This work presents a MATLAB simulator for amplified optical WDM systems. The simulator is based on the numeric solution of coupled nonlinear Schrödinger equations via the Split-Step Fourier Method. This simulator allows the user to study pulse propagation in optical fibers considering chromatic dispersion, nonlinear effects self-phase modulation and cross-phase modulation and fiber loss, foreseeing the use of Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) too. By means of numerical simulations, the optimization of the location of an EDFA in repeaterless transmission system was explored, aiming at improving the implementation of optical communication systems by decreasing the transmitter power or the receiver sensitivity requirements. Also, this technique can lead to improved system capacity by increasing fiber either the link length or the bit rate. The results obtained with the simulator agree very well with experimental results presented in the literature, confirming the validity of the technique, as well as the versatility and robustness of the simulator. / Neste trabalho é apresentado um simulador MATLAB para sistemas ópticos WDM amplificados baseado na solução das equações não lineares de Schrödinger acopladas, pelo método de Fourier de passo alternado. Este simulador permite o estudo da propagação de pulsos em fibras ópticas, considerando dispersão cromática, efeitos não lineares como automodulação de fase e modulação de fase cruzada e atenuação, prevendo também o emprego de amplificadores ópticos a fibra dopada com Érbio (EDFAs). Através de simulações numéricas, foi explorada a técnica de otimização do posicionamento de um EDFA ao longo de um enlace óptico, sem repetidores, que objetiva a redução dos custos de implantação de sistemas ópticos, seja pela diminuição da potência do transmissor ou pela relaxação da exigência de sensibilidade do receptor. Além disto, pode favorecer um aumento na capacidade do sistema, através do aumento do alcance ou da taxa de transmissão. A concordância dos resultados obtidos com os disponíveis na literatura confirmam a validade da técnica, bem como a versatilidade e robustez do simulador desenvolvido.

This work presents a MATLAB simulator for amplified optical WDM systems. The simulator is based on the numeric solution of coupled nonlinear Schrödinger equations via the Split-Step Fourier Method. This simulator allows the user to study pulse propagation in optical fibers considering chromatic dispersion, nonlinear effects self-phase modulation and cross-phase modulation and fiber loss, foreseeing the use of Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) too. By means of numerical simulations, the optimization of the location of an EDFA in repeaterless transmission system was explored, aiming at improving the implementation of optical communication systems by decreasing the transmitter power or the receiver sensitivity requirements. Also, this technique can lead to improved system capacity by increasing fiber either the link length or the bit rate. The results obtained with the simulator agree very well with experimental results presented in the literature, confirming the validity of the technique, as well as the versatility and robustness of the simulator. / Neste trabalho é apresentado um simulador MATLAB para sistemas ópticos WDM amplificados baseado na solução das equações não lineares de Schrödinger acopladas, pelo método de Fourier de passo alternado. Este simulador permite o estudo da propagação de pulsos em fibras ópticas, considerando dispersão cromática, efeitos não lineares como automodulação de fase e modulação de fase cruzada e atenuação, prevendo também o emprego de amplificadores ópticos a fibra dopada com Érbio (EDFAs). Através de simulações numéricas, foi explorada a técnica de otimização do posicionamento de um EDFA ao longo de um enlace óptico, sem repetidores, que objetiva a redução dos custos de implantação de sistemas ópticos, seja pela diminuição da potência do transmissor ou pela relaxação da exigência de sensibilidade do receptor. Além disto, pode favorecer um aumento na capacidade do sistema, através do aumento do alcance ou da taxa de transmissão. A concordância dos resultados obtidos com os disponíveis na literatura confirmam a validade da técnica, bem como a versatilidade e robustez do simulador desenvolvido.

