Os sistemas ópticos atuais, baseados em fibras monomodo, operam próximos ao limite teórico da capacidade. Sistemas ópticos baseados em multiplexação modal (Mode Division Multiplexing – MDM) possibilitam o aumento da capacidade do sistema por meio do uso de fibras de poucos modos. Nestes sistemas, a propriedade de ortogonalidade entre os modos propagantes permite que cada modo espacial carregue um sinal óptico específico. O amplificador à fibra dopada com érbio (Erbium-Doped Fiber Amplifier – EDFA) segue fundamental para assegurar a transmissão em longas distâncias. No entanto, devido às distintas distribuições de intensidade dos modos que compõem o sinal de entrada, cada modo experimenta diferentes valores de ganho. Desta forma, o objetivo principal no projeto de EDFAs de poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber Amplifier – FM-EDFA) é determinar os melhores parâmetros opto-geométricos da fibra para produzir uma amplificação eficiente. A metodologia normalmente empregada é baseada na resolução das equações de taxa e de propagação. Nesta tese, é proposta uma metodologia alternativa de projeto de FM-EDFA, baseada em uma nova figura de mérito. Este parâmetro quantifica o nível de inversão da população dos íons na fibra a partir da integral de superposição (overlap integral), considerando tanto o perfil de dopagem da fibra dopada com érbio para poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber – FM-EDF) quanto as distribuições de intensidade dos sinais de entrada e de bombeio. A aplicação desta metodologia permite reduzir, em cerca de 25-40 vezes, o número de resoluções das equações de taxa e de propagação e, consequentemente, diminuir o tempo de processamento e reduzir o esforço computacional. Como consequência da maior velocidade de processamento, torna-se possível a aplicação de métodos de otimização mais rigorosos, permitindo uma busca em um espaço irrestrito de soluções. Especificamente, a partir de uma metodologia baseada em algoritmos genéticos, obteve-se um perfil de dopagem otimizado. É também demonstrado que os perfis com geometria circular exibem melhores características, como excelente desempenho do FM-EDFA e maior facilidade de fabricação. Por meio da análise da figura de mérito, é mostrado que o desempenho do FM-EDFA é afetado pelas características do modo de bombeio. Finalmente, o desempenho de um sistema óptico MDM é avaliado, simulado por meio da integração entre as ferramentas MatLab® e VPItransmissionMakerTM, comprovando a necessidade do projeto de um amplificador específico para sistemas MDM. / Modern optical systems based on single-mode fiber, operate close to the theoretical capacity limit. By using few-mode fibers, optical systems based on modal division multiplexing (MDM) allows increased system capacity. In these systems, orthogonality between the propagating modes allows each spatial mode to carry a specific optical signal. The erbium doped fiber amplifier (EDFA) remains essential to ensure long distance transmission. However, due to the distinct intensity profile distributions of the modes which comprise the input signal, each mode experiences a different value of optical gain. Thus, the main objective in the few-mode EDFA design (FM-EDFA) is to determine the best opto-geometrical fiber parameters in order to produce an efficient amplification. The methodology normally used is based on the simultaneous resolution of the rate and propagation equations. In this thesis, we propose an alternative methodology for the FM-EDFA design, based on a new figure of merit which quantifies the level of population inversion for the Er ions in the fiber, by means of a overlap integral considering both the doping profile of the few-mode erbium doped fiber (FM-EDF) as well as the intensity distributions of the