Università degli studi di Pisa

“Realizzazione di un Oscilloscopio a campionamento

ottico basato su FWM in fibra per segnali ultra-veloci”

Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

Candidato:Daniele Porciani

Relatori:Prof. Filippo GiannettiProf. Marco LuiseIng. Antonella Bogoni

Sommario• Motivazioni del campionamento otticoMotivazioni del campionamento ottico

• Principio della tecnica di campionamento ottico Principio della tecnica di campionamento ottico impiegataimpiegata

• Verifica dell’efficacia della tecnica di Verifica dell’efficacia della tecnica di campionamento otticocampionamento ottico

• Campionamento di treni d’impulsi fino ad 80GHzCampionamento di treni d’impulsi fino ad 80GHz

MotivazioniPerché effettuare un campionamento Perché effettuare un campionamento

ad alta risoluzione a livello ottico?ad alta risoluzione a livello ottico?

• Progettazione, caratterizzazione, Progettazione, caratterizzazione, monitoraggiomonitoraggio ed ed ottimizzazione di sistemi di trasmissione ad alta bit rate (OTDM)ottimizzazione di sistemi di trasmissione ad alta bit rate (OTDM)

•Risoluzione temporale limitata degli oscilloscopi commercialiRisoluzione temporale limitata degli oscilloscopi commerciali

• Caratterizzazione delle dinamiche ultra-veloci nei dispositivi Caratterizzazione delle dinamiche ultra-veloci nei dispositivi ottici non lineari (es.: SOA)ottici non lineari (es.: SOA)

Principio del campionatore dell’oscilloscopio

x(t)

x(t)=x( t) (α < 1)

In un campionamento reale: Sampling accuracySampling accuracy

s1/f

0 0s 0

1P(t )- P(t)S(t-t )dt =

f

P(t)

t0

P(t0)

fs

fx B

f

t

FFX(f)

X(t)

fs ≥ 2B

Nyquist

S(t)

~x(t)

1/fs

Four-Wave Mixing (FWM)

V ≡ K2P2S(t)P

FWM

S(t)

S(t)

PHNLF

FWM Optical Sampler (FOS)

CW

MLFL

Modulator

Modulator

PatternGenerator

PC

HNLF

Delayline

BAND-PASSFILTER

Coupler

PowerMeter L = 495m

γ = 10D = 0,3 ps/(nm·km)

10GHz Sampling Signal10GHz Sampling Signal“…10101010…”

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-150 -100 -50 0 50 100 150Time [psec]

[a.u

.]

Optical sampled trace

Oscilloscope trace

Campionamento di impulsi ultra-corti

MLFL

HNLF

Coupler

CW

PC

HNLF

Coupler

Delayline

Coupler

HNLF

PowerMeter

Compression Block

λML=1547nm

λCW=1541.5nm

EDFA

PC

Wavelength conversion

Optical Filter

EDFA

EDFA

ACPC

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

-6 -4 -2 0 2 4 6Time [psec]

Ampl

itude

[a.u

.]TML=2.8psec

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

-6 -4 -2 0 2 4 6

Time [psec]

Ampli

tude

[a.u.

]

Ts=0.17psec

autocorrelationautocorrelation

Spettro supercontinuoChirp ad alta frequenza in sorgenti d’impulsi ML compresse

Generazione di spettro supercontinuo

Gli spettri relativi al segnale dati e al segnale di campionamento devono essere separati in lunghezza d’onda per avere una corretta generazione del FWM

filter0

0,5

1

6 7 8 9

time[ps]

a.u. T0.35ps

Risultati

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 20 30 40 50 60

time[ps]

a.u

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 100 200 300

time[ps]

a.u

.

FOS autocorrelation trace

Commercial autocorrelator trace

AUTOCORRELATION

Autocorrelation traces

Sampled signal

Campionamento ottico – impulsi a 80 GHz

MLFLMUX

10-80GHZ10GHz 80 Gpbs OTDM

Signal

FOS

FOS autocorrelation trace

Commercial autocorrelator trace0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100

time[ps]

a.u

45 50 55 60

time[ps]

AUTOCORRELATION

Sampled signal

Conclusioni• La tecnica di campionamento ottico basata sul FWM è stata La tecnica di campionamento ottico basata sul FWM è stata verificata con esito positivoverificata con esito positivo

• E’ stato effettuato il campionamento ottico di treni d’impulsi E’ stato effettuato il campionamento ottico di treni d’impulsi fino a 80 GHz con successofino a 80 GHz con successo

• I risultati sono stati verificati tramite un confronto con le tracce di un I risultati sono stati verificati tramite un confronto con le tracce di un autocorrelatore commercialeautocorrelatore commerciale

• Sono stati individuati alcuni limiti della tecnicaSono stati individuati alcuni limiti della tecnica

Work-in-progressWork-in-progress: :

Escogitare una soluzione ottima per Escogitare una soluzione ottima per campionare i segnali nell’intera banda Ccampionare i segnali nell’intera banda C

L’attività di tesi presentata è stata svolta presso il Laboratorio

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