Diseño y caracterización de dispositivos codificadores y decodificadores para sistemas OCDMA Coherentes

Abstract

[EN] In this thesis we propose the design and characterization of advanced optical de- vices used in coherent direct sequence optical en/decoding, also called temporal phase en/decoding, based on SSFBGs (Super-Structured Fiber Bragg Grating). The aim of this thesis is to enhance the overall performance of the proposed devi- ces used in optical en/decoding and their characteristics, such as: insertion losses and reflectivity, spectral bandwidth, spectral efficiency and chromatic dispersion present in the optical fiber used in the Telecommunication network. To achieve this goal, modifications in the design and fabrication process were pro- posed. Additionally, encoder and decoder integrated devices based on (Silicon On Insu- lator technology), were presented. The design of the integrated devices is based on unit cells, which are composed of directional couplers, delay lines and thermo- optical heaters. The use of thermo-optical structures enables the code to be tuned. The characteristics of the devices, along with the most important related parame- ters were defined accurately for both technologies. Furthermore, a mathematical model was developed for the encoding and decoding process ,and the results of simulations are shown. The experimental encoding and decoding process was carried out using SSFBGS devices, and hybrid experiments were also performed using integrated devices with SSFBGs, demonstrating that all the technologies are completely compatible. Finally, a characterization methodology based on optical single side band was deve- loped in order to achieve complete frequency characterization (modulus and phase) of the optical devices proposed, leading to the recovery of the impulse response.

[ES] En este trabajo se propone el diseño y caracterización de dispositivos ópticos avanzados para aplicaciones de codificación óptica en secuencia directa coherente, también denominada codificación temporal en fase, basados en SSFBGs (Super- Structured Fiber Bragg Grating). El objetivo de la tesis es mejorar el comportamiento general de los dispositivos propuestos para la codificación óptica y el de sus características, como lo son: pér- didas de inserción y reflectividad, ancho de banda de los dispositivos, eficiencia espectral y finalmente el comportamiento frente a la dispersión cromática presente en la fibra óptica utilizada en la red de telecomunicaciones. Para alcanzar dicho objetivo se proponen modificaciones en el proceso de diseño y fabricación de los dispositivos basados en fibra. Adicionalmente, se presenta la implementación de estos dispositivos codificadores y decodificadores en tecnología integrada basada en silicio (SOI, Silicon on Insu- lator), cuyo diseño está basado en celdas unitarias compuestas por acopladores direccionales, líneas de retardo y desfasadores termo-ópticos, que permite la sin- tonización de los códigos. Para ambas tecnologías se definen con precisión los dispositivos necesarios y sus parámetros más importantes, se desarrolla el modelo teórico matemático y se mues- tran los resultados de simulación del proceso de codificación y decodificación. Diferentes montajes experimentales son llevados a cabo para verificar el proceso de codificación y decodificación para los dispositivos en fibra; así como la verificación conjunta de dispositivos integrados y SSFBGs, presentando la total compatibili- dad entre las tecnologías. Para finalizar, se desarrolla una metodología basada en la modulación en banda lateral única, para la caracterización frecuencial completa (módulo y fase) de los dispositivos bajo estudio, permitiendo la recuperaicón de su respuesta impulsiva.

[CA] En aquest treball es proposa el disseny i caracterització de dispositius òptics ava- nçats basats en SSFBGs (Super-Structured Fiber Bragg Grating) per a aplicacions de codificació òptica en seq üència directa coherent, també anomenada codificació temporal en fase. L'objectiu de la tesi és millorar el comportament general dels dispositius propo- sats per a la codificació òptica i les seves característiques com pèrdues d'inserció i reflectivitat, amplada de banda dels dispositius, eficiència espectral i finalment el comportament davant la dispersió cromàtica present en la fibra òptica utilitzada en la xarxa de telecomunicacions. Per assolir aquest objectiu es proposen modificacions en el procés de disseny i fa- bricació dels dispositius basats en fibra. Addicionalment, es presenta la implementació d'aquests dispositius codificadors i descodificadors en tecnologia integrada basada en silici (SOI, Silicon on Insulator). El disseny està basat en celáles unitàries compostes per acobladors direccionals, lí- nies de retard i desfasadors termo-òptics, que permeten la sintonització dels codis. Per a ambdues tecnologies es defineixen amb precisió els dispositius necessaris i els seus paràmetres més importants. També es desenvolupa el model teòric matemàtic i es mostren els resultats de simulació del procés de codificació i descodificació. Així mateix, per a verificar el procés de codificació i descodificació dels disposi- tius en fibra, a més de la verificació conjunta de dispositius integrats i SSFBGs, s'utilitzen diferents muntatges experimentals. Així doncs es presenta la total com- patibilitat entre les tecnologies. Per finalitzar, es desenvolupa una metodologia basada en la modulació en banda lateral única per a la caracterització freqüencial completa (mòdul i fase) dels dis- positius baix estudi. D'aquesta manera es permet la recuperació de la seva resposta a l'impuls.