Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CLAUDIA BARROS DOS SANTOS DEMORI.pdf: 3640553 bytes, checksum: 13700107293ec12ced27c0e70d6fb334 (MD5) Previous issue date: 2015-08-25 / This work shows an Erbium doped-fiber Laser with many frequencies and many operation regimes based on integration of two paired arrayed waveguide gratings (AWGs) into a ring cavity. The AWGs are highlighted, since 2000, as key technology for multifrequencies lasers for optical communications, spectroscopy, image, astronomy and others applications. Fundamentally, gratings work splitting waveguide signal and since insertion in the cavity they allow simultaneous operating of tens of wavelength. We explore each one of these wavelength withing Erbium gain region, doing channels in different regimes of operation. These regimes may be continuous or pulsed. The advantage is that each channel may be modulated independently. Simultaneous operation with high repetition rates at 10 and 40 GHz were demonstrated, as continuous wave. The laser is stable, versatile and multifunctional. It is possible that more operating regimes, as passive mode-locking, be explored. We showed by this work efficient way to passive mode-locking by carbon nanotubes as saturable absorbers. Soon, the passive mode-locking is a potential regime for the demonstrated laser. As the new bi-dimensional materials, that look efficient for passive mode-locking and in the future, hybrid mode-locking, as graphene and black phosphor. / Esta tese trata de demonstrar um Laser de fibra dopada com Érbio com múltiplas frequências e múltiplos regimes de operação simultâneos baseados na integração de duas grades de difração pareadas (Arrayed Waveguide Gratings, AWGs) dentro de uma cavidade de laser de fibra. As AWGs são apontadas, desde o ano 2000, como tecnologia fundamental em lasers de múltiplas frequencias para as comunicações ópticas, para espectroscopia, imageamento, astronomia, e outras aplicações. Fundamentalmente, as grades funcionam como divisores do sinal óptico e quando inseridas dentro da cavidade de um laser de fibra permitem a operação simultânea de dezenas de comprimentos de onda. Neste trabalho, exploramos cada comprimento de onda, dentro da região de ganho do Érbio, com um regime de operação diferente. Esse regime pode ser pulsado ou contínuo. A vantagem do laser apresentado é que cada comprimento de onda é um canal que pode ser modulado de forma independente. Pôde-se demonstrar operação simultânea com regimes a altas taxas de repetição como 10 GHz e 40 GHz, assim como CW. O laser é estável, versátil e multifuncional. É possível que mais regimes de operação, como o regime de acoplamento de modos passivo sejam explorados. Mostramos ao longo deste trabalho maneiras eficientes de acoplar modos passivamente, utilizando nanotubos de carbono como absorvedores saturáveis, logo a técnica de acoplamento de modos passivo é um dos regimes em potencial para este laser. Assim como, o uso de novos materiais bidimensionais, que se mostram eficientes para o acoplamento de modos passivo e futuramente híbrido, como o grafeno e o fósforo negro.

The continuous evolution of the optical communication technology in the last few years has allowed the growing users demand for higher bandwidth to be satisfactorily attended. This new demand is mainly attributed to the growing popularity of bandwidth-intensive networking applications, such as Internet protocol television (IPTV), high-definition television (HDTV), e-learning, e-health, super high-definition (SHD) class digital movies, and e-culture based on 3-D full-HD video. These applications will eventually require differentiated service types and diversified data rates. As a result, capability of supporting differentiated-quality of service (QoS) and multirate transmission are becoming a challenge for future optical networks. Among many multiplexing techniques, optical code-division multiple-access (OCDMA) constitutes a potential candidate for next generation optical networks, particularly due to features like asynchronous operation, simplified network control, easy addition of new users, and possibility of differentiated-QoS at the physical layer. The performance of this access technique is mainly limited by multiple-access interference (MAI). Although in multirate, multiservice OCDMA systems MAI is considered to be binomially distributed, others probability distributions for the MAI analyzes and consequently the bit error rate (BER) have been used as an approximation. In this context, this dissertation proposes a new formalism to evaluate the BER performance of 1-D and 2-D multirate, multiservice OCDMA systems