FURTADO FILHO, A. F. G. Estudo do desempenho do multiplexador/demultiplexador ADD/DROP baseado na configuração do interferômetro de Michelson de fibras ópticas para aplicações em sistemas OTDMA E OCDMA. 2012. 109 f. Tese (Doutorado em Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-17T16:24:24Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_afgfurtadofilho.pdf: 2441801 bytes, checksum: 1fb8b6d1533028de310b29a6ba1f70aa (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T19:02:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_afgfurtadofilho.pdf: 2441801 bytes, checksum: 1fb8b6d1533028de310b29a6ba1f70aa (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T19:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_afgfurtadofilho.pdf: 2441801 bytes, checksum: 1fb8b6d1533028de310b29a6ba1f70aa (MD5) Previous issue date: 2012-03-12 / This work, in addition the chapters which involves both theory and definitions, was basically divided three studies: First (chapter 4), we present a numerical investigation of the performance of a bandpass filter composed of an all-optical directional coupler, followed by two double bars Bragg recorded symmetrically equal outputs in their arms. This configuration features a Michelson interferometer with characteristics of an add/ drop filter. The transmission characteristics (T), extinction rate (XR) and "crosstalk" (XT) were studied based on the application of a CW signal (continuous wave) into the device. Theory of coupled modes and the Runge Kutta fourth order were applied respectively to solve the coupled differential equations. This is the first study considering the nonlinearity of the coupler and the linearity of Bragg gratings. The device features a highly nonlinear behavior as a function of dephasing between the amplitudes of the reflected beams and depending on the input power. In a second step (section 5), the propagation and switching of ultrashort pulse (~ 2PS) Michelson interferometer using an optical fiber. In this study the performance of the interferometer is studied as a function of the nonlinear characteristics of the coupler and Bragg gratings. The numerical studies were made from the coupled mode equations solved using the Runge-Kutta 4th order. The pulse switching characteristics were analyzed as a function of input power and applied to one dephasing Bragg gratings. The transmission characteristics (T), extinction coefficient (XR), "crosstalk" (XT), the compression factor (CF) and shape of the pulses were analyzed for different values of phase and different input powers. We use three values of input power: below the critical power (1W = P0), equal to the critical power (P0 = 1.73W) and above the critical power (P0 = 1.95W). Through this study, it is found that the transmission rate of extinction, "crosstalk" and compression factor depends on the power of the pump device inserted into the gap and applied The Michelson interferometer fiber implement major component with applications in optical networks, such as demultiplexers add/drop. This device has attracted considerable interest in the field of telecommunications due to its ability of high transmission rates. In the third place was presented a numerical simulation study of the performance of encoding and decoding of short optical pulses (ps) systems OCDMA (Optical Code Division Multiple Access based on X FBG (Fiber Bragg Grating ) where codes are inserted through discrete jumps in the optical phase (± π). For generation of coded pulses were used Gold codes obtained analytically. We look at how the inclusion of additional codes affect the autocorrelation and cross correlation. The Michelson interferometer initially studied Chapters 4 was used for propagation and switching of encrypted signals. Based on the characteristics of transmission (T) and extinction rate (XR) did a study of the device as multiplexer / demultiplexer add / drop in the recovery of coded pulses. / Neste trabalho, além dos capítulos que envolvem a teoria e definições, foi basicamente divido em três estudos: Primeiro (capítulo 4), apresentamos uma investigação numérica do desempenho de um filtro passa-banda totalmente óptico composto por um acoplador direcional duplo seguido de duas grades de Bragg simetricamente iguais gravadas nos seus braços de saída. Esta configuração caracteriza um Interferômetro de Michelson com características de um filtro add/drop. As características de transmissão (T), taxa de extinção (XR) e “crosstalk” (XT) foram estudadas a partir da aplicação de um sinal CW (onda contínua) na entrada do dispositivo. A teoria de modos acoplados e o método de Runge Kutta