Amplificador óptico (EDFA) com controle híbrido de ganho para aplicações em redes ópticas reconfiguráveis

Transcrição

1 Amplificador óptico (EDFA) com controle híbrido de ganho para aplicações em redes ópticas Júlio César Rodrigues Fernandes de Oliveira *, Ronaldo Ferreira da Silva, Sandro Marcelo Rossi, Roberto Arradi, Antônio Amauri Juriollo, Luis Renato Monte, João Batista Rosolem Este trabalho apresenta resultados referentes ao projeto e à caracterização de um amplificador a fibra dopada com érbio (EDFA) capaz de prover controle automático de ganho, independente do modo de operação do amplificador, seja ele booster, linha ou pré-amplificador. Uma estrutura construída para obtenção de um controle de ganho unificado é apresentada, a partir de esquemas de controle de ganho óptico e eletrônico (híbrido). Como resultado, o EDFA apresentou controle de ganho para potências de entrada entre -4 e +1 dbm, generalizando o controle de ganho em toda faixa de operação dos sistemas de comunicações ópticas, com nível de ganho que pode ser selecionado em uma faixa compreendida entre 1 e 25 db, mantendo a variação de ganho inferior a,5 db para inserção e remoção de até 31 canais. Observou-se também um tempo de resposta inferior a 2,8 ms e um baixo valor de figura de ruído. Palavras-chave: Amplificador óptico. Redes ópticas. Controle automático de ganho. Introdução A implantação de redes ópticas com roteamento por comprimento de onda proporciona aos sistemas de comunicações um aumento considerável na capacidade de transmissão por meio da otimização da utilização das fibras ópticas implantadas. A Rede Experimental de Alta Velocidade do Projeto GIGA (SCARABUCCI et al., 24) é um testbed implementado para permitir o desenvolvimento e a demonstração de novas tecnologias e serviços para redes IP/WDM. Nesse tipo de rede, o aprovisionamento, a proteção e a restauração de caminhos ópticos são processos dinâmicos e automáticos realizados por elementos capazes de promover a inserção e remoção de sinais em determinados pontos da rede, proporcionandolhe um elevado grau de reconfigurabilidade. Os elementos responsáveis pela adição e remoção de canais na camada óptica são os add/drops e os cross-connects. Os primeiros são capazes de inserir ou remover canais em qualquer ponto da rede. Já os cross-connects, geralmente localizados nos nós da rede, são dispositivos compostos por chaves ópticas que restauram caminhos ópticos ou reconfiguram a rede de acordo com algoritmos próprios provenientes de camadas superiores. Em decorrência da atenuação apresentada pelas fibras ópticas que compõem a infra-estrutura dessas redes, torna-se necessária a utilização de amplificadores ópticos para a regeneração do sinal, que se propaga por distâncias acima de algumas dezenas de quilômetros. Nos enlaces ponto a ponto, os amplificadores a fibra dopada com érbio (Erbium-Doped Fiber Amplifiers EDFA) apresentam-se como uma solução apropriada, pois proporcionam altos níveis de ganho aos sinais, com a possibilidade de amplificar diversos comprimentos de onda ao mesmo tempo e ainda com baixa adição de ruído. No entanto, esse tipo de amplificador possui uma particularidade que pode inviabilizar sua utilização em redes ópticas com roteamento por comprimento de onda: a dependência do ganho com a potência de entrada na região de saturação do amplificador. Nas redes ópticas com roteamento por comprimento de onda, a dependência do ganho com a potência de entrada torna o ganho do amplificador suscetível ao número de canais em sua entrada. Assim, a depender do número de canais e da dinâmica de inserção e remoção de canais, a amplificação pode ser maior ou menor, podendo causar sérias penalidades devido ao excesso ou à falta de potência óptica que deteriora ou até impossibilita a transmissão da informação (KUWANO, 2; RICHARDS, 1997). Com o intuito de evitar as variações de ganho em EDFAs, foram desenvolvidas técnicas de controle automático de ganho (Automatic Gain Control AGC). Entre elas, destacam-se as técnicas de controle de ganho totalmente óptico (AHN, 24; ZIRNGIBL, 1991), eletrônico (JOLLEY, 1997; PARK, 1998) e híbrido (FUKUTOKU; JINNO, 1998). Essas são capazes de minimizar a dependência do ganho dos EDFAs com a potência de entrada. No entanto, melhorias estão sendo continuamente desenvolvidas para torná-las ainda mais eficientes (OLIVEIRA; ROSOLEM; BORDONALLI, 24; TIAN; KINOSHITA, 23). Neste trabalho, é apresentado um EDFA capaz *Autor a quem a correspondência deve ser dirigida: julioc@cpqd.com.br Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun. 28

