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

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.

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

“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.

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.

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

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

SICUREZZA APR: Automatic Power Reduction ARP: Automatic Restart Procedure

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

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

Risultati ottico elettronico

Risultati

Add/drop Gain Variation λs : 1544.56 nm Pout : 4.88 dBm λs : 1544.56 nm Pout : 5.22 dBm 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 ADD 32 ch DROP 31 ch Soglia di controllo = -14 dBm POWER VARIATION = 0.34 dBm Controllo completamente elettronico in entrambi i casi

Add/drop Gain Variation λs : 1544.56 nm Pout : 4.81 dBm λs : 1544.56 nm Pout : 4.84 dBm 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 ADD 32 ch DROP 31 ch Soglia di controllo = -14 dBm POWER VARIATION = 0.03 dBm Controllo elettronico (ADD) Controllo ottico (DROP)

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

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.