L BANDI DÖNGÜ TİPİ ERBİYUM KATKILI FİBER AMPLİFİKATÖR VE ASE KAYNAĞI

1. L BANDI DÖNGÜ TİPİ ERBİYUM KATKILI FİBER AMPLİFİKATÖR VE ASE KAYNAĞI Ahmet ALTUNCU Arif BAŞGÜMÜŞ Fotonik Araştırma Laboratuvarı mf.dumlupinar.edu.tr/~fotonik Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği, KÜTAHYA Aralık 2005

2. SMF zayıflama eğrisi Kızılötesi Görülebilir “O” Bandı ~ 1270-1350 nm “E” Bandı ~ 1370 - 1440 nm 700 900 1100 1300 1500 1700 nm “S” Bandı ~ 1470 - 1500 nm “C” Bandı ~ 1530 - 1565 nm “L” Bandı ~ 1570 - 1610 nm Tek Modlu Fiberde (SMF) İletim Bandları Şekil 1. Işık Spektrumu Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

3. İletim Bandlarının Kanal Kapasiteleri DWDM Kanal Aralıkları Tablo 1. Kanal Kapasiteleri *1311 nm altındaki iki dalgaboyu şu anda sağlanamıyor. ** Bu bandda ticari olarak sağlanabilen amplifikatör mevcut değil. *** Teorik kanal sayısı Standartlar : DWDM : ITU G.694.1 CWDM : ITU G.694.2 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

4. L Band EDFA’da Optik Sinyal Amplifikasyonunun Karakteristikleri • Temel karakteristikler : • L bandında düşük popülasyon tersbirikimi : ~ % 40 • C bandında : > % 70 • Daha uzun erbiyum katkılı fiber gereksinimi : 50 ~ 100 m • C bandında : 5 ~ 10 m • Daha yüksek pompalama gücü : 100 ~ 200 mW • C bandında: 50 ~ 100 mW • Pompa dönüşüm verimini (PCE) artırmak için kullanılan özel teknikler : • L-EDFA’ya C bandı çekirdek sinyal enjeksiyonu • C bandındaki geri yönlü ASE’nin L-EDFA’ya yeniden uygulanması • L bandı sinyal için çift geçişli veya üç geçişli konfigürasyon kullanılması • Döngü tipi L-EDFA konfigürasyonu kullanılması Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

5. Simülasyon Sonuçları (a) Kazanç Spektrumu (b) Gürültü Faktörü Spektrumu Şekil 3. 980 nm’de çift yönlü pompalanan bir EDFA’da kazanç ve gürültü faktörü spektrumlarının fiber uzunluğu ile değişimi. (Pp = 2x 150 mW, Psig = -30 dBm, 1520-1635 nm arasında 100 WDM kanal varsayılmaktadır.) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

6. Metro-12 EDF Parametreleri (a) Tablo 2. Metro-12 erbiyum katkılı fiber parametreleri (b) Şekil 2. Metro-12 EDF için absorplama ve emisyon spektrumu a) 980 nm pompalama bandı için absorplama spektrumu b) 1480 nm pompalama ve 1550 nm sinyal bandları için absorplama ve emisyon spektrumu. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

7. L Bandı Döngü Tipi EDFA Şekil4. Çift yönlü pompalamalı ve çekirdek sinyal uygulanan L bandı döngü tipi EDFA Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

8. Çekirdek Sinyal Enjeksiyonunun Etkileri Şekil 5. İleri yönde pompalanan L-Bandı EDFA’da geri yönlü ASE spektrumunun çekirdek sinyal dalgaboyu ile değişimi. Üstteki şekil : Çekirdek sinyal uygulanmadan elde edilen geri yönlü ASE spektrumu. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

9. L Bandı Döngü Tipi EDFA Deneysel Sonuçları-1 Şekil 6. Klasik ve döngü tipi L-EDFA konfigürasyonları için kazanç ve gürültü faktörünün toplam pompa gücü ile değişimi. (Psig.in = -30 dBm, sig = 1585 nm) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

10. L Bandı Döngü Tipi EDFA Deneysel Sonuçları-2 Şekil 7. Klasik ve döngü tipi L-EDFA konfigürasyonları için kazanç ve gürültü faktörünün sinyal dalgaboyu ile değişimi.(Psig.in = -30 dBm, Pp.tot = 205.6 mW) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

