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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/261| Recepción cuántica intradina Intradyne quantum reception | |
| Ernesto Ortiz Huerta | |
| ARTURO ARVIZU MONDRAGON | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Amplificadores | |
| La mayoría de los sistemas de comunicaciones ópticas actualmente en operación son del tipo modulación de intensidad y detección directa debido principalmente a su relativa sencillez de operación, sin embargo, es necesario que los sistemas de comunicaciones ópticas operen tanto con mayor eficiencia espectral, como con mayor sensitividad en la etapa de recepción para lograr satisfacer aplicaciones que operan con un bajo número de fotones por periodo de observación (sistemas cuánticos). En este sentido los sistemas con detección óptica coherente presentan ventajas importantes sobre los de detección directa, por ejemplo, se puede utilizar un láser como oscilador local en modo de "free running” además de técnicas de procesamiento digital de señales postfotodetección. Este concepto de receptor ha acuñado el nombre de receptor intradino, el cual difiere tanto del receptor homodino, donde el láser del oscilador local tiene idealmente la misma fase y frecuencia que el láser transmisor, como del concepto de receptor heterodino, donde el láser transmisor y el oscilador local tienen una diferencia de frecuencia mayor al ancho de banda de la señal de información. Motivados por las posibilidades de esta estrategia de detección óptica, en esta tesis se presenta un estudio teórico-experimental de la recepción intradina en sistemas de comunicaciones cuánticas empleando detección coherente con procesamiento digital fuera de línea, tanto para señales transmitidas por fibra óptica, como para señales transmitidas en espacio libre, y se desarrolla un algoritmo ad-hoc para la detección intradina de señales BPSK ópticas con bajo número de fotones empleando un lazo de Costas digital para la etapa de sincronización. El algoritmo es validado a través de diagramas de constelación y de la comparación bit a bit de la señal de datos original contra la recuperada, permitiendo la verificación de la calidad de la señal BPSK recuperada. En los resultados del presente estudio, al emplear fibra óptica como canal de transmisión, se obtuvo un error del 0% al fotodetectar la señal con 390 fotones/bit, mientras que para 150 fotones/bit el error aumentó hasta un 15%. Por otro lado al emplear el espacio libre como canal de transmisión fue necesario aumentar hasta 39000 el número de fotones/bit de la señal recibida para lograr recuperar a la señal transmitida con un error del 18%. Most of the optical communications systems currently in operation are of the type of intensity modulation and direct detection, mostly because of its relative simplicity of operation. However, it is necessary for optical communications systems to operate either with higher spectral efficiency, and more sensitivity in the receiving stage to satisfy applications that operate with low number of photons per observation period (quantum systems). In this sense, the optical coherent detection systems have significant advantages over direct detection, for example, offline digital signal processing techniques of the post-photodetection signal, and free running local oscillator lasers can be used. This concept of receiver has coined the name of intradyne receiver, which differs from both, homodyne receiver, where the local oscillator laser ideally has the same phase and frequency as the transmitter laser, and the heterodyne concept, where the transmitter and local oscillator lasers differ in frequency by more than the signal information bandwidth. Encouraged by the possibilities of this optical detection strategy, this thesis presents a theoretical and experimental study of intradyne reception in quantum communications systems using coherent detection with offline digital processing techniques for both, signals transmitted by fiber optics, and signals transmitted in free space. An ad-hoc algorithm is developed for detecting optical intradyne BPSK signals with low number of photons using a digital Costas loop for phase synchronization. The algorithm is validated through constellation diagrams and bit by bit comparison of the original data signal against received one, allowing the verification of the quality of the recovered BPSK signal. From our measurement results, an error of 0% is obtained by photo-detecting 390 photons/bit by using optical fiber as a transmission channel, while the error increased to 15% by photodetecting 150 photons/bit. Moreover by using the free space as a transmission channel, it was necessary to increase to 39000 the number of photons/ bit of the received signal to achieve an error of 18% of the transmitted signal. | |
| CICESE | |
| 2015 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Ortiz Huerta, E.2015. Recepción cuántica intradina. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 139 pp. | |
| TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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