Presentazione di: Riccardo Collura Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Elettronica Compensatori ottici di dispersione accordabili basati sui Fiber Bragg Gratings accordati termicamente Venerdì, 16 Maggio 2008 Presentazione di: Riccardo Collura Corso di Comunicazioni Ottiche Prof. A. BUSACCA

Introduzione I compensatori accordabili della dispersione cromatica sono componenti critici per i sistemi di comunicazione ottica operanti a 40 Gb/s. Negli ultimi 10 anni c’e stata una notevole diffusione di moduli di compensazione della dispersione fissati, basati principalmente sulle DCF e più recentemente sugli FBG. Sono state proposte diverse tecnologie per compiere questa funzione (FBG, filtri etalon e interferometri Mach-Zehnder). Tra queste gli FBG sono particolarmente adatti poichè consentono una larghezza di banda del canale ben distinta e un largo range di accordo mediante un semplice accordo termico.

Reticoli di Bragg in fibra ottica FBG Consiste in una sequenza regolare di perturbazioni dell’indice di rifrazione di una fibra monomodo applicate trasversalmente all’asse della fibra stessa. Tale variazione regolare (con passo dell’ordine del μm) produce effetti di interferenza sulla luce guidata di tipo sia distruttivo che costruttivo. Ne consegue un effetto filtrante per la lunghezza d’onda di Bragg λB:

Reticoli di Bragg in fibra come compensatori di dispersione E’ possibile realizzare reticoli con proprietà dispersive variando il passo del reticolo in funzione della posizione lungo la fibra (chirped grating). Se il periodo varia lungo l’asse della fibra, allora le componenti spettrali della luce vengono riflesse in diverse parti del reticolo.

Realizzazione degli FBG Intorno alla lunghezza d’onda 240nm (UV) le fibre ottiche codrogate con Ge presentano un picco di assorbimento responsabile dell’effetto fotorefrattivo. L’esposizione del materiale ad una lunghezza d’onda opportuna induce la variazione permanente dell’indice di rifrazione. Si utilizzano sorgenti UV del tipo: - Laser ad Argon duplicato; - Laser ad eccimeri.

Compensazione accordabile della dispersione con FBG La dispersione che un chirped FBG fornisce è direttamente connessa alla sua L e alla ΔλBW. [ps/nm]

Accordo termico di un FBG Le lunghezze d’onda di Bragg dipendono dai valori locali del periodo del reticolo e dell’indice effettivo. Tali valori cambiano al variare della temperatura, in particolare al crescere della temperatura ng e Λ aumentano.

Configurazione dual-grating Una configurazione dual-grating può essere utilizzata per ottenere un range di accordo della dispersione attorno allo zero, tipicamente richiesto nelle applicazioni di compensazione accordabile della dispersione a 40Gb/s.

Dispersion Tuning Range Si è assunto dunque che il gradiente termico non è un fattore limitante. Per ogni FBG il prodotto della dispersione e della larghezza di banda del canale è costante su tutto il range di accordo.

Risultati sperimentali Compensatore a 51 canali con larghezza di banda di 40GHz, spaziatura fra i canali di 100GHz e accordabile fra -600 e 600 ps/nm. Compensatore a 33 canali con larghezza di banda di 80GHz, spaziatura fra i canali di 200GHz e accordabile fra -400 e 400 ps/nm.

Controllo della temperatura Il profilo della temperatura si ottiene usando due thermo-electric coolers (TECs). Componenti elettronici sono stati sviluppati per il controllo e il pilotaggio dei TECs Questo ha permesso ai progettisti di implementare in modo più semplice e indipendente il modulo compensatore accordabile.

Conclusioni e prospettive future La tecnologia degli FBG si adatta benissimo alla compensazione accordabile della dispersione nelle applicazioni a 40Gb/s, richiedendo un semplice gradiente di temperatura come meccanismo di accordo. Gli incrementi futuri della velocità di trasmissione dei dati richiederanno un controllo sempre più rigoroso della dispersione cromatica. Gli FBG si ben posizionano per rispondere a tale esigenza. La tecnologia ormai matura e le performance già raggiunte danno agli FBG una posizione leader per tali applicazioni. In questo contesto, per sviluppare soluzioni che permettono trasmissioni Ethernet a 100Gb, i progettisti di sistemi potranno contare sulla disponibilità di compensatori accordabili di dispersione basati sui RETICOLI di BRAGG in FIBRA.

Bibliografia Yves Painchaud, Carl Paquet and Martin Guy, “ Optical Tunable Dispersion Compensators Based on Thermally Tuned Fiber Bragg Gratings ”, OPN September 2007. TeraXion, “ FBG- based Dispersion Compensation: Present and Future Perspectives ”, March 2006, Workshop OFC 2006 Anaheim CA. Yves Painchaud, Martin Lapointe, Francois Trépanier, Richard L. Lachance, Carl Paquet and Martin Guy, “ Recent progress on FBG- based tunable dispersion compensators for 40Gb/s applications “, proceedings of OFC 07 (2007). Appunti del corso di “ Comunicazioni Ottiche ” del Prof. Alessandro Busacca, Università degli studi di Palermo, anno di corso 2007/2008. Appunti del seminario “ Tecniche di compensazione delle dispersioni in Fibra Ottica, parte prima” del Dott. Ing. Cherchi, Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni, Marzo 2008.