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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRONIC CIRCUITRY
      • CONTROL OF AMPLIFICATION (impedance networks, e.g. attenuators, H03H; control of transmission in lines H04B3/04)
    • ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
      • MULTIPLEX COMMUNICATION (transmission in general H04B; peculiar to transmission of digital information H04L5/00; systems for the simultaneous or sequential transmission of more than one television signal H04N7/08; in exchanges H04Q11/00; stereophonic systems H04S)
      • TRANSMISSION (transmission systems for measured values, control or similar signals G08C; coding, decoding, code conversion, in general H03M; broadcast communication H04H; multiplex systems H04J; secret communication H04K; transmission of digital information H04L) [C9412]
Classificazione geografica
Bibliografia
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[39] C. Rasmussen et al., "DWDM 40 G transmission over trans-Pacific distance (10,000 km) using CSRZ-DPSK, enhanced FEC and all-Raman amplified 100 km ultrawave fiber spans," in Proc. OFC 2003, Atlanta, GA, Postdeadline Paper PD18.
[40] G. Charlet et al., "WDM Transmission at 6 Tbit/s capacity over transatlantic distance, using 42.7Gb/s Differential Phase-Shift Keying without pulse carver", in Proc. OFC 2004, Los Angeles (CA), Postdeadline Paper PDP36.
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[43] G. Jacobsen et al. "Requirements for LD FM characteristics in an optical CPFSK system," J. Light. Technol., 9 , 9 , 1991.
Parole Chiave
AMPLIFICATORI OTTICI; ; SISTEMI DI TRASMISSIONE; ; SEMICONDUTTORI; AMPLIFICATORI OTTICI A SEMICONDUTTORE; CROSS GAIN MODULATION; SISTEMI WDM; MODULAZIONE DIFFERENZIALE DI FASE; MODULAZIONE DI FREQUENZA; MODULAZIONE DI POLARIZZAZIONE

TOSCA: trasmissione di segnali ottici con l'impiego di tecniche di amplificazione non convenzionali

Scuola Superiore di Studi Universitari e Perfezionamento S. Anna di Pisa
Abstract
Dopo gli anni Novanta, i sistemi ottici di trasmissione hanno avuto un notevole sviluppo, che ha reso possibile il rapido incremento della rete Internet ed ha alla base la disponibilità degli amplificatori EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier). Gli EDFA hanno migliorato drasticamente le prestazioni dei sistemi, in termini non solo di lunghezza di collegamento ma anche di massima capacità (grazie alla compatibilità con la multiplazione WDM, Wavelength Division Multiplexing).

Il successivo incremento del traffico ha mostrato che la rete non è ottimizzata per le attuali esigenze. Da un lato, la pila dei protocolli comporta un notevole appesantimento della struttura fisica di rete. D'altro canto, anche gli apparati dedicati al trasporto ottico, pur garantendo elevate prestazioni, sono costosi, complessi e relativamente ingombranti.

Pertanto esiste una forte esigenza di individuare architetture di sistema con una maggiore efficienza e economicità (ad esempio, la ricerca si indirizza verso la progressiva miniaturizzazione dei componenti critici).

Proprio l'EDFA è un elemento molto critico, poiché in un collegamento sono generalmente necessari molti EDFA e ciascuno ha al suo interno diversi componenti, quali uno o più laser, isolatori ottici e decine di metri di fibra. In quest'ottica, i SOA (Semiconductor Optical Amplifier) potrebbero essere una valida alternativa agli EDFA, grazie al minor ingombro, ai bassi consumi e al costo >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Ernesto CIARAMELLA Scuola Sup. di Studi Univ. e Perfezionamento S.Anna di PISA
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo principale di TOSCA è lo studio e la dimostrazione sperimentale di architetture di sistema basate su amplificatori ottici a semiconduttore (SOA) e formati di modulazione a inviluppo costante (CE). È opinione comune che il vantaggio principale degli amplificatori a fibra drogata con Erbio (EDFA) rispetto alle altre tecniche di amplificazione dipende principalmente dal fatto che negli EDFA il guadagno di amplificazione non è sensibile alle variazioni di intensità dei segnali modulati IM di ingresso. Per contro, nei SOA l'inversione di popolazione elettronica varia velocemente in corrispondenza dell'intensità del campo ottico di ingresso. Pertanto, già nel caso di singolo canale il campo in uscita è affetto da distorsioni che dipendono dalla sequenza binaria del segnale stesso, mentre nel caso di più segnali WDM ciascuno può risentire dell'effetto di modulazione del guadagno (Cross Gain Modulation, XGM) dovuto agli altri canali. Per evitare questi effetti, è possibile ovviamente utilizzare i SOA in condizioni di basse potenze di ingresso ("nearly linear regime"), ma ciò penalizza fortemente il rapporto segnale-rumore ottico ovvero richiede di lavorare con tratte di amplificazione molto ridotte (circa 40 km, contro gli 80 km tipici di un sistema con EDFA).