2 de prover controle de ganho em qualquer modo de operação do amplificador, seja ele de préamplificação (baixo sinal de entrada), de amplificação de linha (nível de sinal intermediário) ou de potência (booster alto sinal de entrada). Para a obtenção de uma estratégia de controle de ganho unificada, construiu-se uma estrutura híbrida composta por controle de ganho eletrônico e óptico, na qual o controle eletrônico digital tem como base uma unidade microcontrolada e o controle óptico utiliza um atenuador óptico variável controlado por tensão. Um esquema do EDFA com controle híbrido é apresentado. Em seguida, o amplificador é caracterizado em termos do ganho versus potência de entrada e comprimento de onda e da variação do ganho do EDFA frente à inserção ou remoção de até 31 canais. 1 EDFA AGC híbrido O EDFA com controle automático de ganho híbrido (EDFA AGC híbrido) desenvolvido procura unir as potencialidades de cada estratégia de controle (óptica e eletrônica), proporcionando uma única plataforma de amplificação capaz de prover controle de ganho para uma ampla faixa de potência de entrada. Com relação à técnica de controle óptica, o tempo de resposta é o principal benefício para o controle de ganho, já que a estabilização da recuperação da população dos íons de érbio na fibra leva cerca de 2 μs após variações de potência de entrada. No entanto, a técnica de controle totalmente óptica depende do nível do ruído de emissão espontânea amplificada (Amplified Spontaneous Emission ASE), já que utiliza uma parte do ruído em um comprimento de onda fora da banda de transmissão para a formação de um laser de controle. Como o aumento de potência óptica de entrada reduz significativamente o nível de ASE do amplificador, essa técnica perde eficiência para aplicações que precisam de amplificador de alta potência, uma vez que a formação do canal de controle pode ser inviabilizada. O controle eletrônico de ganho, por sua vez, independe da ASE do EDFA, pois é realizado através de um microcontrolador que gerencia o ganho e atua no laser de bombeio para manter o ganho selecionado constante. Assim, o controle eletrônico pode ser utilizado para altos níveis de potência de entrada, desde que dentro dos limites da potência de bombeio. O tempo de resposta desse tipo de controle depende do projeto eletrônico e, principalmente nesse caso, do tempo de processamento do firmware de controle. No caso do controle digital, o tempo de resposta é geralmente da ordem de dezenas de milissegundos (TIAN; KINOSHITA, 23). Considerando-se o exposto acima, o EDFA foi então projetado para, via firmware de controle, atuar com controle totalmente óptico para níveis de potência abaixo de um limiar escolhido experimentalmente, proporcionando um controle de ganho preciso e rápido, e com o controle eletrônico operando para altos níveis de potência de entrada, porém, com um tempo de resposta mais lento. A Figura 1 apresenta um diagrama esquemático do amplificador híbrido. O sinal de entrada é inicialmente dividido por um acoplador 95-5% em dois caminhos: a porta de 5% é conectada a um fotodetector que converte o sinal óptico na corrente elétrica enviada ao microcontrolador para o cálculo do valor do sinal de entrada; a porta de 95% é conectada a um dos dois add/drops centrados no comprimento de onda de nm, o qual faz parte do laço de realimentação óptica, responsável pela formação do canal de controle. O add/drop de entrada possui outras duas portas adicionais: uma exclusiva para a entrada do sinal de realimentação no comprimento de onda de 1528 nm (,5 nm de largura de banda), e a outra, seguida por um isolador, que permite que o sinal de entrada e o sinal de controle se dirijam a um acoplador WDM. O isolador tem a função de evitar que o sinal retroespalhado que advém da fibra dopada com érbio, assim como possíveis reflexões nas emendas, causem instabilidade ao sinal de entrada do EDFA. Após o acoplador EDF Add / Drop Isolador WDM 95 5 % PD Pump Add / Drop 1528 nm 99% 1% PD μ c VOA Figura 1 Diagrama esquemático do EDFA AGC híbrido 72 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun. 28

