda disponível e calcula a melhor rota (menor figura de ruído) usando um algoritmo de Dijkstra modificado com a figura de ruído como função custo. Após o cálculo da figura de ruído do caminho óptico a taxa de erro de bit (BER) é determinada. O novo algoritmo bloqueia uma chamada se não existir um comprimento de onda disponível ou se a BER estiver acima do limite pré-definido, o que garante uma qualidade de serviço para o funcionamento da rede. Os resultados de simulações para um tráfego dinâmico numa rede em malha hipotética são apresentados em termos da probabilidade de bloqueio em função da carga da rede e das características dos amplificadores. Mostra-se que o algoritmo proposto é melhor do que o algoritmo de roteamento de menor caminho. O algoritmo é estendido para as redes multifibras

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6992_1.pdf: 9302355 bytes, checksum: 8eed24999ba8c6de78c08f97a68ff38c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Nessa dissertação apresentamos um novo conceito para otimização de sistemas WDM solitônicos, chamado Gerenciamento de Colisões. Mostramos resultados de simulações com sistemas WDM solitônicos de amplificação discreta de 2 x 40 Gb/s, operando próximo do zero de dispersão, na banda C de transmissão, sem o uso de gerenciamento de dispersão ou quaisquer outras técnicas já consagradas (como por exemplo filtros ao longo do enlace) de minimização de efeitos físicos prejudiciais ao desempenho do sistema. Após fundamentar e explorar o conceito de Gerenciamento de Colisões, propomos o uso de três técnicas. A primeira trata-se do gerenciamento de colisões incompletas que podem ocorrer no início e no final da transmissão. Para viabilizar este gerenciamento propomos uma técnica que consiste na inserção de um atraso inicial entre pulsos de canais diferentes. Esta técnica, em um sistema otimizado, para condições apropriadas (comprimento de colisão maior que duas vezes o comprimento de amplificação), pode permitir uma melhora no desempenho de sistemas WDM solitônicos, chegando a dobrar o alcance dos mesmos, pois ela elimina a colisão incompleta inicial e, em determinados casos, a final. Outras duas técnicas sugeridas exemplificam que, por meio do gerenciamento das colisões completas, podemos melhorar o desempenho de sistemas WDM solitônicos, otimizando adequadamente o espaçamento entre canais, bem como, o espaçamento entre amplificadores do mesmo. Verificamos que a otimização correta de Sistemas WDM Solitônicos, aliado ao uso adequado do espaçamento entre canais e amplificadores, pode permitir ao sistema um alcance em torno de 1000 km, para uma taxa de erro por bit (BER) de aproximadamente 10-12, sem o uso da técnica de gerenciamento de colisão incompleta, e em torno 1600 km com a utilização da mesma

Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

Amplificadores ópticos à fibra dopada com érbio são dispositivos de grande importância em sistemas de comunicações ópticas. O projeto otimizado de um enlace óptico maximiza o aproveitamento dos amplificadores, reduzindo os custos de implantação do enlace. São analisados os princípios de funcionamento destes amplificadores, explicitando-se suas características mais notáveis através da montagem e caracterização de dois protótipos. É também feito um estudo sobre a influência da potência de emissão espontânea, produzida pelo amplificador, na recepção óptica. Este estudo é feito através da análise dos principais ruídos associados aos sistemas ópticos. Baseado neste estudo, é desenvolvido um modelo matemático para o cálculo da penalidade causada pela potência de emissão espontânea. Os resultados previstos por este modelo são comparados com experimentos de laboratório. / Erbium doped fiber amplifiers are very important devices in optical systems. The optimized project of an optical link increases the use of these amplifiers, reducing installation costs. In this work, the most remarkable characteristics of these devices are shown, using two prototypes. The influence of the spontaneous emission power, generated by the amplifier, on optical receptions is also studied. This is done trough the analyses of the most relevant noises associated to optical systems. Based on that, a mathematical model is developed to calculate the penalty caused bye the spontaneous emission power. The results predicted by this model are compared to pratical data.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:01:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2823_TeseDoutoradoJairAdrianoLimaSilva.pdf: 20960504 bytes, checksum: 1b126c436551ac5b24046d8d57658b4b (MD5) Previous issue date: 2011-08-08 / Aaplicação da técnica de multiplexação por divisão de frequências ortogonais OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) em sistemas de comunicação óptica de altíssimas taxas de transmissão desperta curiosidades principalmente pela sua capacidade em compensar eletronicamente os efeitos das dispersões cromática CD (Chromatic Dispersion) e de polarização de modo PMD (Polarization Mode Dispersion) em enlaces de fibra SMF (Single-Mode Fiber ) de longo alcance. Entretanto, assim como nas transmissões sem fio, técnicas de redução do alto valor da razão entre a potência máxima e a média PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) inerente aos sinais multiportadoras OFDM tornam-se necessárias para reduzir as restrições impostas pelas não linearidades oriundas da polarização de moduladores ópticos Mach-Zehnder (MZM) e dos níveis de potência de sinal na fibra. Apresenta-se neste trabalho uma proposta de transmissão de dados em sistemas ópticos de modulação de intensidade e detecção direta IMDD (Intensity Modulation Direct-Detection) que emprega sinais OFDM com envelope constante CE-OFDM (Constant-Envelope OFDM) para combater não linearidades causadas por altos valores de PAPR. Denominado DDO-CE-OFDM (Direct-Detected Optical Constant Envelope OFDM), este sistema minimiza os efeitos das distorções não lineares inseridas pelo modulador externo MZM e pela fibra SMF, oriundas da transmissão de sinais OFDM com elevados níveis de potência nas comunicações DDO-OFDM (Direct-Detected Optical OFDM) convencionais. Os resultados de simulação computacional da transmissão de sinais OFDM com envelope constante e PAPR = 3 dB a 10 Gb/s, com 768 subportadoras mapeadas em 16-QAM (quadrature amplitude modulation) e ocupando uma banda de 3.54 GHz, ilustraram a capacidade do sistema proposto em melhorar o compromisso entre a polarização do modulador MZM e a sensitividade do receptor óptico ao minimizar os efeitos das distorções de intermodulação IMD (Intermodulation Distortion). Resultados de ensaios laboratoriais obtidos mediante montagem experimental de um sistema DDO-CE-OFDM em configuração back-to-back a 1.4 Gb/s em 500 MHz de banda e com 384 subportadoras mapeadas em 16-QAM comprovaram aplicabilidade da proposta. Para combater os efeitos da automodulação de fase SPM (Self-Phase Modulation) provenientes da propagação de sinais multiportadoras OFDM pela fibra no regime não linear modificações tais como a polarização óptica e equalizaçãao no domínio da frequência foram efetuadas no sistema proposto. Resultados de simulação resultantes da transmissão de sinais CE-OFDM com índice de modulação de fase elétrica 2pih = 2, a 10 Gb/s com 1023 subportadoras mapeadas em 16-QAM e ocupando um banda de 2.66 GHz, ilustraram a robustez do mesmo ao aumentar os níveis de potência de sinal inserido em um enlace de 960 km de fibra SMF (Single-Mode Fiber ) padrão sem compensação óptica de dispersão.

Orientador: Marcelo Luís Francisco Abbade / Resumo: O objetivo desse projeto é propor e avaliar a aplicação de uma nova técnica de criptografia de sinais para sistemas de comunicações ópticas. A técnica consiste em utilizar processamento digital de sinais para: i) dividir um sinal de entrada em várias fatias espectrais, ii) aplicar um desvio de fase a cada fatia, iii) embaralhar essas fatias entre si e iv) multiplexar espectralmente todas as fatias, v) para gerar um sinal banda-base de saída que é uma versão encriptada (distorcida) do sinal de entrada. Essa técnica foi denominada como criptografia de codificação espectral de fase e embaralhamento intracanal por processamento digital de sinais (spectral phase encoding and scrambling cryptography by digital signal processing, DSP-SPE-Scr). O sinal em banda-base criptografado é então modulado em uma portadora óptica e propagado por uma rede óptica transparente. Resultados obtidos sugerem que a técnica é muito segura contra ataques de força bruta. Além disso, apesar do sinal criptografado ter uma distribuição de potência própria que pode excitar ainda mais as não-linearidades do sistema, esses sinais ainda podem ser propagados por redes metropolitanas com diâmetros maiores que 640 km. Isso indica o potencial de utilização da técnica em sistemas comerciais de comunicação óptica. Adicionalmente, mostramos que trabalhar com uma abordagem de chaves dinâmicas torna a DSP-SPE-Scr ainda mais segura porque, com essa abordagem, as propriedades de difusão e confusão de Shannon e a segurança... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this project is to propose and evaluate the application of a new signal encryption technique for optical communications systems. The technique consists of using digital signal processing to: i) divide an input signal into several spectral slices, ii) apply a own phase shift to each slice, iii) to scramble these slices and iv) spectrally multiplex all slices, v) to generate a baseband output signal which is an encrypted (distorted) version of the input signal. This technique was called spectral phase encoding and scrambling cryptography by digital signal processing, DSP-SPE-Scr. The baseband encrypted signal is then modulated on an optical carrier and propagated by a transparent optical network. Results obtained suggest that the technique is safe against brute force attacks. Moreover, although the encrypted signal has a different power distribution that might excites the nonlinearities of the system, these signals can still be propagated by metropolitan networks with a diameter larger than 640 km, which indicates that the technique may be applied to commercial optical communication systems. Additionally, we found that working with the dynamic keys strategy in the DSP-SPE-Scr makes it even safer because, with this approach, Shannon's diffusion and confusion properties and semantic security are satisfied. To the best of our knowledge, this is the first time the dynamic keys are applied to signal encryption algorithm with the evaluation of diffusion and confusion... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre