Contribución al estudio de la amplificación raman en fibras ópticas
- Autores: Antonio Ortiz Mora
- Directores de la Tesis: Rafael Gómez Alcalá (dir. tes.), Antonio Dengra Santa-Olalla (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Córdoba Zurita (presid.), Rut Morales Crespo (secret.), Teófilo Zamarreño García (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE D./Dª Antonio Ortiz Mora CONTRIBUCIÓN AL ESTUDIO DE LA AMPLIFICACIÓN RAMAN EN FIBRAS ÓPTICAS El resumen de la tesis para la base de datos Teseo debe ser una presentación de la tesis y tener la extensión suficiente para que quede explicado el argumento de la tesis doctoral. El formato debe facilitar la lectura y comprensión del texto a los usuarios que accedan a Teseo, debiendo diferenciarse las siguientes partes de la tesis:
1. Introducción o motivación de la tesis La utilización de los sistemas de comunicaciones basados en fibra óptica está hoy en día muy extendida y con ella es posible atender la demanda social de una mayor cantidad y rapidez en la transmisión de datos de unos puntos a otros. Dado que las fibras ópticas atenúan la luz cuando se propaga en su interior, la tecnología basada en la amplificación óptica de señales en líneas de fibra resulta en la actualidad una parte crucial en los sistemas de transmisiones de comunicaciones de gran capacidad por su alta eficacia y menor coste.
En la actualidad existen varios tipos de sistemas de amplificación óptica adaptados a las aplicaciones en telecomunicaciones con altas tasas de transmisión y largas distancias.
Es por ello de alto interés la investigación sobre estos sistemas para optimizar su funcionamiento. Uno de ellos es el basado en el efecto del Scattering Raman Estimulado (SRS) que un bombeo láser produce sobre una señal formada por pulsos de luz que porta la información. Los amplificadores ópticos basados en efecto Raman se demostraron usando láseres de estado sólido, antes incluso que los basados en el dopado de las fibras con tierras raras o algunos que utilizan tecnologías de semiconductores, pero su despliegue no ha sido tan importante hasta que recientemente no se ha dispuesto de fuentes de bombeo con diodos láseres de alta potencia.
2. Contenido de la investigación El trabajo desarrollado en esta tesis proporciona un estudio del efecto que la amplificación Raman distribuida produce sobre la dinámica de evolución de pulsos en fibras ópticas. Dicho estudio se ha realizado en dos partes. En primer lugar, se ha estudiado el origen del scattering Raman en las fibras de sílice a partir de la respuesta no lineal del medio y se analizan los efectos de la polarización de tercer orden presentes cuando se propagan campos suficientemente intensos. Utilizando la aproximación de envolvente de variación lenta SVEA, se ha desarrollado un nuevo modelo escalar que permite deducir la ecuación de propagación en la que aparecen términos dispersivos y no lineales, incluyendo el término de ganancia Raman en un sistema con bombeo en contrapropagación. En su resolución se ha empleado una técnica basada en el Método de los Momentos, a partir de la cual se han obtenido las condiciones de lanzamiento óptimas con las que se deben inyectar los pulsos para que, tras una determinada distancia de propagación, resulten completamente regenerados.
En la segunda parte, debido a la naturaleza vectorial del problema, se ha extendido el estudio mediante el desarrollo de un nuevo modelo que tiene en cuenta la birrefringencia aleatoria de las fibras convencionales utilizadas en la actualidad, así como el efecto que la dispersión por el modo de polarización PMD tiene sobre la ganancia Raman. Se han deducido las ecuaciones de propagación vectorial acopladas para las componentes de polarización de un pulso en un amplificador de fibra Raman distribuida. Para distancias habituales en los sistemas de amplificación, se han resuelto numéricamente dichas ecuaciones utilizando el método SSFM, con bombeo CW en contrapropagación y con polarizaciones iniciales arbitrarias. El estudio se ha realizado para distintas relaciones entre las longitudes típicas de amplificación y de dispersión, confirmando la validez de los resultados obtenidos por nuestro modelo en sistemas de amplificación Raman con birrefringencia aleatoria.
3. Conclusión Del resultado de este trabajo se concluye que los amplificadores de fibra Raman con ganancia distribuida pueden ser diseñados utilizando un nuevo modelo escalar de amplificación, para el cual el Método de los Momentos proporciona una forma fiable de describir la evolución de los pulsos solitónicos durante su proceso de amplificación, así como permite obtener las condiciones iniciales con las que hay que inyectar los pulsos en la fibra para que su distorsión sea la mínima posible.
De igual manera, se ha comprobado cómo a partir de la descripción vectorial de la propagación de solitones en un sistema con el empleo de la amplificación Raman distribuida en fibras con birrefringencia aleatoria, se puede asegurar la estabilidad de estos pulsos durante su propagación. Se ha confirmado que el desacoplo entre los estados de polarización de bombeo y señal permite una amplificación homogénea de los mismos, minimizando el efecto de la dependencia de la ganancia con la polarización. También nos confirma las predicciones de la aproximación escalar desarrollada a través del Método de los Momentos, mediante la cual se verifica cómo las condiciones de lanzamiento óptimas en estos sistemas de amplificación mantienen en promedio la integridad de este tipo de pulsos durante su propagación en largos recorridos de fibra.
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