3 WDM, que é responsável pela união dos sinais de bombeio e de entrada, encontra-se um segmento de fibra dopada com érbio. Após a fibra dopada, o sinal amplificado é conectado ao segundo add/drop de saída, responsável pela amostragem do sinal utilizado na realimentação óptica. Portanto, o add/drop de saída filtra o ruído ASE no comprimento de onda de nm e o envia por uma de suas portas para o circuito óptico de realimentação. A porta restante do add/drop é conectada ao isolador de saída. Entre os dois add/drops, um atenuador óptico variável (VOA) é utilizado para o controle da potência que circula na malha de realimentação, ou seja, para se ajustar à eficiência do canal de controle. Após o isolador de saída, o sinal amplificado passa por um acoplador 99-1%, no qual a porta de 1% é conectada a um fotodetector que, de maneira idêntica ao circuito de detecção da entrada, monitora o sinal de saída. A porta de 99% representa a saída do EDFA. 2 Caracterização e resultados Com o intuito de obter uma faixa dinâmica suficiente para proporcionar a operação do EDFA com controle híbrido como pré-amplificador, amplificador de linha ou amplificador de potência (booster), a utilização conjunta das técnicas de controle se deu de uma maneira diferente da encontrada na literatura. O controle eletrônico não foi utilizado apenas como um redutor das oscilações de relaxação exibidas pelo controle totalmente óptico, o que não altera a faixa dinâmica do EDFA (define-se esse tipo de controle híbrido como paralelo, pois ambas as técnicas atuam sob a mesma faixa dinâmica). O controle híbrido proposto neste trabalho opera de forma serial, pois o controle totalmente óptico é responsável pelo controle de ganho do EDFA para potências de entrada de até -14 dbm, sendo que o ganho é controlado eletronicamente para potências de entrada acima desse valor. Dessa maneira, as faixas dinâmicas proporcionadas por essas duas técnicas passam a ser acopladas e complementares, proporcionando um EDFA com ganho controlado e com faixa dinâmica superior a 33 db, como ilustrado na Figura 2. 3 Caracterização espectral A caracterização do ganho do EDFA com controle híbrido se baseia na utilização de um sistema WDM de 32 canais compreendidos entre 1.534,25 e 1.558,98 nm. Um atenuador variável colocado antes do EDFA permite a variação da potência de entrada para análise do comportamento de ganho (Figura 2). O canal alocado em 1.544,56 nm é utilizado como canal sobrevivente, sendo acoplado aos demais canais e posteriormente a uma chave óptica com 15 ns de tempo de resposta, esta última responsável pela inserção e remoção desses canais. Dessa maneira, a análise dos efeitos da inserção e remoção dos demais canais é realizada sob o canal sobrevivente. O resultado apresentado na Figura 2 exibe a generalização da faixa dinâmica e de ganho obtida pelo EDFA com controle híbrido de ganho, demonstrando os benefícios da atuação serial dos controles ópticos e eletrônicos, ao invés da atuação serial realizada por (CHUNG et al., 22; FUKUTOKU; JINNO, 1998), na qual as faixas dinâmicas e de potência permaneciam inalteradas Ganho por canal- 32 ch(db) Potência de entrada total (dbm) G = 1 db G = 15 db G = 2 db G = 25 db G = 3 db Figura 2 Ganho versus potência de entrada total (faixa dinâmica) para o EDFA com controle híbrido de ganho para cinco modos distintos de operação Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun

4 Na Figura 3 apresenta-se o comportamento do EDFA com a entrada composta por até 32 canais. A idéia de se generalizar uma quantidade qualquer de canais, entre 1 e 32, é a de mostrar a viabilidade de operação do amplificador se houver a necessidade de reconfiguração do sistema para até 32 canais. Em vez de atenuar a potência dos 32 canais, a análise aqui apresentada se baseia na remoção de canais de maneira a provocar, em passos de 3 db, a redução da potência de entrada. Assim, com o ajuste inicial da potência por canal em -5 dbm, tem-se, para 32 canais, uma potência de +1 dbm. Após a retirada de 16 canais, a potência total cai para +7 dbm e assim sucessivamente até restarem 2 canais. A Figura 3 apresenta o ganho por canal em cada modo de operação obedecendo às condições descritas acima. Os símbolos geométricos com o interior sem preenchimento representam o ganho obtido quando apenas um canal é submetido à entrada do EDFA em cada um dos modos de 35 3 G = 1 db - Nº G = 15 db - Nº G = 2 db - Nº G = 25 db - Nº G = 3 db - Nº Ch G = 1 db - 1 Ch G = 15 db - 1 Ch G = 2 db - 1 Ch G = 25 db - 1 Ch G = 3 db - 1 Ch Ch Ch Ch Ch operação. Já os símbolos geométricos com preenchimento representam o ganho para o número de canais (N ) apresentados no eixo das abscissas da Figura 3, para cada modo de operação. Assim, verifica-se que apenas pequenas variações de ganho ocorrem, independentemente do número de canais na entrada do EDFA com controle híbrido. Na Figura 4 são apresentadas as variações de ganho exibidas entre cada um dos pontos da Figura 3. Analisando a Figura 4, verifica-se que uma variação máxima de,6 db é encontrada para G=2 db quando o número de canais varia de 2 para 1. Para todas as demais condições, a variação observada permaneceu abaixo de,5db, demonstrando a eficiência do controle de ganho híbrido proposto, independentemente do número de canais, para qualquer modo de operação, dentro de sua faixa dinâmica. Nas Figuras 5 e 6, os espectros de saída do EDFA são apresentados para cada modo de operação (G=15 e 25 db, respectivamente), com a entrada do EDFA composta por 32 canais e Ganho por canal (db) Número de canais Figura 3 Comparação do ganho do canal sobrevivente para o EDFA híbrido com add/drop de 2, 4, 8, 16 e 32 canais 2 Variação de ganho (db) G = 1 db G = 15 db G = 2 db G = 25 db G = 3 db Número de canais Figura 4 Variação de ganho correspondente às medidas apresentadas na Figura 3 74 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun. 28

5 após a remoção de 31 canais. O canal sobrevivente foi utilizado no comprimento de onda de 1.544,68 nm. Pode-se, então, visualizar os efeitos causados no espectro de saída pela técnica de controle de ganho utilizada, desde a redução do bombeio, causada pelo controle eletrônico, passando pela formação do canal de controle e culminando na interação entre ambos, nos casos em que a remoção dos canais leva a uma queda do nível de potência para um valor inferior a -14 dbm (troca automática da técnica de controle). Nas Figuras 5 (a) e (b), verifica-se um ganho médio ao longo da banda C de 15 db. A potência por canal é de -1 dbm, totalizando, para os 32 canais uma potência de +5 dbm. O canal sobrevivente passa de um ganho de 14,88 db para 15,22 db após a retirada dos 31 canais e o conseqüente reajuste do bombeio (controle apenas eletrônico). Portanto, a variação de ganho do canal sobrevivente foi de,34 db, demonstrando a eficácia do controle eletrônico de ganho em utilização. Nas Figuras 6 (a) e (b), os espectros de saída para um ganho G=25 db são apresentados. Em ambos os casos, o controle eletrônico (32 canais) e totalmente óptico (1 canal) são acionados. Os canais possuem uma potência de entrada de -2 dbm, totalizando uma potência de entrada de -5 dbm com 32 canais e de -2 dbm com apenas um canal. Das Figuras 6 (a) e (b), obtém-se um ganho de 24,81 db para o canal sobrevivente com 32 canais transmitidos, subindo para 24,84 db quando 31 canais são retirados do sistema (variação de ganho de,4 db). 