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Title in Portuguese: Estudo dos interferômetros de Mach-Zehnder e de Sagnac de fibras ópticas tradicionais e de cristal fotônico na geração de portas lógicas ópticas
Author: Sales, Juscelino Chaves
Advisor(s): Sombra, Antônio Sérgio Bezerra
Keywords: Teleinformática
Comunicações ópticas
Interferômetro
Portas lógicas
Fibras de cristal
Crystal photonic fiber
Traditional fiber
Gates logical
Issue Date: 5-Dec-2017
Citation: SALES, J. C. Estudo dos interferômetros de Mach-Zehnder e de Sagnac de fibras ópticas tradicionais e de cristal fotônico na geração de portas lógicas ópticas. 2017. 159 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho de Tese, foram investigadas características de operação de dois dispositivos ópticos, o interferômetro de Mach-Zehnder (MZI) e o interferômetro de Sagnac (NOLM). São apresentados estudos de simulação numérica de propagação e chaveamento de pulsos ultracurtos em um MZI constituído de acopladores e fibra de cristal fotônico, como também em um NOLM constituído de acoplador e fibra tradicional (convencional). Na análise dos dispositivos investigamos as propriedades da propagação de pulsos de luz na forma de sólitons como também a geração de portas lógicas e funções lógicas. Baseado na óptica não- linear foram propagados pulsos ultracurtos, de duração de 100 fs no MZI e de 10 ps no NOLM. Investigamos primeiramente uma configuração do MZI onde fizemos uma análise física do dispositivo analisando a transmissão, taxa de extinção, crosstalk e fator de compressão colocando um perfil de não linearidade em um dos braços do MZI utilizando chaveamento On-Off, em que os efeitos não lineares de alta ordem (GVD, Self-Steepening, Raman, Dispersão do Acoplamento) foram considerados na Equação Nonlinear Generalizada de Schrödinger. Em segundo plano investigamos o interferômetro de Sagnac em fibra convencional sem utilizar os efeitos de alta ordem e utilizando modulação PAM-ASK. A investigação foi realizada, através de simulações numéricas computacionais através do software baseado em MatLab, utilizando-se do método de Runge Kutta de quarta ordem no MZI e o Split-Step no NOLM. Encontramos que os dispositivos propostos podem ser utilizados para obter as portas lógicas OU, E e OU-Exclusivo. Para o MZI as melhores portas lógicas para cada tipo de porta OU e OU-Exclusivo utilizando o FOMELG foram mostradas, também para o NOLM foram mostradas as portas lógicas de melhor qualidade E, OU e OU- Exclusivo utilizando a razão de precisão (PR). Os resultados fornecem suporte para aplicações em sistemas TDMA e redes totalmente ópticas.
Abstract: In this paper, we investigated the operational characteristics of two optical devices, Mach- Zehnder interferometer (MZI) and Sagnac interferometer (NOLM). Numerical simulation studies of ultrashort pulse propagation and simulation are presented in a MZI composed of couplers and photonic crystal fiber, as well as in a NOLM made up of coupler and (conventional) traditional fiber. In the analysis of the devices we investigated the properties of the propagation of light pulses in the form of sólitons as well as the generation of logic gates and logic functions. Based on the nonlinear optics, ultrashort pulses were propagated, lasting 100 fs in the MZI and 10 ps in the NOLM. We first investigated a MZI configuration, where we performed a physical analysis of the device analyzing the transmission, extinction rate, crosstalk and factor compression by placing a nonlinearity profile on one of the arms of the MZI using On-Off switching where high order nonlinear effects (GVD, Self-Steepening, Raman, Coupling Dispersion) were considered in Schrödinger's Generalized Nonlinear Equation. We also investigated the Sagnac interferometer in traditional fiber without using high order effects and using PAM-ASK modulation, instead. The research was carried out through computational numerical simulations using the MatLab based software, using the fourth-order Runge Kutta method in the MZI and the Split-Step in the NOLM. We concluded that the proposed devices can be used to obtain the OR, AND and XOR logic gates. The best logical ports for each type of OR and XOR using FOMELG for the MZI were shown. Also, the logical gates of better quality AND, OR and XOR for the NOLM were presented according to the precision ratio (PR). The results provide support for applications in TDMA systems and fully optical networks.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/29486
metadata.dc.type: Tese
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