Amplificadores Ãticos amplificam a luz incidente atravÃs de emissÃo estimulada, o mesmo mecanismo que à usado pelos lasers. Com certeza, um amplificador Ãtico, nÃo à nada mais do que um laser sem realimentaÃÃo. Seu principal ingrediente à o ganho Ãtico que à percebido quando o amplificador à sujeito a um bombeio (oticamente ou eletricamente) para conseguir a inversÃo de populaÃÃo nos subniveis. O ganho Ãtico, em geral, depende nÃo somente da freqÃÃncia (ou comprimento de onda) do sinal incidente, mas tambÃm da intensidade do feixe local em qualquer ponto dentro do amplificador. Esse trabalho foi motivado por uma procura contÃnua do conhecimento e entendimento das caracterÃsticas e dos fenÃmenos envolvidos na amplificaÃÃo de regime de pulso curto que seriam relevantes como aplicaÃÃes para processos nos quais tais fenÃmenos nÃo podem ser negligenciados. Sem perda de generalidade, evitamos sistemas de vÃrios canais, consideramos aqui um Ãnico canal com relaÃÃo a outro, pelo fato de que o ganho e o Ãndice de refraÃÃo ambos dependem do nÃmero de canais envolvidos. Neste trabalho foi simulada inicialmente a amplificaÃÃo Ãptica onde o ganho era constante de modo a comparar com um novo modelo proposto aqui, aonde o ganho à periÃdico. Neste caso modelamos as parcelas de transferÃncia de energia do bombeio e do sinal em funÃÃes periÃdicas de onde foi simulado com diferentes parÃmetros das funÃÃes periÃdicas escolhidas. AlÃm do mais, os efeitos de dispersÃo, automodulaÃÃo de fase, pulso walkoff, efeito Raman e depleÃÃo de pulso foram considerados como fatores importantes para amplificaÃÃo Raman de pulsos curtos. Com relaÃÃo à forma dos pulsos de bombeio e a semente Raman para as simulaÃÃes toma um pulso Gaussiano e um sinal CW fraco respectivamente. O pulso de bombeio transfere energia para o sinal CW ao longo da fibra. Todas as simulaÃÃes foram realizadas usando um mÃtodo numÃrico espectral bem conhecido como Split-Step Fourier Method resolvendo as equaÃÃes acopladas nÃo lineares de SchrÃdinger. / Optical Amplifiers amplify incident light through stimulated emission, the same mechanism which is used by lasers. Indeed, an optical amplifier, it is not but a laser without feedback. Its main ingredient is optical gain which is realized when the amplifier is under pumping process (optically or electrically) in order to cause population inversion at electronic sublevels. In a long run, the optical gain will not only depend on frequency (wavelength) of incident signal, but it also depends on the local beam intensity of the optical gain that is entailed to the amplifier medium. This thesis was stimulated by the continuous pursue of knowledge and understanding of characteristics and phenomena involved in the Raman amplification process in the regime of short pulses which would be relevant as the appliance for processes in which such phenomena can not be neglected. Without loss of generality, we considered the case of where there is an only one channel to another one by the fact that the gain and the refractive index both depend on the number of channels. In this thesis, it has also been simulated the optical amplification where the gain was constant in order to comparing to the periodic gain presented in this thesis. In addition, the effects of dispersion, self phase modulation, pulse walk-off, Raman effects and pulse depletion were considered as important factors for Raman amplification of short pulses. That was also considered for our simulations a weak CW signal or a Raman seed to be amplified by an intense pump Gaussian pulse. All the simulations were achieved using a well-known spectral numerical method namely Split-Step Fourier Method for solving the coupled Nonlinear SchrÃdinger Equations.