de 4a ordem foram aplicados, respectivamente para resolver as equações diferenciais acopladas. Este é o primeiro estudo feito considerando a não linearidade do acoplador e a linearidade das grades de Bragg. O dispositivo apresenta um comportamento altamente não-linear em função do defasamento entre as amplitudes dos feixes refletidos e em função da potência de entrada. Num segundo momento (capítulo 5) apresentamos a propagação e chaveamento de pulsos ultracurto (~2ps) usando um interferômetro de Michelson de Fibras Ópticas. Neste estudo o desempenho do interferômetro é estudado como uma função das características não lineares do acoplador e das grades de Bragg. Os estudos numéricos foram feitos a partir das equações de modos acoplados resolvidas usando o método de Runge-Kutta de 4ª ordem. As características de chaveamento do pulso foram analisadas em função da potência de entrada e do defasamento aplicado em uma das grades de Bragg. As características de transmissão (T), coeficiente de Extinção (XR), “crosstalk” (XT), fator de compressão (FC). Utilizamos três valores de potência de entrada: abaixo da potência critica (P0=1W), igual a potência crítica (P0=1,73W) e acima da potência crítica (P0=1,95W). Através deste estudo, pode-se verificar que a transmissão, taxa de extinção, “crosstalk” e fator de compressão dependem da potência da bombeio inserida no dispositivo e da defasagem aplicada. O interferômetro de Michelson em fibras implementa componente de grande importância para aplicações em redes ópticas, como os demultiplexadores add/drop. Este dispositivo tem atraído bastante interesse no campo das telecomunicações devido a sua alta capacidade de taxas de transmissão. Num terceiro momento foi apresentado um estudo de simulação numérica do desempenho da codificação e decodificação de pulsos ópticos curtos (ps) em sistemas OCDMA (Optical Code Division Multiple Access – acesso VIII múltiplo por divisão de código no domínio óptico) baseado em FBG (Fiber Bragg Grating – grade de Bragg em fibra óptica) onde os códigos são inseridos através de saltos discretos na fase óptica (±π). Para geração de pulsos codificados foram utilizados códigos de Gold obtidos analiticamente. Analisamos como a inserção de códigos adicionais afetam a autocorrelação e correlação cruzada. O interferômetro de Michelson inicialmente estudado no capítulo 4 foi utilizado para propagação e chaveamento de sinais codificados. Baseados nas características de Transmissão (T) e Taxa de extinção (XR) fizemos um estudo do dispositivo como multiplexador /demultiplexador add/drop na recuperação de pulsos codificados.

O objetivo deste trabalho é a proposição e análise de três dispositivos em óptica integrada, a saber, um modulador, um multiplexador e um demultiplexador ópticos. Entretanto, dispositivos baseados em fibras ópticas são também propostos. A performance de todas as estruturas investigadas nesta dissertação é calculada usando a teoria dos modos acoplados e um formalismo matricial. Os resultados das simulações indicam, como limite teórico, uma razão de extinção de 20 dB e uma perda intrínseca de 2 dB para uma tensão aplicada de 1.67 volts. O multiplexador, formado por diversas estruturas como a do modulador dispostas em série, fornece uma razão de extinção de 17 dB e 2 dB de perda de inserção. O filtro óptico é capaz de atenuar o ruído inter-banda em 20 dB, com uma perda de inserção desprezível. O sensor de temperatura é obtido pelo cascateamento dos filtros mencionados. Sua aplicação para monitorar a temperatura de linhas de transmissão de alta tensão é discutida. / The main goal of this work is the proposal and analysis of three optoelectronic devices, namely, a modulator, a multiplexer and a demultiplexer. However, optical-fiber based devices are also studied: a filter and a temperature sensor are proposed. The performance of all structures investigated in this dissertation is evaluated by using the couple-mode theory and a matrix formalism. Simulation results indicate that the proposed modulator yields, as the theoretical limit, a extinction ratio of 20 dB and a insertion loss of about 2 dB for an 1.67 volts of applied voltage. The multiplexer, formed by several modulator-like structures disposed in tandem, offers 17 dB of extinction ratio and 2 dB of insertion loss. As far as optical fíber devices are concerned the proposed optical filter is capable of attenuating the inter-band noise by 20 dB, showing negligible insertion loss. The temperature sensor is constructed by cascading the mentioned optical filters. Its application to monitor temperature in high-voltage transmission lines is discussed.

