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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2214| Estudio del efecto de la modulación cruzada de la polarización sobre la mezcla de cuatro ondas dentro de un amplificador óptico de semiconductor Cross polarization modulation effect on a four wave mixing process in a semiconductor optical amplifier | |
| Milka del Carmen Acosta Enríquez | |
| Horacio Soto Ortiz Arturo Arvizu Mondragón | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Robot | |
| El avance en las tecnologías de telecomunicaciones e información ha dado por resultado la modificación de las redes de acceso y transporte de información. Los servicios demandados en la actualidad son muy diferentes a los que existían cuando se instauraron las primeras redes de fibra óptica, esto ha generado la necesidad de aumentar la capacidad y el ancho de banda estas redes ya instaladas. La multicanalización por división de longitud de onda (WDM, Wavelenght Division Multiplexing) es una tecnología que permite aumentar la capacidad de las redes de alto tráfico a nivel mundial. Los esquemas WDM emplean convertidores de longitud de onda que permiten trasladar la longitud de onda de una señal de información a otra que no se encuentre utilizada por el canal de transmisión. Así, este trabajo se enfoca principalmente al estudio de la mezcla de cuatro ondas (FWM), desarrollada dentro de un amplificador óptico de semiconductor (AOS), con la cual se pueden implementar convertidores de longitud de onda. Las ventajas de esta clase de convertidores radican principalmente en que estos son transparentes al formato de modulación de la señal de datos y pueden compensar de la dispersión cromática que sufre la señal de información al propagarse a través de una fibra óptica estándar. En general, la mezcla de cuatro ondas se observa cuando una señal de bomba y una señal de sonda se introducen simultáneamente dentro de la región activa de un AOS. Cuando ambas señales tiene el mismo estado de polarización, baten entre sí y modulan la ganancia y el índice de refracción de la región activa del AOS a la frecuencia de desacuerdo. Estas modulaciones actúan en la amplitud y la fase de las señales de bomba y de sonda generando la señal conjugada y otros armónicos de modulación. En el caso de los convertidores de longitud de onda que emplean FWM la señal de sonda representa la señal información y la señal conjugada es la señal convertida. Por otra parte, para evaluar la eficiencia de los convertidores de longitud de onda se utiliza el parámetro denominado eficiencia de conversión, el cual es la razón entre la potencia de salida de la señal conjugada y la potencia de entrada de la señal de sonda. En el caso de los convertidores de longitud de onda basados en FWM, este parámetro es nulo o se degrada cuando los estados de polarización de las señales de bomba y de sonda son ortogonales o diferentes entre sí, respectivamente. Esto representa un serio problema ya que la señal de sonda, la cual es la señal de datos, posee un estado de polarización aleatorio. Para solucionar este inconveniente se han propuesto varios esquemas insensibles al estado de polarización de la señal de datos. Sin embargo, se ha demostrado que cuando dos haces se introducen a un AOS, sus estados de polarización pueden ser modificados por el efecto de la Modulación Cruzada de la Polarización (XPolM). En consecuencia, es necesario considerar la acción de este efecto para estimar la eficiencia de conversión de los convertidores de longitud de onda basados en FWM. De esta forma, el análisis del efecto que la XPolM ejerce sobre la eficiencia de conversión de un proceso de FWM desarrollado dentro de un AOS constituye una de las partes principales de este trabajo de tesis. Para llevar a cabo este trabajo se desarrolló e implementó, en un lenguaje de programación de alto nivel, un modelo semi-clásico del proceso de mezcla de cuatro ondas con señales de entrada de polarización arbitraria. En este modelo se incluyó el desacuerdo en polarización inducido por el efecto de la XPolM por medio de una expresión heurística. Dicha expresión describió el desacuerdo en polarización en función de la frecuencia de desacuerdo, la potencia total y los estados de polarización de las señales de entrada al AOS. Por otro lado, se diseñó e implementó una configuración experimental para desarrollar el proceso de FWM dentro de un AOS. El experimento se realizó para dos señales de entrada, una de bomba y una de sonda, copolarizadas linealmente con inclinaciones de 0, 45, 90 y 135 grados respecto al eje propio TE no perturbado de la región activa del amplificador y para frecuencias de desacuerdo de entre 0.1 y 3.5 THz. Además, se implementó un esquema experimental para medir los estados de polarización de salida de las señales de bomba y de sonda y se evaluó el impacto de la XPolM sobre el proceso de FWM. Finalmente, empleando el resultado del análisis teórico y experimental del efecto de la XPolM sobre la eficiencia de conversión, se desarrolló una aplicación práctica innovadora de un convertidor de longitud de onda basado en el proceso de FWM asistido por un interferómetro de Sagnac y un polarizador. El interferómetro de Sagnac