optical signals and pump beams. This methodology reduces, by a factor of 25-40, the number of resolutions of the rate and propagation equations, thereby decreasing processing time and computational effort. As a consequence of the improved processing speed, it becomes possible to apply more rigorous optimization methods in an unrestricted solution space. Specifically, by using a genetic algorithm technique, we obtained an optimized doping profile. It is also shown that profiles with circular geometry exhibit improved features, such as excellent FM-EDFA performance and ease of manufacturing. By analyzing the figure of merit, it is shown that the FM-EDFA performance is affected by the characteristics of the pump mode. Finally, the performance of an MDM optical system is evaluated, by integrating Matlab and VPI simulation tools, to demonstrate the need for specific amplifier designs in MDM systems.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 elementos pre-textuais.pdf: 162361 bytes, checksum: 82f1f3cdfd0bb7d2b36c65252dee4600 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The erbium-doped fiber dual-ring laser is a four-dimensional continuous-time dynamical system, modeled by a set of four autonomous, first-order ordinary differential equations, and has been investigated in the last years due to several applications, as an example, chaos control, chaos synchronization and telecommunications systems. In this work we study the nonlinear dynamics of an erbium-doped fiber dual-ring laser from two points of view, analytical and numerical. The analytical investigation consists in to analyse the stability of an equilibrium point, using the Routh-Hurwitz criterion and some eigenvalues of the Jacobian matrix. The numerical investigation was performed in a the two-dimensional parameter-space of a set autonomous, seven-parameter, four-dimensional first-order ordinary differential equation system, tuning two parameters that control the dynamics. By using the Lyapunov exponents spectrum as a measure of chaotic and periodic behaviors, we construct parameter-space diagrams to characterize the dynamics of the model. We study the self-organized periodic structures embedded in a chaotic region by means of bifurcation diagrams, showing that there are directions in two-dimensional parameter-spaces in which the periodic structures are arranged in period-adding bifurcation cascades. / O laser de fibra de dois anéis dopado a érbio é um sistema dinâmico quadridimensional a tempo contínuo, modelado por um conjunto de quatro equações diferenciais ordinárias de primeira ordem autônomas, e tem sido investigado nos últimos anos devido as diversas aplicações, como por exemplo, controle de caos, sincronização de caos e sistemas de telecomunicações. Neste trabalho estudamos a dinâmica não linear do laser de fibra de dois anéis dopado a érbio a partir de dois pontos de vista, analítico e numérico. A investigação analítica consiste em analisar a estabilidade de um ponto de equilíbrio do sistema, usando o critério de Routh-Hurwitz e alguns autovalores da matriz Jacobiana. A investigação numérica foi realizada em um espaço de parâmetros bidimensional de um conjunto de quatro equações diferencias ordinárias de primeira ordem autônomas com sete parâmetros, variando dois parâmetros que controlam a dinâmica. Usando o maior Expoente de Lyapunov como uma medida dos comportamentos caótico e periódico construímos diagramas do espaço de parâmetros para caracterizar a dinâmica do modelo. Estudamos as auto-organizações de estruturas periódicas imersas em uma região caótica usando diagramas de bifurcação, mostrando que existem direções específicas no espaço de parâmetros bidimensional em que tais estruturas periódicas são arranjadas em cascatas de bifurcação por adição de período.

