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Studio per l'ottimizzazione di amplificatori ottici a semiconduttore (SOA)

Informazioni tesi

  Autore: Emmanuele Tordelli
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2001-02
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Mario Capizzi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 114

Nei sistemi ottici di trasmissione dati un segnale che viaggia attraverso una fibra ottica si attenua e viene distorto. E' quindi necessario amplificare e rigenerare periodicamente il segnale stesso tramite dispositivi opportuni.
Due tipi di amplificatori ottici sono attualmente utilizzati nelle reti fotoniche: gli EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) e i SOA (Semiconductor Optical Amplifier).
La struttura dei SOA è del tutto simile a quella dei laser a semiconduttore, le cui faccette però sono trattate con strati di materiale antiriflettente in modo da impedire la retroazione. Essi rappresentano una valida alternativa agli EDFA in molte applicazioni e godono di proprietà lineari e non lineari che li rendono assai vantaggiosi.
La tesi è organizzata come segue: viene prima illustrato un panorama generale sullo stato attuale delle reti fotoniche e sull'utilizzo che avranno i SOA per l'amplificazione e l'elaborazione dei segnali. Di seguito sono descritte le caratteristiche fisiche, la struttura dei SOA e i parametri in base ai quali si può stabilire la loro qualità. Vengono successivamente mostrati i risultati sperimentali ottenuti durante la caratterizzazione di diversi SOA prodotti da Optospeed (OS), la metodologia della misura ed un ''software'', sviluppato nell'ambito della preparazione della tesi, che permette di rendere l'acquisizione dei dati altamente ripetibile e accurata. I parametri in base ai quali sono stati studiati gli amplificatori ottici sono: la corrente di alimentazione, la temperatura dell'ambiente circostante, la potenza, la lunghezza d'onda e la polarizzazione del segnale incidente.
I risultati ottenuti sono analizzati in modo da evidenziare le diversità che sorgono tra i diversi dispositivi, al variare dei parametri strutturali e le condizioni dell'ambiente circostante.
Viene posta particolare attenzione nell'analisi della reazione degli amplificatori alla polarizzazione dei segnali e sono discussi gli spettri di ASE (Amplified Spontaneous Emission) che mostrano quale può essere l'influenza dell'assemblaggio di un dispositivo sulla qualità finale del prodotto.
Infine viene illustrato uno studio volto alla progettazione di un nuovo amplificatore ottico a semiconduttori con struttura a pozzi quantici.
Esso rappresenta un primo passo di OS verso la realizzazione di un nuovo dispositivo con caratteristiche migliori delle attuali.

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Introduzione Nei sistemi ottici di trasmissione dati un segnale che viaggia attraverso una fi- bra ottica si attenua e viene distorto. E’ quindi necessario amplificare e rigenerare periodicamente il segnale stesso tramite dispositivi opportuni. Gli amplificatori ottici hanno percio` ricoperto un ruolo cruciale nelle reti fotoniche permettendo negli ultimi dieci anni un’accelerazione senza precedenti dello sviluppo del mon- do delle telecomunicazioni. Essi hanno permesso la trasmissione di dati in modo veloce ed economico e hanno contribuito in modo significativo allo sviluppo di In- ternet. In particolare, gli amplificatori a fibra drogata con erbio (”Erbium Doped Fiber Amplifier” EDFA), insieme allo sviluppo di opportuni filtri spettrali, hanno consentito lo sviluppo dei cosiddetti sistemi a multiplazione di lunghezza d’onda (”Wavelength Division Multiplexing”, WDM) che permettono la trasmissione di molti canali su ogni singola fibra, utilizzando una lunghezza d’onda per ognuno di essi, innescando cos`ı un processo di crescita esponenziale del traffico dati. Oltre allo sfruttamento di piu` lunghezze d’onda per fibra, i sistemi di trasmis- sione hanno aumentato anche la quantita` di informazioni trasmessa per singolo canale, attualmente vengono dispiegati sistemi aventi velocita` di cifra per singolo canale di 10 Gb/s. Il prossimo obbiettivo sara` quello dei sistemi a 40 Gb/s ed e` possibile che venga raggiunto a partire dal 2003. Oltre ad essere trasmesso un segnale deve anche essere elaborato nei nodi di 1

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Parole chiave

laser
ottica
telecomunicazioni
semiconduttori
fibre ottiche
amplificatori ottici
fisica dei semiconduttori
reti fotoniche
amplificatori ottici a semiconduttore

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