Amplificadores ópticos, estudos de polarização e geração de pulso usando processos paramétricos em fibras ópticas

Abstract

O desenvolvimento recente das telecomunicações deve-se em grande parte à capacidade de propagação de informações (vídeos, voz, dados) com altas taxas de transmissão (Tbits/s) através de fibras ópticas. Os avanços constantes no desenvolvimento tecnológico de dispositivos ativos e passivos com base em fibra óptica têm possibilitado um crescimento cada vez maior nas velocidades de comunicação. Destacam-se entre esses componentes as redes de Bragg, filtros, amplificadores, acopladores, etc., que compõem os sistemas WDM (Wavelength Division Multiplexing). Lasers de semicondutores e moduladores complementam os dispositivos essenciais ao desenvolvimento de sistemas de comunicações. Isto faz com que as comunicações avancem em várias bandas de freqüências além da banda convencional de telecomunicações ópticas (banda C (1530 − 1560 nm)), principalmente para as bandas S (1470 − 1530 nm) e L (1560 − 1630 nm). Nesta tese, mostramos uma série de trabalhos que objetivam o estudo teórico e experimental de efeitos ópticos não lineares em fibras, dando ênfase a: desenvolvimento de amplificadores e conversores ópticos a fibra para uso nas bandas C, S e L; geração de trens de pulsos ópticos curtos de altas taxas de repetição; geração de cópias de sinais ópticos com diversas polarizações para uso em telecomunicações ópticas. Os experimentos foram realizados usando dispositivos integrados a fibra. Os principais efeitos ópticos não lineares aqui abordados são mistura de quatro ondas, amplificaçãoo Raman estimulada, amplificação óptica por emissão estimulada em íons de terra rara (Er3+ e Tm3+). Os resultados obtidos incluem: o desenvolvimento de amplificadores e conversor de freqüência baseados em amplificação paramétrica (FOPA) assistido por um bombeamento externo contra-propagante induzindo amplificação Raman, resultando em amplificação nas bandas C e S e conversão de sinais da banda C para S e vice-versa; a implementação de associações de amplificadores em série usando um amplificador óptico a fibra dopada comérbio (EDFA) ou túlio (TDFA) seguido por um FOPA, para amplificação nas bandas C e L ou S e C e conversão de freqüências C e L para S ou S e C para L, respectivamente; a demonstração do uso de processos paramétricos para formação e conversão de freqüência de trens de pulsos ópticos curtos (0.5 ps) a uma taxa de 170 GHz na banda C; a geração, via processos paramétricos, e demultiplexação de múltiplas cópias de sinais ópticos para uso em telecomunicações com sistemas WDM; o estudo de efeitos de variação na polarização de um sinal na presença de amplificação paramétrica