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Tesi etd-07052010-084700


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
COSSU, GIULIO
URN
etd-07052010-084700
Title
Studio teorico e caratterizzazione sperimentale di laser Fabry-Pérot injection-locked
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
SCIENZE FISICHE
Commissione
relatore Prof. Ciaramella, Ernesto
relatore Dott. Presi, Marco
relatore Prof. Tonelli, Mauro
Parole chiave
  • injection locking
  • Fabry-Pérot
Data inizio appello
20/07/2010;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
20/07/2050
Riassunto analitico
Le fibre ottiche sono il mezzo principale attraverso il quale sono trasmessi segnali digitali su lunghe distanze grazie alla bassissima attenuazione alle lunghezze d’onda della cosiddetta banda C (ovvero lo spettro compreso nell’intervallo 1530-1560 nm). La capacità di trasmissione attraverso fibre ottiche è<br>tuttavia limitata dalle caratteristiche di trasmettitori e ricevitori oltre che alle<br>proprietà non-lineari delle fibre stesse. L’utilizzo di laser a semiconduttore modulati direttamente come trasmettitori può offrire vantaggi dal punto di vista<br>della semplicità di utilizzo e dei costi. Al tempo stesso questa scelta determina<br>basse prestazioni in termini di potenza, banda disponibile per la modulazione,<br>distorsione del segnale trasmesso e amplificazione di emissione spontanea.<br>La tecnica dell’injection locking può rivelarsi una soluzione particolarmente<br>vantaggiosa in questo contesto. Sotto l’iniezione ottica esterna un laser acquisisce caratteristiche spettrali e dinamiche superiori, con emissione estremamente<br>coerente e elevata potenza, accompagnata da altri vari miglioramenti rispetto<br>ai laser modulati direttamente: emissione a singolo modo con la soppressione<br>dei modi laterali, allargamento della banda di modulazione, soppressione delle<br>distorsioni non lineari, riduzione del chirp, per citarne alcuni.<br>In questo lavoro di tesi presentiamo lo studio teorico e sperimentale dell’injection locking di un laser Fabry-Pérot a semiconduttore per la trasmissione<br>di segnali radio attraverso le fibre ottiche. Il modello teorico, ottenuto partendo dalle comuni equazioni di rate del laser free-running, ci fornisce i mezzi<br>per lo studio delle caratteristiche fondamentali del dispositivo injection-locked:<br>analisi spettrale dell’emissione a regime, individuazione delle zone di stabilità e<br>comportamento nel dominio della frequenza del dispositivo. Indagate quindi le<br>origini fisiche del fenomeno, sono stati studiati i risultati sperimentali del laser<br>injection-locked con particolare attenzione alle performance dinamiche. Queste<br>caratteristiche sono dimostrate empiricamente attraverso un’accurata analisi del<br>comportamento di un laser Fabry-Pérot sia in regime free-running sia in regime<br>injection-locked, eseguendo un approfondito studio sugli spettri di emissione. Le<br>analisi delle prestazioni del dispositivo sono state basate su un utilizzo intensivo<br>della strumentazione da laboratorio di comunicazioni ottiche e su codice Matlab<br>sviluppato appositamente.<br>Acquisita quindi la padronanza delle proprietàsopra descritte, `e stato pro-<br>posto e realizzato sperimentalmente un convertitore di segnale double-sideband<br>in segnale single-sideband basato esclusivamente sulle caratteristiche dell’injection locking ottico. Con questa tecnica `e stato possibile trasmettere un segnale<br>64-QAM 54 Mb/s OFDM a 6GHz, aderente allo standard 802.11g dei comuni<br>sistemi Wi-Fi , attraverso 80 km di fibra singolo modo senza subire gli effetti di<br>dispersione cromatica che lo avrebbero distrutto completamente.
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