Os sistemas ópticos atuais, baseados em fibras monomodo, operam próximos ao limite teórico da capacidade. Sistemas ópticos baseados em multiplexação modal (Mode Division Multiplexing – MDM) possibilitam o aumento da capacidade do sistema por meio do uso de fibras de poucos modos. Nestes sistemas, a propriedade de ortogonalidade entre os modos propagantes permite que cada modo espacial carregue um sinal óptico específico. O amplificador à fibra dopada com érbio (Erbium-Doped Fiber Amplifier – EDFA) segue fundamental para assegurar a transmissão em longas distâncias. No entanto, devido às distintas distribuições de intensidade dos modos que compõem o sinal de entrada, cada modo experimenta diferentes valores de ganho. Desta forma, o objetivo principal no projeto de EDFAs de poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber Amplifier – FM-EDFA) é determinar os melhores parâmetros opto-geométricos da fibra para produzir uma amplificação eficiente. A metodologia normalmente empregada é baseada na resolução das equações de taxa e de propagação. Nesta tese, é proposta uma metodologia alternativa de projeto de FM-EDFA, baseada em uma nova figura de mérito. Este parâmetro quantifica o nível de inversão da população dos íons na fibra a partir da integral de superposição (overlap integral), considerando tanto o perfil de dopagem da fibra dopada com érbio para poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber – FM-EDF) quanto as distribuições de intensidade dos sinais de entrada e de bombeio. A aplicação desta metodologia permite reduzir, em cerca de 25-40 vezes, o número de resoluções das equações de taxa e de propagação e, consequentemente, diminuir o tempo de processamento e reduzir o esforço computacional. Como consequência da maior velocidade de processamento, torna-se possível a aplicação de métodos de otimização mais rigorosos, permitindo uma busca em um espaço irrestrito de soluções. Especificamente, a partir de uma metodologia baseada em algoritmos genéticos, obteve-se um perfil de dopagem otimizado. É também demonstrado que os perfis com geometria circular exibem melhores características, como excelente desempenho do FM-EDFA e maior facilidade de fabricação. Por meio da análise da figura de mérito, é mostrado que o desempenho do FM-EDFA é afetado pelas características do modo de bombeio. Finalmente, o desempenho de um sistema óptico MDM é avaliado, simulado por meio da integração entre as ferramentas MatLab® e VPItransmissionMakerTM, comprovando a necessidade do projeto de um amplificador específico para sistemas MDM. / Modern optical systems based on single-mode fiber, operate close to the theoretical capacity limit. By using few-mode fibers, optical systems based on modal division multiplexing (MDM) allows increased system capacity. In these systems, orthogonality between the propagating modes allows each spatial mode to carry a specific optical signal. The erbium doped fiber amplifier (EDFA) remains essential to ensure long distance transmission. However, due to the distinct intensity profile distributions of the modes which comprise the input signal, each mode experiences a different value of optical gain. Thus, the main objective in the few-mode EDFA design (FM-EDFA) is to determine the best opto-geometrical fiber parameters in order to produce an efficient amplification. The methodology normally used is based on the simultaneous resolution of the rate and propagation equations. In this thesis, we propose an alternative methodology for the FM-EDFA design, based on a new figure of merit which quantifies the level of population inversion for the Er ions in the fiber, by means of a overlap integral considering both the doping profile of the few-mode erbium doped fiber (FM-EDF) as well as the intensity distributions of the optical signals and pump beams. This methodology reduces, by a factor of 25-40, the number of resolutions of the rate and propagation equations, thereby decreasing processing time and computational effort. As a consequence of the improved processing speed, it becomes possible to apply more rigorous optimization methods in an unrestricted solution space. Specifically, by using a genetic algorithm technique, we obtained an optimized doping profile. It is also shown that profiles with circular geometry exhibit improved features, such as excellent FM-EDFA performance and ease of manufacturing. By analyzing the figure of merit, it is shown that the FM-EDFA performance is affected by the characteristics of the pump mode. Finally, the performance of an MDM optical system is evaluated, by integrating Matlab and VPI simulation tools, to demonstrate the need for specific amplifier designs in MDM systems.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

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.