O objetivo deste trabalho é a proposição e análise de três dispositivos em óptica integrada, a saber, um modulador, um multiplexador e um demultiplexador ópticos. Entretanto, dispositivos baseados em fibras ópticas são também propostos. A performance de todas as estruturas investigadas nesta dissertação é calculada usando a teoria dos modos acoplados e um formalismo matricial. Os resultados das simulações indicam, como limite teórico, uma razão de extinção de 20 dB e uma perda intrínseca de 2 dB para uma tensão aplicada de 1.67 volts. O multiplexador, formado por diversas estruturas como a do modulador dispostas em série, fornece uma razão de extinção de 17 dB e 2 dB de perda de inserção. O filtro óptico é capaz de atenuar o ruído inter-banda em 20 dB, com uma perda de inserção desprezível. O sensor de temperatura é obtido pelo cascateamento dos filtros mencionados. Sua aplicação para monitorar a temperatura de linhas de transmissão de alta tensão é discutida. / The main goal of this work is the proposal and analysis of three optoelectronic devices, namely, a modulator, a multiplexer and a demultiplexer. However, optical-fiber based devices are also studied: a filter and a temperature sensor are proposed. The performance of all structures investigated in this dissertation is evaluated by using the couple-mode theory and a matrix formalism. Simulation results indicate that the proposed modulator yields, as the theoretical limit, a extinction ratio of 20 dB and a insertion loss of about 2 dB for an 1.67 volts of applied voltage. The multiplexer, formed by several modulator-like structures disposed in tandem, offers 17 dB of extinction ratio and 2 dB of insertion loss. As far as optical fíber devices are concerned the proposed optical filter is capable of attenuating the inter-band noise by 20 dB, showing negligible insertion loss. The temperature sensor is constructed by cascading the mentioned optical filters. Its application to monitor temperature in high-voltage transmission lines is discussed.

[pt] Esta dissertação de mestrado demonstra o princípio do funcionamento de um sistema gerador e multiplexador óptico utilizando pulsos curtos. Através do efeito de mode locked fiber ring laser pulsos curtos ópticos são gerados para taxa de repetição de 2.48 GHz ao passo que o escalonamento é atribuído ao uso de dispositivos passivos ópticos os quais compõem o conjunto experimental permitindo que a freqüência de 9.95 GHz seja atingida mediante a combinação exata das técnicas utilizadas. O coração de sistema está contido na geração e controle dos pulsos os quais determinarão a taxa de repetição em baixa freqüência e posteriormente a multiplexação através de linhas de atraso devidamente combinadas fornecerão o valor escalonado de operação de frequência. / [en] This master thesis demonstrates the principle of the functioning of an optical time domain multiplex system using short pulses. Through the effect of mode locked to fiber ring laser, optical short pulses are generated at repetition of 2.48 GHz to the step that the scheduling is attributed to the use of optic passive devices which compose the experimental setup allowing that the frequency of 9.95 GHz is reached by means of the accurate combination of the used techniques. The system heart is contained in the generation and control of the pulses which will later determine the rate of repetition in low frequency and multiplexing through lines of delay duly combined.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho, alÃm dos capÃtulos que envolvem a teoria e definiÃÃes, foi basicamente divido em trÃs estudos: Primeiro (capÃtulo 4), apresentamos uma investigaÃÃo numÃrica do desempenho de um filtro passa-banda totalmente Ãptico composto por um acoplador direcional duplo seguido de duas grades de Bragg simetricamente iguais gravadas nos seus braÃos de saÃda. Esta configuraÃÃo caracteriza um InterferÃmetro de Michelson com caracterÃsticas de um filtro add/drop. As caracterÃsticas de transmissÃo (T), taxa de extinÃÃo (XR) e âcrosstalkâ (XT) foram estudadas a partir da aplicaÃÃo de um sinal CW (onda contÃnua) na entrada do dispositivo. A teoria de modos acoplados e o mÃtodo de Runge Kutta de 4a ordem foram aplicados, respectivamente para resolver as equaÃÃes diferenciais acopladas. Este à o primeiro estudo feito considerando a nÃo linearidade do acoplador e a linearidade das grades de Bragg. O dispositivo apresenta um comportamento altamente nÃo-linear em funÃÃo do defasamento entre as amplitudes dos feixes refletidos e em funÃÃo da potÃncia de entrada. Num segundo momento (capÃtulo 5) apresentamos a propagaÃÃo e chaveamento de pulsos ultracurto (~2ps) usando um interferÃmetro de Michelson de Fibras Ãpticas. Neste estudo o desempenho do interferÃmetro à estudado como uma funÃÃo das caracterÃsticas nÃo lineares do acoplador e das grades de Bragg. Os estudos numÃricos foram feitos a partir das equaÃÃes de modos acoplados