Caratterizzazione e compensazione degli effetti di dispersione cromatica in sottosistemi OTDM ad altissima capacità

La necessità di realizzare sistemi di comunicazione ottica di bit-rate sempre più elevato ha il suo maggior limite nella generazione di impulsi ultracorti, ovvero di durata inferiore al picosecondo. Impulsi di tale durata trovano applicazione, ad esempio, anche nella realizzazione di trasmissioni a multiplazione nel tempo o OTDM (Optical Time Division Multiplexing) ad elevato bit-rate.
Utilizzando laser Mode-locked è stato possibile ottenere impulsi della lunghezza desiderata, ma il segnale si deteriora molto rapidamente a causa degli effetti della fibra come la dispersione cromatica e quella di polarizzazione e altri effetti non lineari.
Se l’effetto della fibra in sistemi di questo genere è noto, non lo è quello di altri sottosistemi utilizzati, come gli amplificatori ottici ed in particolare gli EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier).
Trattandosi di impulsi ultra corti, il loro contributo ad un eventuale allargamento dell’impulso non può essere certamente trascurato, come accade in casi più comuni.
Questa tesi, realizzata presso il CNIT (Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni), si propone di realizzare una completa caratterizzazione degli EDFA e, in questo contesto, di valutare gli effetti che maggiormente ne limitano il corretto funzionamento; quando possibile, gli effetti non desiderati sono stati attenuati mediante una opportuna compensazione.
Dopo una breve trattazione nel primo capitolo dei principi fondamentali dell’amplificazione ottica e del modello matematico impiegato per studiare il funzionamento dell’EDFA, segue un’analisi dei principali effetti della fibra e delle loro cause.
Nel caso di amplificatori ottici, la misura di questi fenomeni può rivelarsi problematica. Infatti, anche se l’effetto in trasmissioni ad alto bit-rate potrebbe non essere trascurabile, la modesta lunghezza della fibra potrebbe non essere sufficiente per realizzare le misure necessarie in modo opportuno. Per questo motivo è stato necessario scegliere opportunamente le tecniche di misura da utilizzare.
Le prime misure realizzate sugli EDFA sono finalizzate a capire se il contributo di nonlinearità nella propagazione dell’impulso nell’amplificatore possa essere trascurato; utilizzando un campionatore ottico a larga banda in grado di rilevare eventuali distorsioni dell’impulso dovuto alle nonlinearità, è possibile osservare che, effettivamente, fenomeni non lineari come il SPM o il XPM sono poco evidenti. Tuttavia, successivamente, con ulteriori ed opportune misure, si è riscontrato un importante contributo di FWM, da cui si deduce l’importanza della nonlinearità anche nel caso sotto esame.