Università degli studi di Pisa Realizzazione di un Oscilloscopio a campionamento ottico basato su FWM in fibra per segnali ultra-veloci Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Candidato: Daniele Porciani Relatori: Prof. Filippo Giannetti Prof. Marco Luise Ing. Antonella Bogoni

Sommario Motivazioni del campionamento otticoMotivazioni del campionamento ottico Principio della tecnica di campionamento ottico impiegataPrincipio della tecnica di campionamento ottico impiegata Verifica dellefficacia della tecnica di campionamento otticoVerifica dellefficacia della tecnica di campionamento ottico Campionamento di treni dimpulsi fino ad 80GHzCampionamento di treni dimpulsi fino ad 80GHz

Motivazioni Perché effettuare un campionamento ad alta risoluzione a livello ottico? Progettazione, caratterizzazione, monitoraggio ed ottimizzazione di sistemi di trasmissione ad alta bit rate (OTDM) Progettazione, caratterizzazione, monitoraggio ed ottimizzazione di sistemi di trasmissione ad alta bit rate (OTDM) Risoluzione temporale limitata degli oscilloscopi commercialiRisoluzione temporale limitata degli oscilloscopi commerciali Caratterizzazione delle dinamiche ultra-veloci nei dispositivi ottici non lineari (es.: SOA) Caratterizzazione delle dinamiche ultra-veloci nei dispositivi ottici non lineari (es.: SOA)

Principio del campionatore delloscilloscopio x(t) (α < 1) In un campionamento reale: Sampling accuracy P(t) t0t0 P(t 0 ) fsfs fxfx B f t F X(f) X(t) f s 2B Nyquist S(t) ~ x(t) 1/f s

Four-Wave Mixing (FWM) V K 2 P 2 S(t) P FWM S(t) P HNLF

FWM Optical Sampler (FOS) CW MLFL Modulator Pattern Generator PC HNLF Delay line BAND-PASS FILTER Coupler Power Meter L = 495m γ = 10 D = 0,3 ps/(nm·km) 10GHz Sampling Signal … …

Campionamento di impulsi ultra-corti MLFL HNLF Coupler CW PC HNLF Coupler Delay line Coupler HNLF Power Meter Compression Block λ ML =1547nm λ CW =1541.5nm EDFA PC Wavelength conversion Optical Filter EDFA AC PC T ML =2.8psec T s =0.17psec autocorrelation

Spettro supercontinuo Chirp ad alta frequenza in sorgenti dimpulsi ML compresse Generazione di spettro supercontinuo Gli spettri relativi al segnale dati e al segnale di campionamento devono essere separati in lunghezza donda per avere una corretta generazione del FWM filter T 0.35ps

Risultati FOS autocorrelation trace Commercial autocorrelator trace AUTOCORRELATION Autocorrelation traces Sampled signal

Campionamento ottico – impulsi a 80 GHz MLFL MUX 10-80GHZ 10GHz 80 Gpbs OTDM Signal FOS FOS autocorrelation trace Commercial autocorrelator trace AUTOCORRELATION Sampled signal

Conclusioni La tecnica di campionamento ottico basata sul FWM è stata verificata con esito positivo La tecnica di campionamento ottico basata sul FWM è stata verificata con esito positivo E stato effettuato il campionamento ottico di treni dimpulsi fino a 80 GHz con successo E stato effettuato il campionamento ottico di treni dimpulsi fino a 80 GHz con successo I risultati sono stati verificati tramite un confronto con le tracce di un autocorrelatore commerciale I risultati sono stati verificati tramite un confronto con le tracce di un autocorrelatore commerciale Sono stati individuati alcuni limiti della tecnica Sono stati individuati alcuni limiti della tecnica Work-in-progress: Escogitare una soluzione ottima per campionare i segnali nellintera banda C

Lattività di tesi presentata è stata svolta presso il Laboratorio Nazionale di Reti Fotoniche, Pisa - Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni