Search

The study and the analysis of optical OFDM systems based on direct detection when applying different PAPR reduction techniques and transforms. [ANGLÈS] Optical orthogonal division multiplexing (OFDM) has recently been introduced in optical communications because of its robustness against channel dispersion and its high spectral efficiency. OFDM is based on the fast Fourier transform (FFT). In this thesis, we study alternative transforms to create the OFDM symbols: the fast Hartley transform (FHT) and the discrete Wavelet packet transform (DWPT). Besides the advantages of using optical OFDM (O-OFDM), there are also some disadvantages that must be taken into account. High peak-to-average power ratio (PAPR) is one of the major drawbacks of OFDM-based systems that can cause intermodulation among the subcarriers due to the nonlinearities of the fiber and devices such as analog-to-digital converters (ADC) and external modulators. Here, PAPR reduction techniques are studied to mitigate the effects of the PAPR. Finally, we demonstrate that applying PAPR reduction techniques to O-OFDM systems using intensity modulation and direct detection (IM/DD) the effects of the clipping noise are mitigated without the need of adding a higher bias to the signal. [CASTELLÀ] La multiplexación ortogonal por división de frecuencia (OFDM) ha sido introducida en las comunicaciones ópticas debido a su robustez respecto la dispersión del canal y su alta eficiencia espectral. OFDM está basado en la transformada rápida de Fourier (FFT). En esta tesis, se estudian transformadas alternativas para crear los símbolos OFDM: la transformada rápida de Hartley (FHT) y la transformada discreta por paquetes wavelet (DWPT). A pesar de las ventajas de utilizar OFDM óptico (O-OFDM), también existen desventajas que se tienen que tener en cuenta. La aparición de picos de la señal altos (PAPR) es una de las principales desventajas que pueden presentar los sistemas OFDM. Un PAPR alto puede causar intermodulación entre las subportadoras a causa de las no linealidades de la fibra y aparatos como los convertidores de digital a analógico (DAC) o de analógico a digital (ADC) y moduladores externos. También se estudian distintas técnicas de reducción de PAPR para reducir el efecto del PAPR. Finalmente, se demuestra que aplicando técnicas de reducción de PAPR en sistemas OFDM ópticos, los efectos del ruido de clipping quedan reducidos sin ser necesario añadir un bias más alto a la señal. [CATALÀ] La multiplexació ortogonal per divisió de freqüències (OFDM) s'ha introduït a les comunicacions òptiques a causa de la seva robustesa respecte la dispersió del canal i la seva alta eficiència espectral. OFDM està basat en la transformada ràpida de Fourier (FFT). En aquesta tesis, s'estudien transformades alternatives per crear els símbols OFDM: la transformada ràpida de Hartley (FHT) i la transformada discreta per paquets de wavelets (DWPT). Tot i els avantatges d'utilitzar OFDM òptic (O-OFDM), també hi ha desavantatges que s'han de tenir en compte. L'aparició de pics de senyal alts (PAPR) és un dels més grans desavantatges que poden presentar els sistemes OFDM. Un PAPR alt pot causar intermodulació entre les subportadores a causa de les no linealitats de la fibra i aparells com els convertidors de digital a analògic (DAC) o d'analògic a digital (ADC) i moduladors externs. També s'estudien diferents tècniques de reducció de PAPR per reduir l'efecte del PAPR. Finalment, es demostra que aplicant tècniques de reducció de PAPR en sistemes OFDM òptics utilitzant modulació per intensitat i detecció directa (IM/DD), els efectes del soroll de clipping són reduïts sense ser necessari posar un bias més alt al senyal.

English: In this project has been designed and implemented a setup to produce the nonlinear process of the second harmonic generation (SHG) in Bragg reflection waveguides (BRW). Starting with the adjustment of a tunable single frequency laser at 1550 with an external cavity configuration. Two diferent types of SHG have been observed, we measured their spectrum and its shifting caused by temperature variations. Finally, it has also been observed the spatial shape of the Bragg mode guided along the BRW, which is the responsible for reaching the phase-matching condition between all the waves involved in this non-linear process. The results obtained in this project will be used in a future experiments, specially, in the implementation of a monolithic integrated source of entangled photon pairs generated by using the spontaneous parametric down-conversion (SPDC) process. Castellano: En este proyecto se ha diseñado e implementado un montaje óptico capaz de producir el proceso no lineal de generación del segundo armónico (SHG) en guias de onda por reflexión Bragg (BRW). Se ha puesto a punto un láser de frecuencia única de cavidad externa, sintonizable a longitudes de onda alrededor de los 1550 nm. Se ha conseguido observar dos tipos diferentes de SHG, medir su espectro y ver como se desplaza debido a variaciones de temperatura. Finalmente, también se ha podido observar la forma espacial del modo guiado Bragg, gracias al cual se consigue la necesaria concordancia de fase (Phase-Matching) entre todas las ondas que intervienen en este proceso no lineal. Los resultados obtenidos en este proyecto se utilizarán en futuros experimentos, especialmente, en la implementación de una fuente de pares de fotones entrelazados integrada monolíticamente, basada en el proceso de generación paramétrica espontànea (SPDC). Català: En aquest projecte s'ha dissenyat i implementat un muntatge òptic capaç de produir el procés no lineal de generació del segon harmònic (SHG) en guies d'ona per reflexió Bragg (BRW). S'ha posat en funcionament un làser de freqüència única de cavitat externa, sintonitzable a longituds d'ona al voltant dels 1550 nm. S'ha aconseguit observar dos tipus diferents de SHG, mesurar-ne l'espectre i veure com es desplaça degut a variacions de temperatura. Finalment, també s'ha pogut observar la forma espacial del mode guiat Bragg, gràcies al qual s'aconsegueix la necessària concordança de fase (Phase-Matching) entre totes les ones que intervenen en aquest procés no lineal. Els resultats obtinguts en aquest projecte s'utilitzaran en futurs experiments, especialment, en la implementació d'una font de pars de fotons entrellaçats integrada monolíticament, basada en el procés de generació paramètrica espontània (SPDC).