11. L Bandı Döngü Tipi EDFA Deneysel Sonuçları-3 Şekil 8. Klasik ve döngü tipi L-EDFA konfigürasyonları için kazanç ve gürültü faktörünün giriş sinyal gücü ile değişimi. (sig = 1585 nm, Pp.tot = 205.6 mW) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

12. ASE (Amplified Spontaneous Emission) Işık Kaynakları • Performans Kriterleri : • Genişband çalışabilme • Yüksek çıkış gücü • Düşük spektral dalgalanma • Kısa koherens uzunluğu • Uzun dönemde kararlılık • Uygulama Alanları : • DWDM komponent ve EDFA karakterizasyonu • Spektrum dilimlenmiş WDM kaynak • Fiber optik jiraskop • Optik sensör sistemleri • Düşük koherensli tomografi Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

13. Band Seçilebilir Genişband Döngü Tipi ASE Kaynağı Şekil 9. Band seçilebilir genişband döngü tipi ASE kaynağı Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

14. Klasik Çift Geçişli Geniş Band ASE Kaynak Konfigürasyonları Şekil 10. Geniş band fiber yansıtıcılı klasik çift yönlü pompalamalı çift geçişli ASE kaynağı. Şekil 11. C bandı fiber Bragg ızgarası yansıtıcılı klasik çift yönlü pompalamalı çift geçişli ASE kaynağı. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

15. Band Seçilebilir Döngü Tipi ASE Kaynağı Deneysel Sonuçları-1 Şekil 12. Döngü tipi ASE kaynakta çıkış ASE spektrumunun çekirdek sinyal gücü ile değişimi. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

16. Band Seçilebilir Döngü Tipi ASE Kaynağı Deneysel Sonuçları-2 Şekil 13. Farklı ASE kaynak konfigürasyonları için ölçülen çıkış ASE spektrumları. a) Çekirdek sinyalsiz döngü ASE kaynağı b) Çekirdek sinyal ile döngü ASE kaynağı c) C bandı FBG yansıtıcılı klasik çift yönlü ASE kaynağı d) Genişband fiber yansıtıcılı klasik çift yönlü ASE kaynağı (optimize edilmiş yansıma oranı ile) (Tüm deneylerde Pp.tot = 230.6 mW) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

17. Band Seçilebilir Döngü Tipi ASE Kaynağı Deneysel Sonuçları-3 Şekil 14. Döngü tipi ASE kaynakta -10 dB çizgi genişliği ve ortalama dalgaboyunun çekirdek sinyal gücü ile değişimi. (Pp.tot = 230.6 mW) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

18. Band Seçilebilir Döngü Tipi ASE Kaynağı Deneysel Sonuçları-4 Tablo3. Döngü tipi ASE kaynak ve klasik çift geçişli (DP) ASE kaynak konfigürasyonlarının kıyaslanması Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

19. Sonuçlar • Döngü tipi L bandı EDFA’da : • C bandı çekirdek sinyal enjeksiyonu, geri yönlü C bandı ASE’de önemli ölçüde azalmaya neden olmaktadır. Maksimum azalma, 1540-1560 nm çekirdek sinyal dalgaboyu aralığında ve -15 dBm ‘den daha yüksek çekirdek sinyal güçleri için gerçekleşmektedir. • L bandı EDFA’da döngü konfigürasyonu ve C bandı çekirdek sinyali kullanılarak klasik L-EDFA tasarımına göre 1585 nm’de, 9.5 dB kazanç artışı ve 2.6 dB gürültü faktörü artışı elde edilmiştir. • Döngü tipi genişband ASE kaynağı’nda : • -12 dBm ‘den daha düşük, -12 dBm ile -3 dBm arası ve -3 dBm’den daha yüksek çekirdek sinyal güçleri için sırasıyla band seçilebilir C, C+L veya L bandı çalışma modları elde edilmiştir. • C+L bandında yüksek bandgenişliği (~ 85 nm), yüksek çıkış gücü (~ +10.5 dBm) ve düşük güç salınımı (7.6 dB) elde edilmiştir. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş, Dumlupınar Üniversitesi

20. Teşekkürler