Visualizzazione

Alle uscite “3” dei circolatori sono presenti i segnali (impulsi di campionamento e segnale) e le componenti di FWM frutto dell’interazione. Queste uscite sono quindi accoppiate tramite un accoppiatore 50/50 (vedi Figura 4.1).

Dal punto di vista spettrale, come mostra indicativamente la figura 4.3 all’uscita di tale dispositivo sono presenti i segnali e le pompe (“svuotati”, cioè privati dell’aliquota di potenza trasferita alle componenti di FWM) e i campioni generati opportunamente separati in lunghezza d’onda.

Risultati sperimentali

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La conversione O/E è affidata ad un fotodiodo “lento” con banda di 125 MHz. La particolare configurazione del campionatore, già discussa nel paragrafo 3.2.1, assicura che tale banda è sufficiente a visualizzare i campioni.

Per comprendere la funzione della linea di ritardo ODL posta su uno degli ingressi dell’accoppiatore, è necessario considerare l’andamento dei campioni nel dominio del tempo, ignorando i contributi di segnali e di pompa che saranno reiettati dal filtro. Come mostra la figura 4.4, è bene che i campioni relativi ai due rami (dunque alle due componenti spaziali del segnale) non siano temporalmente sovrapposti. Tale necessità nasce dal fatto che la loro sovrapposizione determinerebbe delle interazioni, che possono essere costruttive o distruttive, dette battimenti, il cui insorgere potrebbe essere dannoso per la misura.

D’altra parte, però, i campioni devono fornire informazioni sul valore del segnale ad istanti ben determinati come spesso abbiamo ricordato; dunque è necessario che il valore della separazione di cui sopra sia sufficientemente elevato da evitare i battimenti, ma non molto pronunciato, pena la perdita di risoluzione del sistema.

A ben guardare, già la differenza di lunghezza dei due rami, ovvero la “differenza di percorso” delle componenti spaziali (a monte della fibra non lineare) e dei campioni (a valle) assicura la presenza di uno shift temporale. La linea ODL ha il compito di modificare questo ritardo già esistente in modo da porre il sistema nelle condizioni ottimali

Se lo shift è settato ad un valore ottimale, i due campioni vengono integrati dal convertitore O/E e considerati, come è giusto che sia, un unico campione derivante da un'unica misura. Quindi possiamo concludere che il sistema, dopo aver inizialmente separato le componenti in polarizzazione del segnale, le campioni separatamente e poi ricongiunga i campioni ottenuti (componenti di FWM), proprio grazie all’azione congiunta del convertitore O/E e della linea ODL.

Fig .4.3:Spettro all’uscita di HNLF

Fig. 4.4: Shift temporale tra i campioni

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All’uscita del convertitore, il segnale elettrico che conserva l’informazione sui campioni viene visualizzato tramite un oscilloscopio elettronico.

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4.2 Descrizione delle sorgenti

Il set-up atto a testare il funzionamento del campionatore prevede una parte interamente dedicata alla generazione dei segnali in esso impiegati.

Per le loro specifiche stringenti in termini di frequenza di ripetizione, durata e, come vedremo, allocazione frequenziale, tale parte prevede, oltre alle sorgenti vere e proprie che generano i segnali ottici, uno stadio di elaborazione ottica del segnale, ( stadio di compressione) ed uno di misura con il compito di monitorare i segnali generati.

4.2.1 Sorgenti utilizzate

Il segnale all’ingresso del campionatore deve simulare un segnale dati ottico ultra- veloce; per far ciò è sufficiente generare un treno di impulsi in formato NRZ (Non Return to Zero) alla frequenza di ripetizione desiderate.

Un siffatto segnale è ottenuto mediante l’utilizzo di un laser in cavità “Photrix

Pico Source” che utilizza la tecnica AML (Active Mode Locking) di tipo rigenerativo.

Gli impulsi generati hanno un andamento temporale a secante iperbolica con una durata di 4 ps e si presentano alla frequenza di ripetizione pari a 10 GHz (per un periodo di 100 ps). La Pico Source è in grado di generare una lunghezza d’onda sintonizzabile nell’intera banda C (1540 – 1570 nm).

Lo stesso dispositivo è stato utilizzato anche per la generazione del treno di impulsi di campionamento.

In questo caso però la Pico Source è decimata da un sottosistema di decimazione. Infatti, per quanto già considerato nel capitolo 3, la frequenza di ripetizione degli impulsi di campionamento può essere anche di molto inferiore

a quella del segnale, dunque è necessario, “sopprimere” un certo numero di impulsi ad un rate ben determinato. Tale compito è assolto da un modulatore MZ pilotato, attraverso una linea di ritardo elettrica, da un Bit Pattern Generator (BPG). Quest’ultimo genera parole di un numero prefissato di bit (ad es. 8 oppure 32): settando opportunamente i valori di tali bit, si ottengono delle sequenze logiche che, comandando il modulatore, sopprimono gli impulsi quando si presentano in corrispondenza dei bit settati a zero e lasciandoli passare se arrivano in corrispondenza di quelli asseriti. La linea di ritardo elettrica (EDL) ha il compito di sincronizzare il segnale ottico in ingresso al modulatore con la sequenza elettrica modulante.

Le figure 4.5 e 4.6 illustrano gli schemi di generazione. La figura 4.7 illustra gli impulsi generati dalla sorgente Pico Source.

La traccia riportata è stata ottenuta collegando direttamente la sorgente ottica alla cascata fotodiodo-oscilloscopio, dunque la forma d’onda è quella relativa alla risposta impulsiva di tale cascata, avendo gli impulsi dinamiche molto più veloci delle bande elettriche in questione.

Un parametro importante da tenere in considerazione è la lunghezza d’onda degli impulsi sia di segnale che di campionamento. Per quanto già discusso, i contributi di FWM che si generano nella HNLF e che portano l’informazione relativa ai campioni ottici si posizionano su zone spettrali determinate dal walk-off tra le lunghezze d’onda degli impulsi di segnale e di campionamento.

Nelle esperienze fatte si rende necessario anche massimizzare l’efficienza della generazione degli impulsi; per far ciò si è scelto di posizionare il segnale a 1562.5 nm e la pompa su 1546 nm, cioè quest’ultima esattamente sulla lunghezza d’onda λzd della fibra HNLF. In questo modo si limita la dipendenza della potenza del FWM dal walk-off, mentre rimane

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Fig. 4.5: Generazione degli impulsi di segnale.

Fig. 4.7: Impulsi generati dalla sorgente (a.u vs 25 ps/div ).

Fig. 4.8: Efficienza di FWM

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allocazione spettrale, in modo da dare la possibilità al segnale in ingresso di spaziare sull’intera banda C, come già discusso nel precedente capitolo.