El constante aumento de la capacidad de transmisión de la fibra óptica ha provocado que se estén llevando a cabo numerosos estudios centrados en el procesado óptico de la información digital a alta velocidad. Para poder realizar complejas operaciones de procesado óptico se requiere una memoria óptica de bajo consumo, alta velocidad y que sea integrable. Puesto que no existe el equivalente de las memorias RAM en el domino óptico, surge la necesidad de implementar dispositivos capaces de almacenar información durante un periodo de tiempo indeterminado. Una de las soluciones más atractivas para la implementación de estos sistemas de almacenamiento es el flip-flop óptico. Este dispositivo puede trabajar en dos estados de funcionamiento entre los que se conmuta empleando señales ópticas de control pulsadas. Entre todas las tecnologías utilizadas en el procesado óptico de la señal destaca el interferómetro Mach-Zehnder basado en el amplificador óptico de semiconductor (SOA-MZI) por su versatilidad y posibilidad de integración. En esta tesis se propone una arquitectura para implementar un flip-flop óptico basada en un SOA-MZI con un bucle de realimentación. Este dispositivo presenta un comportamiento biestable bajo determinadas condiciones. Sus principales ventajas son una menor complejidad (menor consumo de potencia), velocidad de conmutación y capacidad de integración. Asimismo, se ha desarrollado un modelo teórico para el SOA-MZI con realimentación a partir de las ecuaciones básicas que gobiernan el comportamiento del SOA. Este modelo ha permitido estudiar las características estáticas y dinámicas del sistema. Finalmente, se han propuesto dos nuevas aplicaciones para la arquitectura del SOA-MZI con realimentación. La primera de ellas consiste en un conmutador espacial 1x2 controlado ópticamente. Es la primera vez que se presenta una configuración que implemente esta funcionalidad en un único bloque. En segundo lugar se propone utilizar el flip-flop junto con una puerta / Clavero Galindo, R. (2007). Flip-flops ópticos basados en interferómetros Mach-Zehnder activos con realimentación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1958

Las redes ópticas de paquetes se han convertido en los últimos años en uno de los temas de vanguardia en el campo de las tecnologías de comunicaciones. El procesado de cabeceras es una de las funciones más importantes que se llevan a cabo en nodos intermedios, donde un paquete debe ser encaminado a su destino correspondiente. El uso de tecnología completamente óptica para las funciones de encaminamiento y reconocimiento de cabeceras reduce el retardo de procesado respecto al procesado eléctrico, disminuyendo de ese modo la latencia en el enlace de comunicaciones. Existen diferentes métodos de procesado de datos para implementar el reconocimiento de cabeceras. El objetivo de este trabajo es la propuesta de una nueva arquitectura para el procesado de cabeceras basado en el uso de puertas lógicas completamente ópticas. Estas arquitecturas tienen como elemento clave el interferómetro Mach-Zehnder basado en el amplificador óptico de semiconductor (SOA-MZI), y utilizan el efecto no lineal de modulación cruzada de fase (XPM) en los SOAs para realizar dicha funcionalidad. La estructura SOA-MZI con XPM es una de las alternativas más atractivas debido a las numerosas ventajas que presenta, como por ejemplo los requisitos de baja energía para las señales de entrada, su diseño compacto, una elevada relación de extinción (ER), regeneración de la señal y el bajo nivel de chirp que introducen. Este trabajo se ha centrado en la implementación de la funcionalidad lógica XOR. Mediante esta función se pueden realizar diversas funcionalidades en las redes ópticas. Se proponen dos esquemas para el reconocimiento de cabeceras basados en el uso de la puerta XOR. El primer esquema utiliza puertas en cascada. El segundo esquema presenta una arquitectura muy escalable, y se basa en el uso de un bucle de realimentación implementado a la salida de la puerta. Asimismo, también se presentan algunas aplicaciones del procesado de cabeceras para el encaminamiento de paquetes basadas en el uso d / Martínez Canet, JM. (2006). Photonic logic-gates: boosting all-optical header processing in future packet-switched networks [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1874

La conversion de fréquence est une fonction clef présente dans divers contextes, particulièrement dans les systèmes mixtes photoniques-hyperfréquences. Aujourd’hui, la suprématie des réseaux optiques pour le transport de données à haut débit sur de grandes distances incite à l’intégration de telles fonctions dans le domaine optique afin de bénéficier des faibles pertes, larges bandes passantes, faibles poids et tailles propres aux technologies optiques. Dans ce travail, nous étudions un mélangeur tout-optique utilisant un composant SOA-MZI (Semiconductor Optical Amplifier Mach-Zehnder Interferometer) et une technique d’échantillonnage permettant la conversion vers les hautes et les basses fréquences. Le principe du mélange exploite les caractéristiques spectrales d’un signal échantillonné pour lequel des répliques du signal d’origine existent à différentes autres fréquences. Utiliser une telle technique pour la conversion de fréquences offre deux avantages : la conversion vers les hautes et les basses fréquences utilise la même configuration du mélangeur et la fréquence de l’oscillateur local peut être inférieure à la gamme des fréquences visées.L’implémentation d’une telle technique d’échantillonnage nécessite un interrupteur optique contrôlé optiquement.Comme cela est montré dans ce travail, un SOA-MZI peut jouer ce rôle. Selon la phase relative entre ses bras, un interféromètre Mach-Zehnder (MZI) peut transmettre ou non un signal optique d’entrée. En plaçant un SOA dans chaque bras de la structure MZI, la modulation croisée de la phase qui existe au sein d’un SOA est mise à profit pour contrôler l’état de l’interféromètre. Contrôlé par une source impulsionnelle optique, cet interrupteur optique permet d’échantillonner un signal optique porteur de données à modulation complexe. La conversion de fréquence de signaux mono et multi-porteuses dans le domaine 0,5-39,5 GHz a été obtenue avec succès. Par utilisation d’une configuration différentielle du SOA-MZI, des conversions vers les hautes et les basses fréquences jusqu’à un débit de 1 Gb/s ont pu être réalisées. / Frequency mixing is a key function existing in different systems, especially in mixed photonic-microwave ones. Today, the supremacy of optical networks to carry high bitrate data over large distances motivates the optical implementation of such functions to benefit from the low loss, high bandwidth, low size and weight of optical technologies. In this work, we study a photonic mixer based on a SOA-MZI (Semiconductor Optical Amplifier Mach-Zehnder Interferometer) device and a sampling technique allowing both conversion towards high and low frequencies.The involved mixing principle exploits the spectral characteristics of a sampled signal in which replicas of the original spectrum exist at different other frequencies. Basing the frequency conversion on a sampling technique gives two advantages: the photonic mixer configuration is the same for up and down conversions, and the frequency of the local oscillator can be less than the addressed frequency range.The implementation of such a sampling technique needs an optically-controlled high-frequency optical switch. As shown in this work, a SOA-MZI can play this role. Depending on the relative phase between its arms, an interferometric structure (MZI) can transmit or cancel an optical input signal. By locating one SOA in each arm of the MZI structure, the cross-phase modulation that exists inside an SOA is exploited to optically control the optical switch state of the MZI.Controlled by an optical pulse source, this optical switch is able to sample an optical input signal carrying complexmodulated data. Frequency conversions of mono and multi-carrier signals in the range 0.5-39.5 GHz have been successfully achieved. By using a differential configuration of the SOA-MZI, both up and down conversions at bitrates up to 1 Gb/s are reached.