considering MAI as binomially distributed, resulting in a more accurate BER expression. Also, the proposed approach does not require knowledge a priori of the generated code sequences themselves, which means that the system performance analysis is achieved more easily using only the code parameters. Furthermore, a multirate OCDMA system employing 1-D optical orthogonal code (OOC) and 2-D optical fast frequency hopping (OFFH) codes is also investigated. A performance comparison in terms of BER for the OOC-based system assuming both Poisson and binomial distribution for the MAI is investigated. A further comparison of an OFFH-based multirate system assuming both gaussian and binomial distribution for the MAI is also analyzed. It is shown that BER performance in multirate scenarios can be overestimated or underestimated by many orders of magnitude depending on the assumed distribution for the MAI and on the number of simultaneous users. Moreover, it is presented for the first time a hybrid OCDM/WDM optical packet switch capable of supporting multirate and differentiated-QoS transmission. The architecture of the proposed multirate switch and its performance in terms of packet loss probability are also presented. Finally, it is shown that using a gaussian or Poisson distribution for the MAI might not be appropriate for a reliable BER estimate, since they are not acceptable approximations to assess the performance of multirate, multiservice systems with good accuracy. / A contínua evolução da tecnologia de comunicações ópticas observada nos últimos anos vem possibilitando atender a crescente demanda dos usuários por maior largura de banda. Esta nova demanda é atribuída principalmente à popularidade crescente de aplicações de banda larga, tais como TV por protocolo de Internet (IPTV), televisão de alta definição (HDTV), ensino online, e-saúde, filmes digitais de super alta definição (SHD) e e-cultura baseado em vídeo 3-D full-HD. Esta vasta gama de aplicações acabará por necessitar de tipos de serviços diferenciados e taxas de transmissão de dados diversificadas. Como resultado, capacidades de suportar diferenciamento de qualidade de serviço (QoS) e transmissão de múltiplas taxas estão se tornando um desafio para as redes ópticas futuras. Dentre muitas técnicas de multiplexação existentes, OCDMA constitui-se em um candidato potencial para as redes ópticas de próxima geração, particularmente devido a características como operação assíncrona, controle de rede simplificada, fácil adição de novos usuários, e também possibilidade de QoS diferenciado na camada física. O desempenho desta técnica de acesso múltiplo é limitado principalmente por interferência múltipla de acesso (MAI). Embora em sistemas OCDMA de múltiplas taxas e multiserviços a MAI deva ser considerada binomialmente distribuída, outras distribuições de probabilidade para a análise da MAI e, consequentemente, da BER têm sido utilizadas como uma aproximação. Neste contexto, este trabalho propõe um novo formalismo para avaliar o desempenho da BER de sistemas OCDMA 1-D e 2-D de múltiplas taxas e multisserviços considerando a MAI como binomialmente distribuída, o que resulta em uma expressão mais precisa para a BER. Além disso, o método proposto neste trabalho não requer conhecimento, a priori, das sequências de códigos geradas, o que significa que a análise do desempenho do sistema é obtida mais facilmente utilizando apenas os parâmetros do código. Um sistema OCDMA de múltiplas taxas empregando códigos 1-D OOC e 2-D OFFH será também investigado. Uma comparação do desempenho em termos de BER para o sistema baseado em OOC supondo tanto a distribuição de Poisson quanto a binomial para a MAI é investigada. De forma análoga, uma comparação para o sistema de múltiplas taxas baseado em OFFH supondo desta vez tanto a distribuição gaussiana quanto a binomial para a MAI também é analisada. É mostrado que a BER em cenários de múltiplas taxas pode ser superestimada ou subestimada em várias ordens de grandeza, dependendo da distribuição suposta para a MAI e do número de usuários simultâneos no sistema. Além disso, é apresentado pela primeira vez um switch óptico híbrido de pacotes OCDM/WDM capaz de prover transmissões de múltiplas taxas e serviços diferenciados. A arquitetura do switch proposto e seu desempenho em termos de probabilidade de perda de pacotes também são apresentados. Finalmente, é mostrado que o uso da distribuição gaussiana ou poissoniana para a MAI pode não ser apropriado para uma estimativa confiável de BER, uma vez que não são aproximações aceitáveis para avaliar o desempenho de sistemas de múltiplas taxas e multiserviços com boa precisão.

