Narrowband optical filtering and chromatic dispersion are two important issues that affect optical fiber transmission performance. Recent technological developments in high-speed digital signal processors, digital-to-analog converters and analog-to-digital converters have enabled the implementation of electronic signal processing (ESP) in optical transmission systems leading to adaptive and cost efficient integrated solutions. This thesis focuses on applying ESP at the transmitter to pre-compensate for narrowband optical filtering and chromatic dispersion. A novel electronic pre-compensation approach was proposed to deal with narrowband optical filtering. The effectiveness was demonstrated by a straight-line experiment and a recirculating loop experiment for 10 Gb/s non-return-to-zero on-off-keying (NRZ-OOK). Moreover, the work was extended to NRZ differential-phase-shift-keying as well as 20 Gb/s NRZ differential-quadrature-phase-shift-keying. Experimental results demonstrate that electronic pre-compensation effectively reduces the degradation in system performance induced by narrowband optical filtering. Electronic dispersion pre-compensation was investigated using a semiconductor InP Mach-Zehnder modulator (MZM) for the NRZ-OOK modulation format at 10.709 Gb/s aiming at providing a cost efficient implementation for core and metro transmission networks. A brute-force method was developed to determine the requisite drive i voltages due to the nonlinear voltage dependent attenuation and phase constants of the InP MZM. The transmission results for the recirculating loop and straightline experiments demonstrate that an InP MZM provides comparable dispersion precompensation performance with a conventional LiNbO3 MZM. Use of the NRZ-OOK modulation format and InP MZM provides a simple and cost-efficient solution for core and metro transmission network. Dispersion pre-compensation was also performed for a 85.672 Gb/s polarization multiplexed 16-ary quadrature amplitude modulation (PM-16QAM) modulation format with digital coherent detection and offline digital signal processing. The transmitter was characterized to ensure the quality of the 16QAM signal generation. Simulation results indicate the impact of the modulator bias voltage error on system performance. Recirculating loop experimental results demonstrate that the performance of dispersion pre-compensation is comparable with dispersion post-compensation, thus providing the possibility to combine dispersion pre- and post-compensation for PM- 16QAM coherent transmission for further performance improvement. / Thesis (Ph.D, Electrical & Computer Engineering) -- Queen's University, 2011-10-29 13:01:01.347

Les robots industriels représentent un moyen de production sophistiqués pour l'industrie manufacturière d'aujourd'hui. Ces manipulateurs sont plus agiles, plus flexibles et moins coûteux que les machines-outils spécialisées. L'exploitation de ces avantages fait l'objet d'une demande croissante de l'industrie. La dynamique de ces manipulateurs est soumise à des nombreuses sources d'imprécision. En effet les défauts de la chaîne de transmission, ou encore les éléments de liaisons peuvent être le siège de déformations et de vibrations dégradant sensiblement leur précision. Ces phénomènes physiques sont d'autant plus difficiles à compenser que seul un sous ensemble des états du système est mesuré par les codeurs moteurs. La structure de commande industrielle actuelle d'un robot n'agit donc pas directement sur ces phénomènes. Il est nécessaire alors de progresser sur le front de l'amélioration de la précision par l'adaptation de la commande à ces nouvelles exigences. Un état de l'art met en évidence un manque de travaux qui traitent de l'élaboration d'anticipations adaptées aux axes d'un robot et intégrant les phénomènes de déformation. En outre, la planification de trajectoire n'est classiquement pas remise en cause et peu évoquée. Elle représente pourtant un moyen d'action éprouvé afin d'améliorer les performances dynamiques en suivi de profil. L'approche proposée dans ce mémoire se veut une alternative à ces méthodes. Elle est basée sur une exploitation d'un modèle dynamique représentatif et détaillé. Il intègre les principaux phénomènes physiques mis en évidence tels que les effets de la gravité, les systèmes mécaniques de compensation, les forces de frottement et la flexibilité articulaire. Cette modélisation associée à des méthodes d'identification expérimentale est exploitée afin de déduire une structure de commande. Elle permet la réduction des déformations élastiques et des vibrations par une action sur la précommande et sur la loi de mouvement adaptée. Ainsi, nous introduisons une méthode d'estimation non asymptotique appliquée en robotique, afin d'estimer rapidement les paramètres vibratoires de ce dernier et contribue à une réactualisation des modèles exploités. Des résultats expérimentaux montrent que cette méthodologie mène à une amélioration des performances de positionnement par rapport à la commande industrielle. / Anthropomorphic robots are widely used in many fields of industry to carry out repetitive tasks such as pick and place, welding, assembling, and so on. Due to their flexibility and ability to perform complex tasks in a large workspace, industrial robots are finding their way to realize continuous operations. Then, high level pose accuracy is required to achieve a good path tracking. Unfortunately these systems were designed to have a good repeatability but not a good accuracy. The dynamics of these manipulators is subject to many sources of inaccuracy. Indeed, friction, kinematic errors and joint flexibilities may be the seat of deformation and vibration which degrade the position performance. These physical phenomena are even more difficult to manage even only a subset of states of the system is measured by motor encoders. Hence, the structure of current industrial control does not act directly on these phenomena. Nevertheless, there is a growing interest from industry for an improved path tracking accuracy with standard robots controllers. A state of the art highlights a lack of works considering the development of expectations adapted to the axes of an industrial robot and incorporating deformation phenomena. The approach proposed in this PhD. Thesis is meant to be an alternative to such techniques by proposing a methodology based on exploitation of detailed physical modeling and associated to experimental identification methods. This model incorporates the main highlighted physical phenomena. It is then exploited to obtain adapted control structures and tuning methods allowing enhancing the system's performance. It is integrated in our trajectory planner in order to realize a compensation scheme of joint errors. Thus, we introduce a new non-asymptotic estimation method applied in robotics, to on-line estimate the vibration parameters and to update operated models. Experimental results show that the proposed methodology leads to an improved motion control of the point-tool.