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Título: Uma contribuição ao modelamento analítico em amplificadores Raman
Autor(es): Cani, Shirley Peroni Neves
Orientador: Segatto, Marcelo Eduardo Vieira
Coorientador: Pontes, Maria José
Data do documento: 14-Ago-2007
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Os atuais avanços na fabricação de lasers de alta potência e da tecnologia WDM despertaram o interesse em investir em amplificadores ópticos com banda larga, como os amplificadores Raman. A amplificação dos sinais em amplificadores Raman ocorre devido ao efeito não linear que surge nas transmissões de sinais em fibras ópticas, conhecido como espalhamento estimulado de Raman. Os amplificadores Raman apresentam uma amplificação distribuída, pois a transferência de energia ocorre ao longo de todo o comprimento do enlace. Um dos maiores desafios quando se trata de amplificadores Raman com multi-bombeios é conseguir ajustar o ganho e o ripple desejados em uma banda larga de sinais. Esta otimização é condicionada ao correto conjunto de bombeios, seus comprimentos de onda e suas potências, que é estabelecido ao sistema. Alguns métodos de otimização do ganho já foram propostos em trabalhos anteriores e grande parte deles recorre à solução numérica das equações acopladas que descrevem a evolução das potências em amplificadores Raman. Este trabalho desenvolve um modelo analítico com equações que descrevem a evolução das potências e conseqüentemente do ganho dos sinais propagantes em amplificadores Raman multi-bombeios e multi-sinais. O modelo analítico inclui a interação, devido ao efeito Raman, entre todos os comprimentos de onda propagantes e os efeitos de polarização, desconsiderando em sua formulação os efeitos de ruído de emissão espontânea amplificada e do espalhamento elástico da luz (espalhamento de Rayleigh). O modelo proposto é validado comparando os resultados analíticos com resultados obtidos através de soluções numéricas e com dados experimentais, considerando diversas configurações do amplificador. Os testes comparativos mostram que o modelo analítico desenvolvido neste trabalho é uma ferramenta bastante rápida e confiável que pode ser utilizada para projetar amplificadores Raman multi-sinais e multibombeios.
The recent advances in high power laser and WDM technologies have contributed to the increasing interest in broadband optical Raman amplifiers. The amplification of signals in such amplifiers occurs due to the stimulated Raman scattering nonlinear effect that occurs along the propagation of pumps and signals in an optical fiber link. The Raman amplifier can be implemented over the entire transmission fiber link, known as distributed Raman amplifier, or over a smaller fiber link in series with the transmission fiber, known as lumped Raman amplifier. One of the challenges in Raman amplifiers is to set the pump power and wavelengths to obtain a desired gain and ripple in a determined signal band. Some methods of optimization have already been proposed, and most of them resort to numerical solutions. This work describes the development of an analytical model of power evolution and signal gain in multi-pumps and multi-signals Raman amplifiers. The analytical model includes in its formulation the Raman interaction among all the frequencies and the polarization effects. Amplified spontaneous emission noise effects and elastic scattering of the light are neglected in the analytical model. The analytical model proposed is validated comparing analytical results with those obtained by numerical solution and experimental data, with a vast combination of input parameters. The comparisons have showed that the analytical model is a reliable and fast tool to design multi-pumps and multi-signal Raman amplifiers.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4112
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