The continuous evolution of the optical communication technology in the last few years has allowed the growing users demand for higher bandwidth to be satisfactorily attended. This new demand is mainly attributed to the growing popularity of bandwidth-intensive networking applications, such as Internet protocol television (IPTV), high-definition television (HDTV), e-learning, e-health, super high-definition (SHD) class digital movies, and e-culture based on 3-D full-HD video. These applications will eventually require differentiated service types and diversified data rates. As a result, capability of supporting differentiated-quality of service (QoS) and multirate transmission are becoming a challenge for future optical networks. Among many multiplexing techniques, optical code-division multiple-access (OCDMA) constitutes a potential candidate for next generation optical networks, particularly due to features like asynchronous operation, simplified network control, easy addition of new users, and possibility of differentiated-QoS at the physical layer. The performance of this access technique is mainly limited by multiple-access interference (MAI). Although in multirate, multiservice OCDMA systems MAI is considered to be binomially distributed, others probability distributions for the MAI analyzes and consequently the bit error rate (BER) have been used as an approximation. In this context, this dissertation proposes a new formalism to evaluate the BER performance of 1-D and 2-D multirate, multiservice OCDMA systems considering MAI as binomially distributed, resulting in a more accurate BER expression. Also, the proposed approach does not require knowledge a priori of the generated code sequences themselves, which means that the system performance analysis is achieved more easily using only the code parameters. Furthermore, a multirate OCDMA system employing 1-D optical orthogonal code (OOC) and 2-D optical fast frequency hopping (OFFH) codes is also investigated. A performance comparison in terms of BER for the OOC-based system assuming both Poisson and binomial distribution for the MAI is investigated. A further comparison of an OFFH-based multirate system assuming both gaussian and binomial distribution for the MAI is also analyzed. It is shown that BER performance in multirate scenarios can be overestimated or underestimated by many orders of magnitude depending on the assumed distribution for the MAI and on the number of simultaneous users. Moreover, it is presented for the first time a hybrid OCDM/WDM optical packet switch capable of supporting multirate and differentiated-QoS transmission. The architecture of the proposed multirate switch and its performance in terms of packet loss probability are also presented. Finally, it is shown that using a gaussian or Poisson distribution for the MAI might not be appropriate for a reliable BER estimate, since they are not acceptable approximations to assess the performance of multirate, multiservice systems with good accuracy. / A contínua evolução da tecnologia de comunicações ópticas observada nos últimos anos vem possibilitando atender a crescente demanda dos usuários por maior largura de banda. Esta nova demanda é atribuída principalmente à popularidade crescente de aplicações de banda larga, tais como TV por protocolo de Internet (IPTV), televisão de alta definição (HDTV), ensino online, e-saúde, filmes digitais de super alta definição (SHD) e e-cultura baseado em vídeo 3-D full-HD. Esta vasta gama de aplicações acabará por necessitar de tipos de serviços diferenciados e taxas de transmissão de dados diversificadas. Como resultado, capacidades de suportar diferenciamento de qualidade de serviço (QoS) e transmissão de múltiplas taxas estão se tornando um desafio para as redes ópticas futuras. Dentre muitas técnicas de multiplexação existentes, OCDMA constitui-se em um candidato potencial para as redes ópticas de próxima geração, particularmente devido a características como operação assíncrona, controle de rede simplificada, fácil adição de novos usuários, e também possibilidade de QoS diferenciado na camada física. O desempenho desta técnica de acesso múltiplo é limitado principalmente por interferência múltipla de acesso (MAI). Embora em sistemas OCDMA de múltiplas taxas e multiserviços a MAI deva ser considerada binomialmente distribuída, outras distribuições de probabilidade para a análise da MAI e, consequentemente, da BER têm sido utilizadas como uma aproximação. Neste contexto, este trabalho propõe um novo formalismo para avaliar o desempenho da BER de sistemas OCDMA 1-D e 2-D de múltiplas taxas e multisserviços considerando a MAI como binomialmente distribuída, o que resulta em uma expressão mais precisa para a BER. Além disso, o método proposto neste trabalho não requer conhecimento, a priori, das sequências de códigos geradas, o que significa que a análise do desempenho do sistema é obtida mais facilmente utilizando apenas os parâmetros do código. Um sistema OCDMA de múltiplas taxas empregando códigos 1-D OOC e 2-D OFFH será também investigado. Uma comparação do desempenho em termos de BER para o sistema baseado em OOC supondo tanto a distribuição de Poisson quanto a binomial para a MAI é investigada. De forma análoga, uma comparação para o sistema de múltiplas taxas baseado em OFFH supondo desta vez tanto a distribuição gaussiana quanto a binomial para a MAI também é analisada. É mostrado que a BER em cenários de múltiplas taxas pode ser superestimada ou subestimada em várias ordens de grandeza, dependendo da distribuição suposta para a MAI e do número de usuários simultâneos no sistema. Além disso, é apresentado pela primeira vez um switch óptico híbrido de pacotes OCDM/WDM capaz de prover transmissões de múltiplas taxas e serviços diferenciados. A arquitetura do switch proposto e seu desempenho em termos de probabilidade de perda de pacotes também são apresentados. Finalmente, é mostrado que o uso da distribuição gaussiana ou poissoniana para a MAI pode não ser apropriado para uma estimativa confiável de BER, uma vez que não são aproximações aceitáveis para avaliar o desempenho de sistemas de múltiplas taxas e multiserviços com boa precisão.