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.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2141642 bytes, checksum: c8c8d7a9c0ea40b4a1ad5f10de888b74 (MD5) Previous issue date: 2010-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the Brazilian scenario, the development of hardware components through computational methodologies and tools, available at affordable costs to education and research centers have make it feasible to design blocks and integrated circuit modules up to intellectual property IP level, focusing strategic areas of industry, specially those dedicated to the components for the Brazilian Digital Television System (SBTVD). This work deals with the architectural proposal development and validation for the Transport Stream MPEG-2 TS Subsystem of SBTVD transport stream demultiplexer from its specification and high-level modeling to its technology mapping implementation. As specific results, the structural and functional requirements of Transport Stream Subsystem MPEG-2 TS are detailed, the development of a software model for the demultiplexer and of an environment containing MPEG-2 TS flows that can validate the compliance with the SBTVD specification of models, an RTL-level MPEG-2 TS demultiplexer IP conceptual proof implementation and validation and its prototyping with technology mapping for FPGA and an ASIC design kit , are also presented. / No cenário brasileiro, o desenvolvimento de componentes de hardware através de metodologias e ferramentas computacionais, disponibilizados a custos acessíveis a centros de ensino e pesquisa tornou factível a possibilidade de se projetar até o nível de propriedade intelectual IP, blocos e módulos de circuitos integrados para atender áreas estratégicas da indústria, em especial aquelas voltadas aos componentes de produtos aderentes ao Sistema Brasileiro de Televisão Digital (SBTVD). Este trabalho trata o desenvolvimento e validação de uma proposta arquitetural para o Subsistema de Fluxo de Transporte MPEG-2 TS demultiplexador de fluxo de transporte do SBTVD, desde sua especificação e modelagem em alto-nível, até sua implementação no nível de mapeamento tecnológico. Também estão apresentados resultados específicos como o detalhamento dos requisitos estruturais e funcionais do Subsistema de Fluxo de Transporte MPEG-2 TS, o desenvolvimento de um modelo em software para o demultiplexador e de um ambiente contendo fluxos MPEG-2 TS capazes de validar a conformidade dos modelos com a especificação do SBTVD, a implementação e validação de uma prova de conceito para um demultiplexador MPEG-2 TS no nível RTL e sua prototipagem com mapeamento tecnológico para FPGA e para um design kit de ASIC.