4 Análise da figura de ruído O processo de caracterização de um EDFA consiste, no mínimo, no conhecimento do comportamento do ganho e da figura de ruído. Nesta seção, a figura de ruído do EDFA com controle híbrido proposto é analisada em função da variação da potência de entrada (Figura 7). O EDFA foi submetido a um sinal de entrada composto por 32, 16, 8, 4, 2 e 1 canais, tomando 2 1 G = 15 db Pin/ch = - 1 dbm 32 ch Pin tot = + 5 dbm 2 1 G = 15 db Pin/ch = - 1 dbm 1 ch Pin tot = - 1 dbm Potência (dbm) -3-4 Potência (dbm) λ S : nm Pout : 4.88 dbm λ S -5-6 λ S : nm Pout : 5.22 dbm λ S Comprimento de onda (nm) (a) Comprimento de onda (nm) Figura 5 Espectros de saída do EDFA com controle híbrido de ganho com G=15 db, potência de entrada total de +5 dbm, e: (a) 32 canais; (b) 1 canal (b) 2 1 G = 2 db Pin/ch = - 15 dbm 32 ch Pin tot = dbm 2 1 G = 2 db Pin/ch = - 15 dbm 1 ch Pin tot = - 15 dbm Potênc ia (dbm) λ S : nm Pout : 4.97 dbm λ S -2 Potê ncia (dbm) λ S : nm Pout : 5.15 dbm λ S Comprimento de onda (nm) (a) Comprimento de onda (nm) (b) Figura 6 Espectros de saída do EDFA com controle híbrido de ganho com G=25 db, potência de entrada total de dbm, e: (a) 32 canais; (b) 1 canal Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun

6 o canal no comprimento de onda de 1.544,56 nm como canal sobrevivente. A Figura 7 apresenta o comportamento da figura de ruído em função da potência de entrada. Como se pode verificar, a figura de ruído para G=1 db é bem superior às demais. Isso é esperado, em virtude do maior nível de sinal na entrada para esse modo. No entanto, para mesmos níveis de potências de entrada, outros modos (G=15, 2 ou 25 db) exibem valores bem inferiores de figura de ruído. Isso se deve ao fato de que, para G=1 db, é necessária uma grande redução no valor da potência de bombeio do EDFA para a manutenção do ganho. No entanto, como o comprimento da fibra no EDFA é invariável (5 m), essa excessiva diminuição no bombeio faz com que ele seja rapidamente consumido nos primeiros metros da fibra, tornando o restante de seu comprimento um atenuador para o sinal amplificado, além de maximizar o nível de ASE, diminuindo assim a potência na saída e, conseqüentemente, aumentando a figura de ruído. Para os demais modos, como a diminuição de bombeio necessária para a manutenção do ganho tornase menor com o aumento do ganho desejado, o nível de figura de ruído torna-se, também, menor. Em particular, observa-se na Figura 7 que, para G=15 db, o nível de figura de ruído apresenta uma sensível redução em relação ao de G=1 db, exibindo uma figura de ruído máxima de 6,5 db para uma potência de entrada de +5 dbm e inferior a 6 db para valores de potência abaixo de dbm, tornando-se equivalente ao nível de figura de ruído usual dos boosters. Quando os modos são analisados com ganhos mais elevados, continua-se a verificar a tendência decrescente da figura de ruído, com uma figura de ruído máxima de 5,5 db para uma potência de entrada de dbm. Outro fato importante a ser analisado na Figura 7 é a ausência de qualquer efeito que cause acréscimo à figura de ruído, quando o controle passa de eletrônico para óptico (-14 dbm). É esperado e confirmado pela literatura (RICHARD; JACKEL; ALI, 1997), que a formação do canal de controle produza um aumento no nível de figura de ruído, já que esse compete por ganho com os canais sobreviventes, diminuindo assim o ganho proporcionado aos canais sobreviventes e, conseqüentemente, aumentando a figura de ruído. No entanto, no EDFA com o controle de ganho proposto, o VOA ajustável que se encontra no interior da malha de realimentação é responsável pelo ajuste do valor de atenuação associado a cada modo de ganho quando o controle óptico é acionado, diferentemente das propostas encontradas na literatura (CHUNG; KIM; CHAE, 1996), nas quais o canal de controle possui uma excessiva eficiência, em virtude da não-utilização de atenuação na realimentação ou de se utilizar uma atenuação fixa que só é ótima para um nível de ganho. Para o EDFA proposto, o valor de atenuação é previamente analisado e escolhido, de modo a maximizar o valor do ganho do EDFA. Para essa atenuação, o EDFA exibe uma variação de ganho inferior a,5 db, anulando o efeito do acréscimo da figura de ruído, devido à ação do controle de ganho totalmente óptico, como verificado na Figura 7. 