Orientadores: Edson Moschim, Luiz Henrique Bonani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T13:14:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galdino_Lidia_M.pdf: 1699308 bytes, checksum: 530cf633ab13e0be3952155525a69b24 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho investigamos o desempenho da tecnologia híbrida de multiplexação por divisão de comprimento de onda e multiplexação por divisão de códigos ópticos (WDM/OCDM) para rede óptica comutada por rajada e roteada por comprimento de onda (WR-OBS). Descrevemos uma arquitetura para o roteador de borda WDM/OCDM e derivamos expressões para a probabilidade de bloqueio da rajada no roteador de borda (BBP) a fim de analisar o desempenho da rede em função dos parâmetros de tempo de processamento no roteador de borda, da carga de tráfego da rede e do número de códigos ópticos. Nós estudamos o tempo de ocupação do canal, a largura de banda por caminho virtual e o fator de reutilização do caminho virtual e analisamos o desempenho da rede em função do tempo de atraso no roteador de borda, da proporção da taxa de bits e do diâmetro da rede caracterizado pelo tempo de reserva do canal. Analisamos topologias em malha considerando os parâmetros como a utilização efetiva do enlace, a probabilidade de bloqueio da rajada (BBP) e o número de códigos ópticos por enlace. As análises mostraram as muitas vantagens de aplicar a tecnologia WDM/OCDM quando comparada a tecnologia WDM puro, bem como esperado nível de Qualidade de Serviço (QoS). / Abstract: In this work we have investigated the performance of hybrid technology using wavelength and optical code division multiplexing (WDM/OCDM) for optical burst switching with acknowledgment (WR-OBS). We describe the architecture of WDM/OCDM edge router and derive expressions for the edge router burst blocking probability (BBP) in order to analyze the network behavior as function of parameters controlling the burst assembly delay, network traffic load and number of optical codes. We have studied the channel holding time, bandwidth per channel, virtual path factor re-use and analyze the network behavior as function of edge delay, bit-rate ratio and the diameter network characterized by the round-trip time. We have used mesh topology considering parameters such as effective link utilization, burst blocking probability (BBP) and the number of codes per link. Analysis shows the main advantages of applied WDM/OCDM technology when compared to pure WDM, as well as expected level of Quality of Service (QoS). / Mestrado / Telecomunicações / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Maurício Ferreira Magalhães, Marcos Rogério Salvador / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T03:50:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_GiovanniCurieldos_M.pdf: 1676039 bytes, checksum: 6b42af1315160a4f6308e4cfcfad2f78 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: GMPLS é uma arquitetura de plano de controle e um conjunto de protocolos definidos pelo IETF com o objetivo de padronizar e automatizar o aprovisionamento de serviços em redes baseadas em técnicas de comutação variadas, tais como comutação de fibra óptica, comutação de comprimento de onda e comutação de pacotes. Apesar deste suporte a múltiplas técnicas de comutação, uma implementação de plano de controle GMPLS deve considerar as particularidades da técnica de comutação e também das tecnologias de transmissão e multiplexação da rede a ser controlada. Deve considerar também as particularidades da implementação dos equipamentos que compõem o sistema de rede a ser controlado uma vez que cada um deles pode dar suporte às técnicas de comutação de uma forma específica e, portanto, possuir restrições particulares. O objetivo deste trabalho é implementar um plano de controle GMPLS para redesópticas com suporte à transmissão multiplexada de comprimentos de onda e à comutação dinâmica de comprimentos de onda. Esta rede é composta por elementos de transmissão e comutação projetados e prototipados nos laboratórios do CPqD. A base desta implementação neste trabalho é o software DRAGON, uma implementação gratuita e de código aberto de plano de controle de redes Ethernet desenvolvida em um projeto acadêmico norte-americano de mesmo nome. Esta implementação não oferece suporte algum à tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda bem como à comutação de comprimentos de onda, o que requer extensas modificações em seu código. Resultados obtidos em experimentos laboratoriais e de simulação computacional demonstram que a implementação está funcionalmente correta e apresenta desempenho satisfatório. Estes resultados indicam também que a carga de tráfego gerada pelo plano de controle pode ser transmitida em enlaces de baixa taxa de transmissão / Abstract: GMPLS is a control plane architecture and a set of protocols defined by IETF aiming at automation and standardization of services provisioning procedures in networks based on various switching technologies, such as fiber switching, wavelength switching and packet switching. Despite the support of multiple switching techniques, a GMPLS control plane implementation must also consider the particularities of the switching techniques and multiplexing and transmission technologies used by the target network. Furthermore, it must take into account the particularities of each equipment that constitutes the network, as each may implement the above mentioned techniques and technologies in very particular ways and, thus, have very specific constraints. The main purpose of this work is to implem nt a GMPLS control plane for an optical