resolvidas usando o mÃtodo de Runge-Kutta de 4 ordem. As caracterÃsticas de chaveamento do pulso foram analisadas em funÃÃo da potÃncia de entrada e do defasamento aplicado em uma das grades de Bragg. As caracterÃsticas de transmissÃo (T), coeficiente de ExtinÃÃo (XR), âcrosstalkâ (XT), fator de compressÃo (FC). Utilizamos trÃs valores de potÃncia de entrada: abaixo da potÃncia critica (P0=1W), igual a potÃncia crÃtica (P0=1,73W) e acima da potÃncia crÃtica (P0=1,95W). AtravÃs deste estudo, pode-se verificar que a transmissÃo, taxa de extinÃÃo, âcrosstalkâ e fator de compressÃo dependem da potÃncia da bombeio inserida no dispositivo e da defasagem aplicada. O interferÃmetro de Michelson em fibras implementa componente de grande importÃncia para aplicaÃÃes em redes Ãpticas, como os demultiplexadores add/drop. Este dispositivo tem atraÃdo bastante interesse no campo das telecomunicaÃÃes devido a sua alta capacidade de taxas de transmissÃo. Num terceiro momento foi apresentado um estudo de simulaÃÃo numÃrica do desempenho da codificaÃÃo e decodificaÃÃo de pulsos Ãpticos curtos (ps) em sistemas OCDMA (Optical Code Division Multiple Access â acesso VIII mÃltiplo por divisÃo de cÃdigo no domÃnio Ãptico) baseado em FBG (Fiber Bragg Grating â grade de Bragg em fibra Ãptica) onde os cÃdigos sÃo inseridos atravÃs de saltos discretos na fase Ãptica (Âπ). Para geraÃÃo de pulsos codificados foram utilizados cÃdigos de Gold obtidos analiticamente. Analisamos como a inserÃÃo de cÃdigos adicionais afetam a autocorrelaÃÃo e correlaÃÃo cruzada. O interferÃmetro de Michelson inicialmente estudado no capÃtulo 4 foi utilizado para propagaÃÃo e chaveamento de sinais codificados. Baseados nas caracterÃsticas de TransmissÃo (T) e Taxa de extinÃÃo (XR) fizemos um estudo do dispositivo como multiplexador /demultiplexador add/drop na recuperaÃÃo de pulsos codificados. / This work, in addition the chapters which involves both theory and definitions, was basically divided three studies: First (chapter 4),we present a numerical investigation of the performance of a bandpass filter composed of an all-optical directional coupler, followed by two double bars Bragg recorded symmetrically equal outputs in their arms. This configuration features a Michelson interferometer with characteristics of an add/ drop filter. The transmission characteristics (T), extinction rate (XR) and "crosstalk" (XT) were studied based on the application of a CW signal (continuous wave) into the device. Theory of coupled modes and the Runge Kutta fourth order were applied respectively to solve the coupled differential equations. This is the first study considering the nonlinearity of the coupler and the linearity of Bragg gratings. The device features a highly nonlinear behavior as a function of dephasing between the amplitudes of the reflected beams and depending on the input power. In a second step (section 5), the propagation and switching of ultrashort pulse (~ 2PS) Michelson interferometer using an optical fiber. In this study the performance of the interferometer is studied as a function of the nonlinear characteristics of the coupler and Bragg gratings. The numerical studies were made from the coupled mode equations solved using the Runge-Kutta 4th order. The pulse switching characteristics were analyzed as a function of input power and applied to one dephasing Bragg gratings. The transmission characteristics (T), extinction coefficient (XR), "crosstalk" (XT), the compression factor (CF)and shape of the pulses were analyzed for different values of phase and different input powers. We use three values of input power: below the critical power (1W = P0), equal to the critical power (P0 = 1.73W) and above the critical power (P0 = 1.95W). Through this study, it is found that the transmission rate of extinction, "crosstalk" and compression factor depends on the power of the pump device inserted into the gap and applied The Michelson interferometer fiber implement major component with applications in optical networks, such as demultiplexers add/drop. This device has attracted considerable interest in the field of telecommunications due to its ability of high transmission rates. In the third place was presented a numerical simulation study of the performance of encoding and decoding of short optical pulses (ps) systems OCDMA (Optical Code Division Multiple Access based on FBG (Fiber Bragg Grating ) where codes are inserted through discrete jumps in the optical phase ( π). For generation of coded pulses were used Gold codes obtained analytically. We look at how the inclusion of additional codes affect the autocorrelation and cross correlation.The Michelson interferometer initially studied Chapters 4 was used for propagation and switching of encrypted signals. Based on the characteristics of transmission (T) and extinction rate (XR) did a study of the device as multiplexer/demultiplexer add / drop in the recovery of coded pulses.