Author(s):
Neto, Berta Maria Barbosa 
Date: 2005
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/2613
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Física aplicada; Redes de Bragg; Fibras ópticas; Transmissão de calor; Transmissão óptica
Description
O presente trabalho centra-se no uso de redes de Bragg gravadas em fibra
óptica como compensadores dinamicamente ajustáveis da dispersão
cromática. A sintonia da dispersão é obtida pela aplicação de gradientes de
temperatura às extremidades da rede.
A tese inicia-se com um estudo da propagação de sinais em fibra óptica
padrão, salientando o papel assumido pela dispersão cromática de primeira e
segunda ordem no desempenho de sistemas ópticos com elevado ritmo de
transmissão (10 Gb/s ou superiores). São também discutidos de forma
qualitativa e quantitativa, os efeitos produzidos pela temperatura na alteração
da dispersão cromática da fibra usada para transporte, assim como as suas
implicações na transmissão de sinais a 40 Gb/s.
Em seguida, apresenta-se uma revisão teórica das redes de Bragg gravadas
em fibra óptica (FBG), sendo descritas as características mais relevantes de
diferentes tipos de rede, tais como as redes uniformes, apodizadas e de
período variável (CFBG). Para estas últimas é enfatizada a sua utilização
como compensadores dinâmicos da dispersão cromática termicamente
sintonizáveis.
Foi sugerido um compensador dinamicamente ajustável, baseado na aplicação
de gradientes térmicos a redes CFBG, tendo-se introduzido um modelo para a
descrição dos processos de transferência de calor entre a fibra e o exterior de
modo a obter uma distribuição espacial de temperatura. Assim sendo,
prossegue-se com uma exposição analítica conducente à determinação da
dispersão da rede para qualquer distribuição de temperatura. O compensador
foi seguidamente implementado experimentalmente.
Finalmente, após a caracterização do compensador, avalia-se o desempenho
de um sistema de comunicações ópticas a 10 Gb/s onde foi incluído o
compensador, apresentando as principais conclusões e apontando direcções
para trabalho futuro.
ABSTRACT: The present work concerns the use of fibre Bragg gratings (FBG) as tuneable
chromatic dispersion compensators. The tunability is achieved by applying
temperature gradients to the grating.
Firstly, a study of signal propagation in standard single mode fibre (SMF) is
drawn, enhancing the relevance of chromatic dispersion and dispersion slope
on the performance of high bit rate optical communications systems (10 Gb/s or
higher). The effects of temperature on the overall chromatic dispersion are also
discussed in terms of quality and quantity as well as their consequences on the
propagation signals at 40 Gb/s.
We then proceed to present a theoretical summary of FBG. We furthermore
describe the principal features of several kinds of FBG, such as uniform
gratings, apodized gratings and the chirped gratings (CFBG) and we
emphasize the use of the latter as a tuneable chromatic dispersion
compensator by applying temperature gradients.
Relying on the above mentioned studies, the developed dispersion
compensator is presented. A model that describes the heat exchanges
between the fibre and the environment is introduced in order to obtain a spatial
temperature distribution. We also derived an analytical way to quantify the
chromatic dispersion and dispersion slope for any temperature distribution
along the grating. The compensator was then implemented experimentally.
Finally, we appraised the performance of a 10 Gb/s optical fibre communication
system where the dispersion compensator was included and drew the major
conclusions pointing out new issues for further work. Mestrado em Física Aplicada
