Erbium Doped Fiber Amplifier EDFA

1. Università degli studi di Palermo Facoltà di IngegneriaDipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle TelecomunicazioniCorso di laurea specialistica in Ingegneria Elettronica Tesina di Comunicazioni Ottiche Erbium Doped Fiber Amplifier EDFA Professore: Dott. Ing. Alessandro Busacca Allievo Salvatore De Luca

2. Caratteristiche EDFA • Supportare più di 80 canali con bit rate di 40 Gbit/s; • Monitorare il canale per garantire le funzionalità dinamiche del sistema; • Ottimizzare la risposta spettrale; • Coordinare il sincronismo tra i vari dispositivi attivi.

3. Erbium Doped Fiber • Nella fibra drogata i livelli energetici degli ioni di erbio vengono ad interagire con gli atomi di silicio del reticolo. • Ogni singolo livello, si suddivide in molti livelli adiacenti estremamente ravvicinati, dando origine a "bande" energetiche. • Le transizioni tra due bande possono riguardare due qualsiasi tra i rispettivi sottolivelli. • In tal modo la risposta del guadagno si allarga. • Si ha amplificazione ottica nella fibra drogata quando è applicata una potenza di pompa sufficiente per creare l'inversione di popolazione. • 980 nm minima rumorosità • 1480 nm massimo guadagno

4. “RED-C” VG EDFA • Potenza di uscita > 26 dBm; • Sistema di Monitoraggio Ottico dei Canali (OCM); • Diverse porte di comunicazione per collegare direttamente l’EDFA con il dispositivo ROADM; • Accesso, in condizioni critiche, a dati memorizzati in EEPROM per migliorare i percorsi ottici; • Riduzione dei tempi di transizione.

5. Monitoraggio Ottico dei Canali (OCM) • Monitorare l’uscita del nodo di rete; • Controllare la potenza di canale migliorando l’equalizzazione ; • Ottimizzare il guadagno in base al numero di canali; • Funzionamento basato su filtro sintonizzabile.

6. EDFA EDFA EDFA EDFA EDFA EDFA EDFA EDFA CONTROL SISTEM + EEPROM Calcolo delle prestazioni di un percorso ottico RX TX

7. TRANSIET SUPPRESSION • Maximum overshoot below 1dB • Setting time less than 200 µs

8. SICUREZZA APR: Automatic Power Reduction ARP: Automatic Restart Procedure

9. Hibrid Gain Control Technique IMOC 2007 • Range di potenza in ingresso maggiore (aumento del numero di canali) • Range di guadagno maggiore

10. Controllo Ottico/elettronico Controllo ottico: potenze di ingresso inferiori ad un valore di soglia Pin Controllo elettronico: potenze di ingresso maggiori del valore di soglia

11. Risultati ottico elettronico

12. Risultati

13. λs : 1544.56 nm Pout : 4.88 dBm λs : 1544.56 nm Pout : 5.22 dBm Add/drop Gain Variation Caratteristiche misura: G= 15 dB G= 15 dB 32 ch X -10 dBm/ch 1 ch X -10 dBm/ch Pin tot = 5 dBm Pin tot = -10 dBm DROP 31 ch ADD 32 ch Soglia di controllo = -14 dBm POWER VARIATION = 0.34 dBm Controllo completamente elettronico in entrambi i casi

14. λs : 1544.56 nm Pout : 4.81 dBm λs : 1544.56 nm Pout : 4.84 dBm Add/drop Gain Variation Caratteristiche misura: G= 25 dB G= 25 dB 32 ch X -20 dBm/ch 1 ch X -20 dBm/ch Pin tot = -5 dBm Pin tot = -20 dBm DROP 31 ch ADD 32 ch Soglia di controllo = -14 dBm POWER VARIATION = 0.03 dBm Controllo elettronico (ADD) Controllo ottico (DROP)

15. Conclusioni e nuovi sviluppi • Potenza di uscita > di 26 dBm; • OCM; • Scelta del percorso; • Transitorio < di 200 µs; • Massima variazione del guadagno ~0.6 dB

16. Conclusioni e nuovi sviluppi • SVANTAGGI: • necessità di utilizzare esclusivamente un laser di pompa per eccitare opportunamente le strette righe di assorbimento dell’ERBIO; • ingombro dell’amplificatore in fibra dovuto al limite di concentrazione di Erbio nella matrice vetrosa che estende la lunghezza efficace del cavo drogato; • scarsa integrazione con altri componenti ottici viste le dimensioni del cavo. NUOVI STUDI • uso di materiali organici, costituiti da molecole organiche (leganti) drogate con ioni lantanidi (Er, Nd…); • sviluppo di algoritmi in grado di calcolare l’ASE, permettendo all’EDFA di mantenere costante la potenza del segnale di uscita.