Orientador: Evandro Conforti

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: Modulações ópticas avançadas como DQPSK e QAM tem sido escolhidas por serem formatos multiniveis (dois bits ou mais por símbolo), aumentando a eficiência espectral de sistemas ópticos. Entretanto, o amplificador óptico a semicondutor (SOA) indicado principalmente para aplicações de media...

Resumo: Modulações ópticas avançadas como DQPSK e QAM tem sido escolhidas por serem formatos multiniveis (dois bits ou mais por símbolo), aumentando a eficiência espectral de sistemas ópticos. Entretanto, o amplificador óptico a semicondutor (SOA) indicado principalmente para aplicações de media distancia (da ordem de 20 km), pode degradar o sinal DQPSK e QAM. Sistemas de fase modulada (como o DQPSK) são afetados principalmente por SPM e XPM, devido ao ruído de fase não-linear adicionado a fase óptica do sinal. Visando analisar estes problemas, apresenta-se um estudo sobre os sinais NRZ-DQPSK e 16-QAM amplificados pelo SOA, bem como outros fatores que degradam tais sistemas, através de simulações com os softwares comerciais OptiSystem e VPItransmissionMaker. Nas simulações, resultados foram obtidos estando em acordo com a teoria e em acordo com o capitulo 3. Para o sistema DQPSK, o SOA degradou o sinal em todos cenários propostos para avaliar o sistema. O sinal NRZ-DQPSK apresentou maior penalidade quando o ganho do SOA foi de 20 dB. Efeitos não-lineares juntamente com a dispersão cromática limitam fortemente a distancia do enlace, e ao compensar a dispersão cromática no enlace com maior penalidade em 56 Gbps, o sinal NRZ-DQPSK pode trafegar por uma distancia 10 vezes maior (de 5 km para 50 km) com uma BER de 10-12. Para o sistema QAM, o sinal foi penalizado pelo SOA em todos os casos, e utilizando o SOA com ganho grampeado, os efeitos não-lineares foram minimizados, melhorando substancialmente o desempenho. Compensando a dispersão cromática e usando o SOA com ganho grampeado para o caso com maior penalidade, o sinal 16-QAM viajou a uma distancia 16 vezes maior (3 km e 50 km)

Abstract: High spectral efficiency is being achieved in modern optical fiber systems using multilevel optical modulation formats such us DQPSK and QAM, with more than one bit per symbol. However, amplifying devices such as the semiconductor optical amplifier (SOA) can degrade the DQPSK signal. In...

Abstract: High spectral efficiency is being achieved in modern optical fiber systems using multilevel optical modulation formats such us DQPSK and QAM, with more than one bit per symbol. However, amplifying devices such as the semiconductor optical amplifier (SOA) can degrade the DQPSK signal. In recent years SOAs have gained much attention (mainly in medium distance links, around 20 km) due to non-linear and fast switching potential applications (wavelength conversion, 3R regeneration, optical packet switching, etc.). In addition, the SOA under gain saturation further enhance deleterious nonlinear effects such as SPM, XGM, FWM, XPM. Phase modulated systems as DQPSK are affected mainly by SPM and XPM due to the nonlinear phase noise added to the controlled phase of the optical modulated signal. This work presents a study on the NRZ-DQPSK and 16-QAM signals when amplified by SOAs, analyzing the main factors degrading such systems through simulations using commercial OptiSystem and VPItransmissionMaker software. SOA showed degradation effects over DQPSK, with larger penalties to NRZ signals and optical gain over 20 dB. Non-linear effects and chromatic dispersion impose a maximum distance limit. In dispersion compensated links, 10 fold distances are achieved in relation to standard fibers (5 to 50 km) with BER= 10-12. For 16 QAM, the penalties are still high. However, gain clamped SOAs have better performance with a 16 fold distance increase (3 km to 50 km)