Accurate knowledge of information data capacity between a spacecraft and optical ground stations is of utmost importance for assessing the feasibility of laser downlinks in future high bandwidth communication systems from space. For the additional cost and complexity of the downlink systems, there is a growing interest for the sensitivity and spectral efficiency potential of coherent optical receivers. But in practice, as the link includes part of the atmosphere, the potential of coherent receivers is seriously affected by phase distortions and fading to the link induced by clear-air turbulence. Conveniently, coherent channel-matched array receivers consisting of multiple subapertures can reduce signal fading. Also, wavefront distortions can be mitigated in principle with adaptive optics. Here we provide a comprehensive, unified analysis of these two fundamental techniques used in atmospheric downlink coherent system. Our results demonstrate how array technologies, as an alternative to adaptive optics, are expected to expand capacity of laser downlinks by tracking and correcting atmospherically distorted signals.

An optical fiber recirculating loop is a device used to experiment and study long haul transmissions for optical fiber communication applications. It simulates long distance communications by making the signal circulate through a loop containing one or multiple spans of optical fiber a certain number of times, saving the expensive cost of the equipment needed to reach thousands of kilometers. This bachelor thesis aims to optimize the 10G optical recirculating loop test bed placed in the Network Laboratory of ETS University. This loop contains approximately 160 km of optical fiber, two dispersion compensator modules (DCM) and four EDFA amplifiers. The signal under test is a 10G (OC-192) NRZ in a DWDM 50 GHz channel span. Test bed is characterized and various configurations are studied to optimize its performance. Different software is developed in order to control the loop and obtain results of the quality of transmission of the signal after it. Finally, different experiments are performed and results are provided to demonstrate the operation. Un loop recirculador de fibra óptica es un dispositivo utilizado para estudiar comunicaciones por fibra óptica a larga distancia. Este dispositivo simula estas transmisiones haciendo circular el señal dentro un loop cerrado que contiene uno o diversos spans de fibra óptica un numero determinado de veces. Con este dispositivo se ahorra el coste del equipamiento necesario para un sistema convencional. Este proyecto pretende optimizar el banco de pruebas 10G recirulating loop situado en el "Network Laboratory" de la universidad ETS de Montreal. Este loop recirculador contiene aproximadamente 160 km de fibra óptica, dos modulos compensadores de la dispersión (DCM) i cuatro amplificadores EDFA. El señal estudiado es un OC-192 con modulación OOK NRZ multiplexado en DWDM con una separación entre canales de 50 GHz. El banco de pruebas es caracterizado y distintas configuraciones son estudiadas para optimizar su rendimiento. Diferentes herramientas de software son programadas para controlar el loop y obtener resultados de la calidad del señal. Finalmente, los resultados de los experimentos son expuestos para demostrar el funcionamiento. Un loop recirculador de fibra òptica és un dispositiu utilitzat per estudiar comunicacions per fibra òptica a llarga distància. Aquest dispositiu simula aquestes comunicacions fent circular el senyal dins un loop tancat que conte un o diversos spans de fibra òptica un cert nombre de vegades. Estalviant el cost en equipament que suposa un sistema convencional. Aquest projecte pretén optimitzar el banc de test 10G recirulating loop situat al "Network Laboratory" de la universitat ETS de Montreal. Aquest loop recirculador conté aproximadament 160 km de fibra òptica, dos mòduls compensadors de la dispersió (DCM) i quatre amplificadors EDFA. El senyal estudiat és OC-192 amb modulació OOK NRZ multiplexat en DWDM amb una separació entre canals de 50 GHz. El banc de proves és caracteritzat i diferents configuracions són estudiades per optimitzar el seu rendiment. Diverses eines de software per controlar el loop i obtenir resultats de la qualitat de transmissió del senyal són desenvolupades durant el projecte. Finalment els resultats de diferents experiments són exposats per demostrar el funcionament.