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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Aquisição experimental fotoelétrica ultrarrápida com algoritmos de processamento digital para a análise de subsistemas em comunicações ópticas coerentes de altíssimas taxas  
Title Alternative: High speed coherent subsystems analysis using photoelectric real-time analog-to-digital acquisition and offline signal processing
Author: Sutili, Tiago, 1988-
Advisor: Conforti, Evandro, 1947-
Abstract: Resumo: São introduzidas técnicas para a caraterização de dispositivos fotônicos utilizando aquisição ultrarrápida da portadora luminosa após sua fotodetecção, de maneira direta ou coerente. Os dados são digitalizados e memorizados em alta velocidade, formando pacotes de dados a serem posteriormente analisados por algoritmos offline. Estes algoritmos permitem a extração de informações relacionadas à operação dinâmica dos componentes fotônicos, responsáveis pela geração, modulação ou amplificação da portadora óptica. Seguindo essa nova metodologia em seus primeiros procedimentos, as distorções harmônicas em moduladores eletro-ópticos por interferometria são caracterizadas, em função da frequência elétrica de modulação. Para tanto, desenvolveu-se uma técnica baseada na verificação da sobremodulação do sinal óptico no domínio do tempo e da frequência, em função das propriedades dos sinais elétricos modulantes. São apresentados resultados mostrando a limitação de banda de operação de tais dispositivos, acarretando o consequente aumento de sua tensão de meia-onda, assim como alguns efeitos não lineares. Em um segundo procedimento, apresenta-se a caracterização do ruído de fase e frequência em lasers semicondutores operando em modo de onda contínua. A técnica empregada é baseada na recepção coerente da portadora luminosa, misturada com um oscilador local de referência, com posterior análise temporal empregando algoritmo offline. Os resultados oferecem uma visão mais profunda sobre a natureza de fenômenos correlatos à perda de coerência do sinal luminoso, além de oferecerem uma estimativa de sua largura de linha. Por fim, caracterizam-se as distorções em amplitude, frequência e fase, resultantes do chaveamento de uma portadora luminosa por uma chave espacial eletro-óptica baseada em amplificador óptico a semicondutor (SOA), em função das condições operacionais de tais dispositivos. Nesse contexto, determina-se a região ótima de operação do dispositivo, além de suas características desejáveis, sob a perspectiva do chaveamento por um SOA de um sinal modulado em amplitude. Adicionalmente, caracteriza-se o gorjeio de frequência e o ruído de fase decorrentes das não linearidades intrínsecas à sua operação

Abstract: Techniques for characterization of photonic devices are presented. The experimental procedures employ ultrafast acquisition of the electromagnetic optical wave, after its photodetection through direct or coherent reception schemes. The acquired data is digitalized and stored in high-speed memories, resulting in packets suitable for the posterior offline analysis. The developed algorithms allow the extraction of information regarding the dynamic operation of the photonic devices responsible for the optical carrier generation, modulation, or amplification. By employing this new methodology and interferometric principles, the harmonic distortions on electro-optical modulators are characterized as a function of their electrical modulation frequency. Therefore, a characterization technique based on the overmodulation analysis was developed, allowing the verification of the signal quality in the time and frequency domains as a function of the properties of the electrical modulation signals. The achieved results show the device frequency limitations, resulting in the increase of its half-wave voltage, as well as some nonlinear effects. Following, the phase and frequency noise in semiconductor lasers under continuous wave operating mode are characterized. The employed technique is based on the optical carrier coherent reception, mixed with a reference local oscillator, allowing its temporal analysis with an offline algorithm. The achieved results allow a thoughtful insight on the loss of coherence events nature, in addition to the estimation of lasers' linewidth. Finally, the characterization of amplitude, frequency, and phase distortions due to the optical carrier switching by an electro-optical space switch based on semiconductor optical amplifier (SOA), as a function of its operating properties, are discussed. In this sense, the optimum operational region and the desired device characteristics are determined for the switching of an amplitude modulated optical carrier case. Additionally, the frequency chirp and phase noise, due to SOAs' intrinsic nonlinear behavior, are characterized
Subject: Comunicações ópticas
Metrologia
Moduladores de luz
Lasers semicondutores
Chaveamento ótico
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: SUTILI, Tiago. Aquisição experimental fotoelétrica ultrarrápida com algoritmos de processamento digital para a análise de subsistemas em comunicações ópticas coerentes de altíssimas taxas  . 2018. 1 recurso online (210 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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