Devices and techniques for the next generation of optical networks

Abstract

O trabalho descrito nesta tese lida com o estudo de novos conceitos e ferramentas para a otimização da capacidade e eficiência energética das redes em fibra ótica, quer sejam elas as redes que já estão instaladas por todo o mundo ou as redes da próxima geração. Um novo método para otimizar dois parâmetros de transmissão em redes com mapeamento de dispersão é apresentado. Um algoritmo foi desenvolvido para calcular os valores ideais de pré dispersão e potência. Os resultados desta nova metodologia foram comparados com os de metodologias aplicadas por um software comercial. Neste caso de estudo, efetuado para uma rede de fibra ótica submarina, os resultados da nova metodologia foram obtidos mais rapidamente, preservando a exactidão dos mesmos. As redes de longo período (LPGs) são propostas nesta tese como meio para produzir componentes passivos para as redes da próxima geração, que usam o conceito de multiplexagem espacial e fibras com múltiplos núcleos, redes essas que apresentam uma maior capacidade de transmissão por fibra e usam menos componentes. Um estudo comparado três técnicas de inscrição em fibras standard monomodo é apresentado. Uma técnica melhorada para gravar LPGs foi proposta. Com esta técnica é possível gravrar LPGs com picos de atenuação de -25 dB e perdas induzidas pela polarização inferiores a 2 dB, com uma alta taxa de reprodutibilidade, com os valores entre os picos de ressonância de v arias amostras a apresentarem uma diferença máxima de 1 nm . O uso de uma LPG para promover transferência de potência ótica entre dois núcleos de uma fibra com quatro núcleos foi demonstrado experimentalmente com um sinal modulado a 200 Gb/s DP-16QAM.

The work described in this thesis deals with studying new concepts and developing tools for improving the capacity and e ciency of optical networks, whether they are the existing networks that already span the globe or those that will be deployed in the future. A new method for optimizing two key launch parameters in legacy dispersion managed (DM) networks is presented. An algorithm was developed to calculate optimum pre-dispersion and launch power values. The results of this methodology were compared to those of a commercial software. For this case-study, in a submarine link scenario, the new method is found to be faster while preserving accuracy. Long period gratings (LPGs) are proposed in this thesis as the foundation for producing passive devices that will operate in future networks that use the concept of space division multiplexing (SDM), which uses new types of bers such as multicore bers (MCFs), reducing components and upgrading the capacity per ber. A study comparing three LPG inscription techniques in both standard single mode bers (SSMFs) and (MCFs) was performed. An improved technique to inscribe LPGs in SSMFs was proposed. With this technique, LPGs can be produced with a maximum di erence between resonant wavelength values of less than 1 nm. Furthermore, it is possible to inscribe LPGs, with attenuation dips of -25 dB while at the same time obtaining polarization-dependent losses as low as 2 dB. The use of a LPG to promote selective coupling between two cores of a 4-core ber was experimentally demonstrated. The device was successfully tested for a 200 Gb/s DP-16QAM signal transmission.