Orientadores: Carlos Kenichi Suzuki, João Batista Rosolem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elias_MauroBiscaro_D.pdf: 8521258 bytes, checksum: 71367ffa68b5edac21fdf81e63c3a7b1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Fibras ópticas de casca rebaixada (também conhecidas como fibras ópticas de dupla-casca ou fibras ópticas de perfil-"W") com cortes do modo fundamental proporcionam perdas distribuídas altas em comprimentos de onda longos e perdas baixas em comprimentos de onda curtos. A grandeza da brusca transição entre a perda baixa em comprimentos de onda curtos e a perda alta em comprimentos de onda longos excede 200 dB/km e é extremamente sensível à curvatura aplicada na fibra. O fenômeno é atribuído ao acoplamento modal entre o modo guiado no núcleo e os modos discretos guiados na casca externa. A fibra óptica ativa de casca rebaixada Er: Al/Ge/SiO2 (DC-EDF) pode ser projetada para ter um corte do modo fundamental próximo de 1530 nm o que proporciona supressão distribuída da emissão espontânea amplificada (ASE) na banda-C em proveito da ASE na banda-S. Este fenômeno, associado a um outro, o de perda induzida por curvatura, proporciona um modelo alternativo para obter amplificação óptica na banda-S, exigida para expandir a capacidade de sistemas de multiplexação por divisão de comprimentos de onda (WDM). Um laser à fibra óptica, configurado na forma de anel, de fibra óptica de casca rebaixada dopada com érbio, que pode ser sintonizado através de perdas induzidas por curvatura na fibra óptica, ou pelo uso de um filtro óptico sintonizável, também pode ser projetado. Devido às características de amplificação e "lasing" desenvolvidas para aplicação na banda-S, baseadas em propriedades únicas, a fibra DC-EDF foi base dos sistemas de sensores desenvolvidos neste trabalho. De fato, os sistemas de sensores propostos mostraram alta sensibilidade, larga faixa dinâmica, e ampla largura de banda, e podem ser usados para monitorar parâmetros estáticos, tais como força, pressão, deslocamentos e parâmetros dinâmicos usados em acústica e vibrações. Dois tipos de sistemas de sensores, com diferentes modelos, foram estudados: um sensor-amplificador e um sensor-laser. Os desempenhos desses sistemas de sensores na banda-S (1490 e 1510 nm) foram estudados e analisados nas condições estática e dinâmica / Abstract: Depressed-cladding (often referred to as dual-clad or "W"- fiber) fibers with fundamental-mode cutoffs provide high distributed losses at long wavelengths and low losses at short wavelengths. The magnitude of the abrupt transition between low-loss at short wavelengths and high-loss at long wavelengths exceeds 200 dB/km and is found to be extremely sensitive to fiber curvature. The phenomenon is attributed to mode coupling between the core-guided mode and the discrete modes guided in the outer cladding. The active depressed-cladding Er: Al/Ge/SiO2 fiber (DC ? EDF) may be designed to have a fundamental mode cutoff near 1530 nm and provides distributed suppression of C-band amplified spontaneous emission (ASE) to the advantage of that in the S-band. This phenomenon, associated with the mechanism of induced bending loss, provides an alternative approach to obtain amplification in S-band, required to expand the capacity of wavelength-division multiplexing (WDM) systems. A S-band depressed-cladding erbium-doped fiber ring laser which can be tuned through the active fiber bending losses or by using an optical tunable filter, can be designed as well. Due to the amplification and lasing characteristics developed for S-band, based on unique properties, the DC - EDF was the basis of the optical sensing systems developed in this work. In fact, the sensing systems proposed showed high sensitivity, high dynamic range and wide bandwidth, and can be used to monitor static parameters, such as force, pressure, displacement and dynamic parameters used in acoustics and vibrations. Two types of sensing systems, with different approaches, have been studied: an amplifier-sensor and a laser-sensor. The performances of these sensing systems in S-band (1490 and 1510 nm) were studied and analyzed in static and dynamic conditions / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Aldário Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:08:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Montes_ThisienGabriel_M.pdf: 6660294 bytes, checksum: 3ca5cc8372729ad8e25455441ebddef9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Com a demanda por comunicação continuamente aumentando nos últimos anos, mantém-se constante a busca por aperfeiçoamento dos amplificadores ópticos a fibra. Como uma proposta de proporcionar maior largura de banda de amplificação para sistemas ópticos, este trabalho procura caracterizar o comportamento operacional de uma fibra de vidro telurito dopado com érbio e itérbio para diferentes condições iniciais de