[pt] Este trabalho visa estabelecer na prática a estatística do ganho dependente da polarização (PDG-Polarization Dependent Gain) em sistemas ópticos com amplificação Raman. A amplificação Raman depende fortemente da polarização relativa entre os fótons de bombeio e de sinal, que tem que ser paralelas para máximo ganho [1]. Portanto, a birrefringência é um importante limitador de desempenho de sistemas de longa distância amplificados por esta técnica visto que modifica os estados de polarização de forma diferente para cada comprimento de onda. A birrefringência varia aleatoriamente de acordo com as flutuações do ambiente onde está a fibra óptica, dando origem à dispersão dos modos de polarização, efeito este conhecido pela sigla PMD. Alguns experimentos recentes mostraram que o amplificador Raman não só depende do estado de polarização do sinal de entrada, mas também que o valor da dependência do ganho com a polarização (PDG- Polarization Dependent Gain) flutua devido a natureza aleatória da PMD [4,5]. É importante conhecer a estatística da PDG, sua relação com a PMD e como a PDG pode ser reduzida a níveis aceitáveis. Nesse trabalho será medida experimentalmente a distribuição estatística da PDG em fibras de dispersão deslocada e os resultados comparados com as previsões teóricas dadas por [2]. / [en] Raman amplifiers are very attractive because they provide a large and relatively flat gain over a wide bandwidth while maintaining a small noise figure, and they can be made using regular silica fiber. However, the Raman Gain coefficient is polarization sensitive and can be up to ten times higher when the signal and pump polarization states are parallel rather than perpendicular [1]. Usually fibers present some degree of residual asymmetry - because the fiber core is slightly out-of-round, or because of mechanical stress on the deployed fiber - and this causes polarization mode dispersion. The light traveling along one polarization axis moves slower or faster than the light polarized along the other axis. This effect distorts the signal and causes polarization fluctuations along the fiber. As the Raman gain is higher when the signal and pump polarization states are parallel these fluctuations of the relative polarization between signal and pump vary the instantaneous value of the Raman gain. So the Polarization Dependence Gain (PMG) is directly related to the PMD. Several experimental studies have shown not only that the gain of raman amplifiers depends on the state of polarization of the input signal but also that this polarization-dependent gain (PDG) fluctuates over a wide range because of the random nature of polarization mode dispersion (PMD) [4,5]. It is important to know the statistics of PDG, its relationship to the PMD, and how the PDG can be reduced to acceptable low levels. In this letter we will demonstrate experimentally the statistical distribution of the PDG given by [2]. This In this work the polarization dependent gain (PDG) fluctuations due to PMD in Raman amplified optical transmissions is experimentally demonstrated.

[pt] Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a determinação matemática dos valores da dispersão cromática total, do zero de dispersão distribuído e efeitos não lineares em fibras ópticas de dispersão deslocada (DS). Uma metodologia para caracterização das dispersões cromáticas e para os zeros de dispersão local das fibras estudadas é elaborada com a utilização do modelo de fibra degrau equivalente e de aproximações entre as fibras ópticas dos enlaces trabalhados. A relação entre o diâmetro do campo modal e o zero de dispersão cromática distribuído segundo A. Rossaro [6] é discutida e comprovada através da realização de uma série de medidas práticas para a determinação dos efeitos não lineares das fibras de dispersão deslocada dos enlaces da Petrobrás. O objetivo deste trabalho é analisar estes efeitos prejudiciais a transmissão de sinais ópticos de alta velocidade apresentados nos cabos submarinos da Petrobrás entre o Porto de Imbetiba e as plataformas de Pargo I e Pampo I na Bacia de Campos, analisando os resultados obtidos e caracterizando as possibilidades de upgrade destes enlaces. / [en] This work presents a study on the mathematical determination of the total chromatic dispersion, zero dispersion wavelength and nonlinear optical effects in dispersion shifted (DS) fiber optic system. A methodology to determine the chromatic dispersion and zero dispersion wavelength is proposed using the equivalent step index model and the similarity of the total chromatic dispersion measured in fibers of the links under study. The relationship between the mode field diameter and the zero dispersion wavelength according to A. Rossaro [6] is discussed and proven with a series of practical measurements for the determination of the nonlinear effects of the dispersion shifted optical fibers of Petrobras links Imbetiba - Pargo and Imbetiba - Pampo of the Campos Basin. / [es] En este trabajo se presenta un estudio sobre la determinación matemática de los valores de dispersión cromática total, del cero de dispersión distribuido y los efectos no lineales en fibras ópticas de dispersión desplazada (DS). Se elabora una metodología para la caracterización de las dispersiones cromáticas y para los ceros de dispersión local de las fibras estudiadas; utililizando el modelo de fibra escalón equivalente y de aproximaciones entre las fibras ópticas de los enlace. Se discute la relación entre el diámetro del campo modal y el cero de dispersión cromática distribuido según A. Rosaro [6] se comprueba a través de la realización de una serie de medidas prácticas para la determinación de los efectos no lineales de las fibras de dispersión desplazada de los enlaces de la Petrobrás. EL objetivo de este trabajo es analizar los efectos perjudiciales a la transmisión de señales ópticos de alta velocidad que se presentan en los cables submarinos de la Petrobrás entre el Puerto de Imbetiba y las plataformas de Pargo I y Pampo I en la Bacia de Campos, analizando los resultados obtenidos y caracterizando las posibilidades de upgrade de estos enlaces.