5 Caracterização temporal A caracterização temporal ou transiente do EDFA com controle híbrido de ganho consiste na análise do comportamento transiente da potência de saída e, conseqüentemente, do ganho, quando há variações na potência de entrada do amplificador. Dessa maneira, definido um modo de ganho desejado, o alvo da análise é caracterizar a resposta proporcionada pelo EDFA ao canal sobrevivente dada uma variação de potência de entrada, até a estabilização do ganho no valor ou próximo do valor de operação do modo. Para isso, foi realizada a caracterização temporal através da inserção e remoção de 31 canais para cada um dos ganhos analisados (Figuras 8 e 9). A partir do modo de operação G=15 db, já foi possível o ajuste do VOA para a realização do pré-controle garantindo overshoots inferiores a 1 db, como ilustrado na Figura 8 (b). Para obtenção da Figura 8, foi utilizada uma potência de entrada por canal de -1 dbm, implicando, assim, uma potência de entrada máxima de +5 dbm. Dessa maneira, fazendo com que apenas o controle eletrônico atue (níveis de potência envolvidos serem superiores a -14 dbm), verifica-se na Figura 8 (a) uma drástica variação de potência ao longo do transiente, com uma pequena redução no overshoot (durante o drop) em decorrência da diminuição do nível de saturação (escala se mantém em 1 V/div). Já na Figura 8 (b), na qual há a presença do précontrole óptico, ocorre uma drástica redução na amplitude do overshoot após a retirada dos 31 canais, demonstrando-se, assim, a eficácia da estratégia utilizada. Com relação à adição de canais (add), como esperado, o comportamento se manteve inalterado. Isso se deve à impossibilidade de atuação do pré-controle causada pela ausência de ASE pelo alto nível de saturação alcançado com os 32 canais na banda de transmissão. As Figuras 9 (a) e (b) apresentam a resposta do canal sobrevivente para os ganhos G=25 db e G=3 db, respectivamente. Nesses casos, não se faz uso do "pré-controle" óptico, que apenas se mostrou eficaz para altos níveis de potência de entrada, sendo verificados baixos overshoots em ambos os casos (menor que 1 db), assim como um tempo de resposta inferior a 2 ms. Com base na caracterização temporal 76 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun. 28

7 apresentada, pode-se verificar que o EDFA com controle híbrido de ganho proposto apresenta uma grande eficiência no controle de ganho e na supressão de transientes, mesmo quando exposto a condições extremas de inserção e retirada de canais em uma rede óptica. A técnica de controle híbrida de ganho habilita esse amplificador a operar em qualquer aplicação necessária em uma rede óptica, seja como booster, amplificador de linha ou préamplificador, em virtude de sua vasta faixa dinâmica (maior que 33 db). Figura de ruído (db) Comprimento de Onda: 1544,56 nm Potência de entrada total (dbm) G =1 db G =15 db G =2 db G =25 db G =3 db Figura 7 Ruído versus potência de entrada total do EDFA com controle híbrido de ganho Add Add Drop Drop 1) Ref. A: 5 m 5 ms 2) Ref. A: 1 V 5 ms 1) Ref. A: 5 mv 5 ms 2) Ref. A: 5 mv 5 ms (a) Figura 8 Resposta temporal do EDFA com controle híbrido no modo de operação G=15 db com add/drop de 31 canais, (a) sem e (b) com o pré-controle óptico para ajuste baseado no controle eletrônico (potência de entrada de +5 dbm para 32 canais e -1 dbm para 1 canal) (b) Add Add Drop Drop 1) Ref. A: 5 mv 5ms 2) Ref. A: 5 mv 5ms 1) Ref. A: 5 mv 5 ms 2) Ref. A: 5 mv 5 ms (a) Figura 9 Resposta temporal do EDFA com controle híbrido no modo de operação (a) G=25 db (potência de entrada de -2 dbm para 32 canais e -5 dbm para 1 canal) e (b) G=3 db com add/drop de 31 canais, utilizando as técnicas de controle óptica e eletrônica (potência de entrada de -27 dbm para 32 canais e -12 dbm para 1 canal) (b) Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun

8 Conclusão Uma nova estrutura de controle híbrido de ganho aplicado a EDFA baseado em uma atuação complementar (serial) de um controle totalmente óptico e um controle eletrônico foi apresentada. Uma caracterização espectral e temporal para o EDFA em situações de inserção e remoção extremas de canais (31 canais), em diferentes níveis de ganho, é demonstrada. Como resultado, um offset de erro inferior a,6 db é observado, assim como uma sensível redução no impacto transiente, principalmente quando utilizado o pré-controle óptico. É demonstrada a obtenção de uma faixa dinâmica de controle e de potências de entrada, capazes de habilitar o EDFA a operar com controle de ganho adequado em qualquer modo de operação (pré, booster ou linha), generalizando, assim, a aplicabilidade dos EDFAs no cenário das redes ópticas. Agradecimentos Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do Projeto GIGA com suporte da FINEP e do FUNTTEL. Referências AHN, J. T.; KIM, K.H., All-Optical Gain-Clamped Erbium-Doped FiberAmplifier With Improved Noise Figure and Freedom From Relaxation Oscillation, IEEE Photonics Technology Letters, v.16, jan. 24. p CD-ROM. CHUNG, H. S. et al. Reduction of relaxation oscillations in optical automatic gain clamped EDFA using fast electronic feedforward, Electronics Letters, v. 38, nº. 5, 22. CD-ROM. CHUNG, J.; KIM, S. Y.; CHAE, C. J. All-optical gain-clamped EDFAs with different feedback wavelengths for use in multiwavelength optical networks, Electronics Letters, v. 32, nº 23, p CD-ROM. FUKUTOKU, M.; JINNO, M. Pump power reduction of optical feedback controlled EDFA using electrical feedforward control. In: Proc. of Optical Amplifiers and their Applications, Colorado, Canadá: p CD-ROM. JOLLEY, N. E.; DAVIS, F.; MUN, J. Out-of-band electronic gain clamping for a variable gain and output power EDFA with low dynamic gain tilt. In: Proc. OFC 97, paper WF7, p CD-ROM. KUWANO, S.; WEMATSU, H. Two-fiber unidirectional OADM ring system for L-band. In: Proc. NFOEC 2, 2.p CD-ROM. OLIVEIRA, J.C.R.F de; ROSOLEM, J.B.; BORDONALLI, A. C. Design Requirements of All-Optical Gain Controlled EDFAs for WDM Network Applications, Frontiers in Optics, Rochester, NY:24. CD-ROM. PARK, S. Y. et al. Dynamic gain and output power control in gain-flattened Erbium-Doped fiber amplifier, IEEE Photon. Technolology. Letters, v. 1, nº 6, p CD-ROM. RICHARDS, D.; JACKEL, J.; ALI, M. A theoretical investigation of dynamic all-optical automatic gain control in multichannel EDFAs and EDFAs cascades, IEEE J. of Select. Topics Quantum Electron., v. 3, nº. 4, p CD-ROM. SCARABUCCI, R. R. et al. GIGA Project: A Brazilian high-speed optical network testbed, set. 24, Estocolmo, Suécia. 3 th European Conference on Optical Communication - ECOC 24, paper W44.P15, p CD-ROM. TIAN, C.; KINOSHITA, S. Analysis and Control of Transient Dynamics of EDFA Pumped by 148- and 98-nm Lasers, Journal of Lightwave Technology, v. 21, nº 8, ago. 23. p CD-ROM ZIRNGIBL, M. Gain control in erbium-doped fibre amplifiers by an all optical feedback loop, Electronics. Letters, v. 27, nº 7,1991. p Abstract This work presents the design and characterization of an Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) capable to provide automatic gain control independently from amplifier operation mode (booster, in-line or pre amplification), based on a structure composed for a complementary actuation of all-optical and electrical gain control techniques, this structure is called hybrid gain control technique. As a result, the EDFA shows a good performance at an input power range of -4 and +1 dbm, generalizing, this way, the automatic gain control in a reconfigurable optical network, with gain range selectable between 1 and 3 db, keeping a maximum gain variation of.6 db, when the EDFA is submitted to a 31-channel Add/Drop. It was also observed that a maximum response time of 2.8 ms at a 31-channel Add/Drop, and a resulting in low levels of noise figure. Key words: Optical Amplifier. Reconfigurable Optical Networks. Automatic Gain Control. 78 Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 4, n. 1, p , jan./jun. 28