Va notato che, recentemente, sono stati realizzati amplificatori a semiconduttore Gain Clamped (GC) e LOA (Linear Optical Amplifier) in cui il guadagno risulta stabilizzato per evitare gli effetti di >>>

Risultati parziali attesi
Nel seguito si dà un sintetico elenco dei risultati più significativi previsti per la Fase 1:
- T.1.1: realizzazione e studio di diverse soluzioni di RX DPSK
- T.1.2: realizzazione di un controllore automatico di polarizzazione per RX POLSK
- T.1.3: valutazione di soluzioni innovative per TX CPFSKNel seguito si dà un sintetico elenco dei risultati più significativi previsti per la Fase 2:
- T.2.1: modello completo dei SOA
- T.2.2: modello dell'effetto di XGM nell'amplificazione Raman copropagante di segnali CE
- T.2.3: valutazioni analitiche sui vantaggi dell'uso dei formati CE con i SOA
- T.2.4: analisi comparativa dei formati CE per applicazioni con SOANel seguito si dà un sintetico elenco dei risultati più significativi previsti per la Fase 3:
- T.3.1: misure delle diverse soluzioni di TX/RX con i formati CE
- T.3.2: misure Nx10 Gbit/s su singola tratta, con possibile superamento dei valori attualmente indicati in letteratura, con trasmissione unidirezionale e bidirezionale;
- T.3.3: misure su singola tratta con uso dell'amplificazione Raman, con possibile superamento dei limiti attuali (per modulazione IM);
- T.3.4: analisi di confronto/verifica dei limiti del formato IM;
- T.3.5: misure Nx10 Gbit/s su un sistema multi-tratta con uso di SOA in linea: anche qui è atteso un superamento dei limiti attualmente indicati in letteratura;
- T.3.6: dimostrazione in campo di un sistema >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il progetto TOSCA si propone obiettivi di rilievo internazionale, a fronte anche di un panorama di ricerca nazionale non ancora adeguatamente rappresentato nell'ambito delle trasmissioni su fibra ottica

Le tre Unità proponenti hanno maturato una pluriennale esperienza nel settore delle comunicazioni ottiche verificabile anche dalla partecipazione a iniziative di ricerca della Comunità Europea (attualmente, due unità aderiscono infatti alla Rete di Eccellenza ePHOTON/ONE e una al Progetto Integrato NOBEL).

Le competenze maturate pongono le tre Unità in un ruolo di rilievo nell'ambito nazionale delle comunicazioni ottiche, con particolare riguardo alle specifiche tematiche del progetto:
1) i sistemi CE (Constant Envelope): POLITO e ROMA sono molto attivi in questo settore sin dai tempi delle comunicazioni coerenti [1]-[7], sia dal punto di vista teorico che sperimentale;
2) la caratterizzazione e l'uso dei SOA (Semiconductor Optical Amplifiers): personale di PISA e ROMA ha notevole esperienza dell'uso e delle caratteristiche dei SOA [8]-[11];
3) gli esperimenti di trasmissione ottica WDM: PISA e POLITO hanno una pluriennale esperienza nelle simulazioni numeriche dei sistemi ottici [12]-[15], nella progettazione di sistema [16][17] e nelle realizzazioni di esperimenti di trasmissione in laboratorio e in campo ("field trial")[18]-[21], anche in contesti di progetti europei e di rete nazionale.

ROMA e PISA hanno >>>