AbstractsPhysics

Fiber amplifiers in transparent and dynamic optical networks; Amplificadores de fibra em redes óticas transparentes e dinâmicas

by João Carlos Ferreira




Institution: Universidade de Aveiro
Department:
Year: 2015
Keywords: Engenharia electrotécnica; Redes ópticas; Amplificadores de fibras ópticas; Efeito de Raman; Transparent optical networks; Wavelength division multiplexing (WDM); Raman fiber amplifiers (RFAs); Raman scattering; Transient effect; Erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs); Spectral hole burning (SHB); Site dependent pumping (SDP)
Record ID: 1326518
Full text PDF: http://hdl.handle.net/10773/14090


Abstract

In this thesis a study of optical fiber amplifiers in the context of transparent and dynamic optical networks is performed. We propose and validate a simplified model to estimate the gain profile and amplified spontaneous emission (ASE) noise of broadband counterpumped Raman fiber amplifiers (RFAs). The proposed model requires very low computational resources and it is suitable to be used in network planning tools. Based on the proposed model, we also present an algorithm to design flat gain counter-pumped RFAs for the extended C-band with low computational requirements. We experimentally verify that the pump-reflecting RFA presents a higher transient response due to channels add/drop, when compared to the conventional counter-pumped RFA. This makes this amplifier configuration unsuitable for transparent and dynamic optical networks. To mitigate the transient response due to channel add/drop, a pumpcontrolled gain-locked system based on the monitorization of the reflected pump power is proposed and validated numerically and experimentally. Following this approach, an efficient low-cost RFA suitable for dynamic optical networks is proposed. The dependence of the dynamical response of erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) on the pump wavelength, pump power, and temperature due to spectral hole burning (SHB) and site dependent pumping (SDP) is experimentally investigated. A dependence of the dynamic response on the pump wavelength, for amplifiers pumped around 1480 nm, is shown. In order to explain this dependence, the impact of SDP on the performance of EDFAs pumped at wavelengths around 1480 nm is investigated, both experimentally and numerically. As a result, an improved model incorporating the SDP effect for twolevel EDFAs is derived and experimentally validated.; Nesta tese é feito um estudo sobre amplificadores de fibra ótica no contexto de redes óticas transparentes e dinâmicas. Propomos e validamos um modelo simplificado para estimar o perfil do ganho e do ruído de emissão espontânea amplificada (ASE), para amplificadores de Raman (RFAs) contra propagantes. O modelo proposto requer baixos recursos computacionais e é adequado para ser usado em ferramentas de planeamento da rede. Com base no modelo proposto, apresentamos também um algoritmo com requisitos computacionais baixos para desenhar RFAs contra propagantes com ganho constante para a banda C estendida. Verificamos experimentalmente que um RFA contra propagante com reflexo da potência da bomba devido à adição/remoção de canais apresenta uma resposta transiente mais elevada, quando comparado com um RFA contra propagante convencional. Isto torna esta configuração inadequada para redes óticas transparentes e dinâmicas. Para mitigar a resposta transitória devido à adição/remoção de canais, um sistema de controlo do ganho baseado na monitorização da potência da bomba refletida é proposto e validado numérica e experimentalmente. Seguindo esta abordagem, um RFA contra propagante eficiente e de baixo custo adequado para redes óticas dinâmicas é proposto. A…