network system based on multiplexed wavelength transmission and dynamic wavelength switching. This network consists of transmission and switching elements designed and prototyped at CPqD laboratories. The basis for this implementation is the DRAGON software, a free and open-source implementation of a control plane for Ethernet networks developed by a north american academic project with the same name as the software. Its implementation does not provide any support for wavelength division multiplexing technology or wavelength switching, hence, extensive changes in the base code are needed. Results gathered in laboratory experiments and computer simulations show that the implementation works correctly and has appropriate performance. Also, these results show that the traffic load generated by the control plane can be easily carried by low speed links / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T07:49:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Drummond_AndreCosta_D.pdf: 3173697 bytes, checksum: 8c446932862579ce4a57c4c53cce79b7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Em redes ópticas com multiplexação por comprimento de onda (WDM), a alocação de banda passante ocorre em múltiplos da capacidade de um comprimento de onda, que, nos dias de hoje, corresponde a 40 Gbps. No entanto, a demanda de banda passante dos fluxos em redes IP sobre WDM é da ordem de Mbps, o que é, consideravelmente inferior a capacidade de um comprimento de onda. Para a utilização eficiente da grande capacidade disponível em redes WDM, agrega-se diversos fluxos com pequena demandas de banda em caminhos ópticos compostos pelos comprimentos de onda. A referida agregação é realizada pelo mecanismo chamado agregação de tráfego (em Inglês, traffic grooming). Para a agregação, é necessário, que se defina a rota a ser utilizada para o estabelecimento de uma conexão entre pares comunicantes, bem como o comprimento de onda a ser utilizado ao longo da rota, ou seja, é necessário resolver o chamado problema de roteamento e alocação de comprimento de onda (do Inglês, routing ou wavelength assignment, usualmente abreviado por RWA). Por outro lado, aplicações emergente em e-Ciência e novas aplicações multimídia demandam banda passante superior 'a capacidade de um comprimento de onda, requerendo que o fluxo seja transmitido em vários caminhos ópticos, possivelmente por rotas distintas, o que traz novos desafios, inclusive para os mecanismos de agregação de tráfego. Esta tese investiga diversos problemas em agregação de tráfego e propõe soluções originais para os mesmos. Propõe-se solução para o problema de coloração de grafo auxiliar para a resolução do problema RWA, através da recente Teoria de Complexidade Parametrizada, a fim de se reduzir a complexidade computacional da solução, tornando-a escalável. Introduzem-se, também, algoritmos para a resolução do problema de agregação dinâmica de tráfego, que consideram, parcialmente, a topologia da rede, para se promover a escalabilidade da solução. Tais algoritmos promovem, adicionalmente, bloqueio balanceado entre os diversos pares comunicantes na rede (justiça de bloqueio). Propõem-se, por último, algoritmos para agregar tráfego quando os fluxos demandam maior quantidade de banda passante do que a capacidade de um canal, através do roteamento por múltiplos caminhos, tanto para cenários envolvendo um único domínio como para cenários envolvendo múltiplos domínios. A solução proposta, redunda em maior robustez à falhas / Abstract: In wavelength division multiplexing (WDM) networks, the great discrepancy between the bandwidth demand of Internet Protocol (IP) flows (of the order of Mbps) and the bandwidth availability in one wavelength, which currently can be 40 Gbps, has motivated the adoption of techniques, called traffic grooming, for the efficient transmission of these flows. Traffic grooming aggregates flows with small bandwidth demand in a wavelength. For that, it is necessary to determine the route to be used for the establishment of a requested connection between a source and a destination as well as the wavelength to be allocated to this connection. These are determined by the solution of the so called routing and wavelength assignment problem (RWA). Moreover, the bandwidth requirement of some emerging e-Science and multimedia applications exceed the capacity of one wavelength requiring that a requested connection be established using multiple wavelengths and possibly multiple paths. In this Thesis, several issues in traffic grooming are addressed. An algorithm based on the recent Parametrized Complexity Theory is proposed for solving efficiently the graph coloring problem which is one of the steps in the solution of the RWA problem. Additionally, efficient algorithms which consider partially the topology of the network (zones) are introduced for producing balanced blocking among source destination pairs. Moreover, algorithms for providing connectivity to requests with bandwidth demand greater than the capacity of a wavelength are proposed. These algorithms use multiple paths for both requests that transverse multiple domains and those which do not. Furthermore, robustness to link failure is increased by using these algorithms / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