se empleó para filtrar las señales de bomba y de sonda y el polarizador se utilizó para separar las señales conjugada y engendrada. Network access and information transport have been modified by the increasing and advance in telecommunication and information technologies. The present telecommunications services are quite different of those on the first fiber optic networks. Therefore, there the necessity exists of a bandwidth increment in the optical networks installed some years ago. Wavelength Division Multiplexing (WDM) is a technology that allows increasing the network capacity and the bandwidth in the high traffic links to a world-wide level. In this kind of technology, wavelength converters have great importance because of their use in the conversion or transference from a carrier wavelength of an information channel to another different carrier. With this in mind, this work has been focused in the study of the Four Wave Mixing (FWM) process developed within a Semiconductor Optical Amplifier (SOA) for implementing all-optical wavelength converters. The main advantages of this wavelength converters are their transparency to the modulation format, their broad range of wavelength conversion, and their possibility of compensate the chromatic dispersion of the optical fibers. In general terms, FWM phenomenon is observed when two optical beams, one of them called pump and another probe, are simultaneously launched into the SOA active region. In fact, when the both signals have the same state of polarization, a gain and refractive index modulation at detuning frequency in the SOA active region is generated by the mixing between each other. This modulation process affects the amplitude and phase of the pump and probe signals, generating a so-called conjugate signal and others modulation harmonics. In this way, for the FWM-based wavelength converters, the probe beam represents the information signal and the conjugated beam represents the wavelength converted signal. On the other hand, in order to evaluate the wavelength converters efficiency, the “efficiency conversion” parameter is defined. This parameter is the ratio of the conjugated signal at the SOA output to the probe signal at the SOA input. For the FWM-based wavelength converters, this parameter is null or degraded when the estates of polarization of the pump and probe signals are orthogonal or mismatched, respectively. Evidently, this represents a serious problem in a real communication system due to the random estate of polarization of the information channel (probe signal). In order to overcome this problem, several schemes with conversion efficiencies insensitive to the input state of polarization of the probe signal have been implemented. Nevertheless, it has been demonstrated that when two beams are introduced into a SOA, their polarization-states can be modified by the cross-polarization modulation (XPolM) effect. Consequently, in order to have a good estimation of the conversion efficiency of a FWM process, it is necessary to consider the influence of the XPolM effect. In this way, the analysis of cross-polarization modulation effect on the conversion efficiency of a FWM process developed into a SOA constitutes one of the main goals of this thesis work. Firstly, a semi-classic model for the FWM process was developed and implemented in a high level programming language with input signals of arbitrary linear estates of polarization. In addition, the polarization mismatch between the pump and probe signals induced by the XPoIM, was considered through the addition of a heuristic expression. This expression considerer the polarization mismatch according to the detuning frequency, the total power and the estates of polarization of the pump and probe signals at AOS input. On the other hand, in order to observe the FWM process in the SOA, an experimental setup was designed and implemented. The experiment was achieved for two input signals (pump and probe), whose states of polarization were linearly co-polarized at 0, 45, 90 and 135 degrees, with respect to the non-perturbed TE eigenaxis of the SOA active region and at detuning frequencies ranged for 0.1 to 3.5 THz. Moreover, in order to measure the polarization-state of the pump and probe signals at the SOA output, an additional experimental setup was implemented. This additional setup allows us to evaluate the impact of the XPoIM effect over the FWM process into the SOA. Finally, taking into account the analysis of the theoretical and experimental results for the XPolM effect on the conversion efficiency, an innovating and practical application of a wavelength converter based on the FWM process, attended by a Sagnac interferometer and a polarizer, was developed. The Sagnac interferometer allows us to filter the pump and probe signals and the polarizer allows us to separate the conjugated and engendered signals. | |
| CICESE | |
| 2006 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Estudio del efecto de la modulación cruzada de la polarización sobre la mezcla de cuatro ondas dentro de un amplificador óptico de semiconductor | |
| TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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