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
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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:
B  2neff 
Reticoli di Bragg in fibra come
compensatori di dispersione
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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.
t g 
2n g L
c
D
t g
BW
[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
TuningRang e   Dmax  Dmin

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.
Dmin  Dmax
Dmax 
bw  Rbw 


ch  Rch 
2n g L
cbw
1
2m
 Rbw 

f  
 Rch 
1
2m
2n g L 
bw 
1  f 

TuningRang e  
cbw 
ch 
Risultati sperimentali
Compensatore a 51
33 canali con larghezza di banda di 40GHz,
80GHz, spaziatura
fra i canali di 100GHz
200GHz e accordabile fra -600
-400 e 600
400 ps/nm.
Controllo della temperatura
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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
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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
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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.