Orientadores: Hugo Enrique Hernandez Figueroa, Júlio César Rodrigues Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:25:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Januario_JoaoCarlosSorianoSampaio_M.pdf: 2247178 bytes, checksum: 866411501272be6234f26634c08a5397 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O alto crescimento da demanda por tráfego nas redes ópticas de comunicações impulsionaram sua rápida evolução a fim de que esta passasse a suportar altas taxas de transmissão e otimizasse os recursos presentes em sua camada física. Para acompanhar este desenvolvimento as arquiteturas de rede também se modernizaram, partindo das redes ponto a ponto para as atuais redes em malha, as quais requerem que uma monitoração da performance do sinal óptico seja realizada ao longo de todo o seu enlace para que os parâmetros adquiridos sirvam de entrada para um controle capaz de proporcionar a flexibilidade que a rede necessita. Por esta razão este trabalho apresenta uma proposta de monitorador da relação sinal ruído óptica (Optical Signal to Noise Ratio, OSNR), principal parâmetro associado à qualidade do sinal em um enlace óptico, baseado nas propriedades de um interferômetro Mach Zehnder. Análises em simulação e experimentais foram conduzidas para avaliar a robustez do método na presença de efeitos dispersivos e verificou-se sua validade tanto para sinais não coerentes modulados em apenas uma polarização quanto para sinais codificados a partir da multiplexação de polarizações. Experimentalmente esta afirmação se confirma através da obtenção de um erro de monitoração menor que 1,5 dB para uma faixa de OSNR de 5 dB à 25 dB para o sinal OOK à 10 Gb/s e uma erro de menor que 3,0 dB para os sinais DP-QPSK à 112 Gb/s e 16QAM à 224 Gb/s para a mesma faixa de variação de OSNR / Abstract: The increasing demand for data in an optical network boosted its fast development in order to allow higher transmission rates and ensure a new generation of components on network physical layer. To follow this development the network architectures evolved too, starting from point to point network and going to actual mesh scenario, which requires a performance monitoring to guarantee a high level of reconfigurability and flexibility. Because of that, this work shows a new approach based on a Mach Zehnder interferometer to monitor optical signal to noise ratio (OSNR), the main parameter related to signal quality in an optical link. Analysis in a simulation environment and experimentally were made to evaluate the robustness of this new method in presence of dispersive effects. With that, it was validated its accuracy for non coherent signals modulated with only one polarization and for signals which exploit polarization multiplexing. Experimental analysis show a monitoring error below 1.5dB for a signal OOK at 10Gb/s with an OSNR range from 5dB to 25dB and for a signal DP-QPSK at 112Bb/s and 16QAM at 224Gb/s a monitoring error below 3.0dB was reached with the same OSNR range / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

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: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:19:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santi_Julianade_D.pdf: 2864937 bytes, checksum: 7526ed7e2e57bec4e7361a8c0f9f8b47 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As redes ópticas com multiplexação por comprimento de onda (WDM) permitem a transmissão de grande volume de dados através de múltiplos canais com capacidade de transmissão de vários Gbps. Entretanto, as demandas por banda passante dos fluxos IPs são significativamente inferior à capacidade disponível em cada canal WDM. Para lidar com esta disparidade e utilizar de forma eficiente a banda disponível, é necessária a transmissão simultânea de vários fluxos em um caminho óptico, chamado de agregação de tráfego. Especificações de qualidade de serviço dos fluxos devem, também, ser consideradas nas decisões de agregação de tráfego. Ademais, aplicações emergentes podem demandar largura de banda superior à capacidade de um comprimento de onda, sendo necessário utilizar vários caminhos ópticos (roteamento multicaminho) para provisionar tais fluxos. Além disso, a expansão da infraestrutura e utilização das redes WDM têm elevado o consumo de energia, causando impactos econômicos e ambientais. Estas questões têm desafiado e motivado pesquisadores a encontrar alternativas para aprimorar as transmissões nas redes ópticas WDM, o que inclui a agregação de tráfego e o roteamento multicaminho. Nesta tese, abordam-se diversos problemas em agregação de tráfego e roteamento multicaminho em redes ópticas WDM. Foram desenvolvidos e validados algoritmos pelo menos tão eficientes quanto algoritmos existentes na literatura. Propõe-se um algoritmo de agregação de tráfego que considera a duração das conexões e a banda disponível. Para atender demandas superiores à capacidade de um comprimento de onda, desenvolveu-se um algoritmo que considera a duração do fluxo, divide-o em subfluxos e os transmite em múltiplos canais. Para este algoritmo, foi proposta uma versão aproximada visando reduzir o tempo de resolução do problema. Introduziu-se, também, um algoritmo que indica a postergação do momento de início da transmissão das conexões a fim de agregar lotes de conexões. Para reduzir o consumo de energia, foram desenvolvidas duas estratégias, de roteamento multicaminho e reroteamento, que levam em consideração o consumo de energia das operações envolvidas na transmissão da conexão / Abstract: The wavelength division multiplexing (WDM) optical networks allow the transmission of large volume of data through multiple channels with severals Gbps of transmission capacity. However, the demand for bandwidth of IP flows are significantly lower than the available capacity in each WDM channel. To address this disparity and make efficient use of the available bandwidth, it is necessary to transmit simultaneously multiple