comprimento de amostra, aplicação de sinais e configuração de bombeio. As amostras, fabricadas pelo Grupo de Fibras Ópticas do IFGW/UNICAMP, foram submetidas a análises experimentais baseadas nas principais topologias de amplificadores a fibra que usam matrizes de sílica. Assim, avalia-se a potencialidade das características de amplificação do vidro telurito fabricado com dosagem de compostos inéditos, além de uma investigação da possibilidade da geração laser utilizando-se essa fibra como meio ativo em configurações com laço de realimentação. Mesmo que o ganho real do sistema não tenha sido determinado pela incerteza em relação a real potência óptica acoplada às amostras, observou-se ser possível a compensação da atenuação que o sinal que se propaga pelas amostras sofre após a aplicação de bombeio. Nesse aspecto, o vidro telurito dopado com érbio e itérbio apresentou potencial de aplicação em amplificação óptica. Uma amostra de 2 cm, comprimento muito menor que o usado em amplificadores ópticos baseados em matrizes de sílica e uma ordem de grandeza menor que os baseados em vidro telurito dopado apenas com érbio, apresentou resultados de ganho óptico on-off da ordem de 30 dB com bombeio bi-direcional de 100 mW. Em relação ao vidro telurito dopado apenas com érbio, os resultados para o ganho on-off chegaram a ser até 15 dB maiores. Além disso, as transições providas pela interação entre a matriz vítrea com o érbio e o itérbio levaram a larguras de banda de 3 dB para o espectro de ASE de até 70 nm, dependendo da configuração de bombeio / Abstract: With the recently increase in data transmission demands, the search for improved fiber amplifier physical processes, materials, and configurations is still on going. As a way to provide a wider amplification bandwidth for optical systems, this work intends to characterize the operational behavior of an erbium and ytterbium doped tellurite fiber for different sample lengths, light coupling and pump configurations. The fiber samples, manufactured by the Optical Fiber Group of the IFGW/UNICAMP, underwent experimental analyses based on the same main pump topologies as those of silica-based optical amplifiers. Thus, the potential amplification characteristics of tellurite glass doped with new compounds are evaluated, as well as an investigation of possible laser generation by using this type of fiber as gain medium within feedback loop configurations. Although real system gain was impossible to determine due to uncertainties in the actual coupled optical power, it was observed that the attenuation during signal propagation through the fiber samples could be compensated after pump application. In this context, the erbium and ytterbium doped tellurite fiber has potential for optical amplification. Samples as short as 2 cm, far shorter than the ones used in silica based amplifiers and one order of magnitude shorter than those based on Er3+ doped tellurite fiber structures, presented on-off optical gain of the order of 30 dB for bi-directional 100-mW pump. By comparing with the latter doped glass structure, the on-off gain results were as high as 15 dB greater. Furthermore, the transitions provided by the interaction between the host glass and both erbium and ytterbium have led to a 70-nm ASE bandwidth, depending on the pumping configuration / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

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The realisation of signal processing algorithms in fixed-point offers substantial performance advantages over floating-point realisations. However, it is widely acknowledged that the task of realising algorithms in fixed-point is a challenging one with limited tool support. This thesis examines various aspects related to the translation of algorithms, given in infinite precision or floating-point, into fixed-point. In particular, this thesis reports on the implementation of a given algorithm, an EDFA (Erbium-Doped Fibre Amplifier) control algorithm, on a FPGA (Field Programmable Gate Array) using fixed-point arithmetic. An analytical approach is proposed that allows the automated realisation of algorithms in fixedpoint. The technique provides fixed-point parameters for a given floating-point model that satisfies a precision constraint imposed on the primary output of the algorithm to be realised. The development of a simulation framework based on this analysis allows fixed-point designs to be generated in a shorter time frame. Albeit being limited to digital algorithms that can be represented as a data flow graph (DFG), the approach developed in the thesis allows for a speed up in the design and development cycle, reduces the possibility of error and eases the overall effort involved in the process. It is shown in this thesis that a fixed-point realisation of an EDFA control algorithm using this technique produces results that satisfy the given constraints.