Design and optimization of optical routing techniques and devices

Abstract

Este trabalho apresenta tres estudos principais acerca do desenvolvimento e aplicacao de sistemas de monitorizacao optica avancados com base na analise de histogramas assincronos, conversao de comprimento de onda de sinais de debito elevado e o impacto das nao-linearidades das fibra opticas em sistemas utilizando tecnicas avancadas de transmissao. Mostra-se que a comparacao de histogramas assincronos com histogramas de referencia pode ser usada para extrair informacao a respeito da qualidade e do ruido que afecta o sinal em analise. O metodo proposto e validado atraves de simulacao numerica e experiencia. Um modelo analitico para a computacao das limitacoes em frequencia da modulacao cruzada de fase (XPM) em conversores de comprimento de onda de fibra e proposto e validado atraves de simulacao numerica ate frequencias de modulacao acima de 1 THz. O modelo proposto permite a derivacao de regras de engenharia para o dimensionamento de conversores de comprimento de onda compostos por espelhos de fibra nao linear. O dimensionamento de um novo filtro para a optimizacao da conversao da XPM em modulacao de intensidado e proposto e validado por simulacao numerica. O impacto das nao-linearidades na transmissao em fibra optica de sinais de banda lateral unica a 10 Gb/s com compensacao de dispersao concentrada e avaliado atraves de simulacao numerica. Mostra-se que as nao-linearidades intra-canal levam a severa degradacao do desempenho. A degradacao de sinais de chaveamento por desvio diferencial de fase (DPSK) a 40 Gb/s devida a XPM com sinais de chaveamento por desvio de amplitude herdados de sistemas anteriores e tambem analisada. Uma analise bomba-sonda mostra que a degradacao do sinal resulta da modulacao de intensidade induzida por XPM. Este resultado permite a derivacao de um modelo para estimar a probabilidade de erro dos sinais DPSK degradados por XPM. Finalmente, e apresentada uma abordagem analitica baseada em pequenas perturbacoes para o estudo de nao linearidades intra-canal em fibra optica em sinais com razao de extincao finita. Este estudo permite a identificacao de duas novas formas de degradacao tomando a forma de impulsos entre diferentes simbolos e fluctuacoes temporais e de amplitude.; This work presents three main studies regarding the development and application of advanced optical monitoring systems based on the analysis of asynchronous amplitude histograms, the wavelength conversion of ultra-high bit-rate signals, and the impact of fiber nonlinearities in systems employing advanced transmission techniques. It is shown that asynchronous amplitude histograms may be numerically compared with reference histograms to extract information regarding quality and the noise degrading the signal under analysis. The proposed method is validated through numerical simulation and experiment. An analytical model to compute the frequency limitations of cross-phase modulation (XPM) in all-optical fiber wavelength converters is proposed and validated using numerical simulation at modulation frequencies exceeding 1 THz. The…