streams in lightpath, called traffic grooming. The quality of service specifications inherent to connections should also be considered in the traffic aggregation decisions. Moreover, emerging applications can request bandwidth greater than the capacity of a wavelength, which require several lightpaths (multipath routing) to establish such connections. In addition, infrastructure expansion and use of WDM networks have increased the energy consumption, leading to economic and environmental concerns. These issues have challenged and motivated researchers to find alternatives to enhance transmissions in WDM optical networks, which includes the traffic grooming and multipath routing. This thesis addresses several problems in traffic grooming and multipath routing in WDM optical networks. For each problem algorithms were developed and validated that are at least as efficient as existing algorithms in the literature. It was proposed a traffic grooming algorithm that considers the duration of connections and the available bandwidth along the path. In order to establish connections demanding bandwidth greater than the capacity of a wavelength, it was proposed an algorithm that considers the duration of a connection and divides this connection in to substreams and transmits them on multiple wavelengths. For this algorithm, it was proposed an approximate version to reduce the run time. Moreover, it was introduced an algorithm which postpones the time to establish the connections and aggregates batch connections. In order to reduce the energy consumption, two strategies, multipath routing and rerouting, were developed that take into account the energy consumption of each operation involved in the connection transmission / Doutorado / Ciência da Computação / Doutora em Ciência da Computação

Orientador: Hugo Luis Fragnito / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:00:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marconi_JorgeDiego_D.pdf: 6438397 bytes, checksum: df80d0a6babab0366b1839d4344573fa (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta tese apresenta um estudo teórico e experimental sobre Amplificadores Paramétricos a Fibra Óptica. Mostramos primeiramente a potencialidade do amplificador em termos de largura de banda plana, necessária para aplicações em sistemas WDM. Foram desenvolvidas equações do ripple para os diferentes tipos de espectro de alto ganho possíveis. Usando fibras de dispersão deslocada e fibras altamente não-lineares curtas, construímos amplificadores de dois bombeios com uma banda plana de amplificação de 52 nm e 84 nm, respectivamente. Em ambos os casos, a banda obtida foi comparável à obtida com outras tecnologias como Érbio ou Raman. Pesquisamos também o crosstalk entre canais em amplificadores paramétricos. Mostramos como as variações de ë 0 ao longo da fibra aumentam o crosstalk, pois se incrementam os processos de mistura de quatro ondas espúrios. Em amplificadores de dois bombeios, obtivemos os melhores resultados para aplicações WDM com fibras curtas (L ~ 0.8 km). Finalmente, a partir da análise da penalidade do fator de mérito Q do sinal, estudamos como os efeitos da modulação de fase do/s laser/s de bombeio, necessária para suprimir o espalhamento Brillouin estimulado, são prejudiciais para a performance destes amplificadores. Com base nesse resultado, procuramos eliminar o espalhamento Brillouin com um método alternativo que consiste na aplicação de distribuições de deformação mecânica ao longo da fibra. Obtivemos um aumento de 10.7 dB em 285 m de fibra altamente não-linear, o que é da ordem dos valores obtidos modulando a fase do/s bombeio/s. Aplicamos a técnica em dispositivos paramétricos obtendo um conversor de comprimento de onda com um sinal convertido de largura de banda estreito, sintonizável ao longo de 70 nm de comprimento de onda do sinal de entrada / Abstract: This thesis presents a theoretical and experimental study on fiber optics parametric amplifiers. For the double-pumped case, we show the performance of the amplifier in terms of spectral bandwidth and gain uniformity, both fundamental properties for WDM applications. By using short dispersion shifted fibers and highly non-linear fibers, we made parametric amplifiers with 52 and 84 nm of flat bandwidth, respectively. In both cases, the bandwidth is similar to the one obtained with optical amplifiers based on other technologies such as doped fibers, Raman gain or semiconductors. We also deduced equations of the gain ripple for all the possible types of high gain spectra. We also investigated the inter-channel crosstalk in parametric amplifiers. We showed that the variations of the zero dispersion wavelength along the fiber increase the crosstalk because those variations enhances the spurious four wave mixing tones. Finally, the degradation of the signal quality factor (Q) was studied for both, single and double-pumped parametric amplifiers. We showed that the phase modulation applied to the pump lasers to suppress the stimulated Brillouin backscattering can strongly degrade the performance of the amplifier. One alternative technique that we developed was based on applying different mechanical stress distributions along the fiber length. We experimentally demonstrated, using 285 m of highly non-linear fibers, that the backscattering threshold can be increased by 10.7 dB. This value is similar to that obtained using the phase modulation schema. The method was successfully applied to parametric devices. In particular we made a narrow linewidth wavelength converter with 70 nm of signal tuning band / Doutorado / Física / Doutor em Ciências