3.1 – Caratterizzazione dei SOA
Prima di implementare lo schema della porta logica è stato necessario analizzare i principali comportamenti del dispositivo su cui si basa il sistema: il SOA.
In laboratorio sono stati caratterizzati tre differenti modelli di SOA, prodotti rispettivamente da: Q-Photonics, Covega e C.I.P.
Caratterizzare un amplificatore significa estrarre alcuni dei suoi parametri principali in funzione di altri; ad esempio ricavare la curva di guadagno (Guadagno-Potenza d’ingresso o Guadagno-Potenza d’uscita) e calcolare l’andamento del guadagno in banda (Guadagno- Frequenza/Lunghezza d’onda). Oltre alle caratteristiche del guadagno, poiché siamo interessati a sfruttare i comportamenti non lineari del SOA, sono state ricavate due curve che riportano rispettivamente la potenza della componente di Four Wave Mixing (FWM) al variare dello scostamento frequenziale dei due segnali pompa ed il comportamento del Cross Gain Modulation (XGM) riportando la potenza del segnale modulato al variare della potenza del segnale pompa.
Gli strumenti utilizzati per la caratterizzazione dei SOA sono un laser fisso NetTest, un laser sintonizzabile (Tunable Laser – TL) ANDO AQ4321D, un analizzatore di spettro ottico (Optical Spectrum Analizer – OSA) ANDO AQ6317B ed un power meter Anritsu (misuratore di potenza ottiche).
Per ottenere curve con un numero rilevante di punti sarebbe stato necessario effettuare numerose misure di potenza variando un solo parametro dei segnali in ingresso.
Sono stati allora sviluppati dei programmi in ambiente LabVIEW per il controllo degli strumenti, per velocizzare le misure e per agevolare la memorizzazione delle stesse.
3.2 –Descrizione dei programmi
I programmi creati per caratterizzare il SOA sono stati sviluppati in ambiente LabVIEW. Il LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) è un ambiente di sviluppo basato sul linguaggio G (grafical programming). A differenza dei linguaggi tradizionali (text based), la programmazione non consiste nello scrivere un certo numero di righe di codice ma bensì nel gestire, su un quadro grafico, un certo numero di icone che “collegandole” creano sostanzialmente lo schema a blocchi del programma.
I programmi realizzati sono tre e sono realizzati diversamente a seconda della caratteristica del SOA che intendono analizzare.
Uno ricava la curva di guadagno ad una certa lunghezza d’onda fissata.
Uno riporta l’andamento del guadagno al variare della lunghezza d’onda per una potenza d’ingresso fissata.
L’ultimo analizza l’efficienza del FWM misurando la potenza della componente al variare della separazione dei due segnali-pompa.
Ciascun programma è composto da due interfacce grafiche: una mostra il diagramma a blocchi del programma stesso; l’altra, detta Front Panel, è l’interfaccia con cui opera l’utente, quella, cioè, da cui vengono introdotti i dati, azionati interruttori che attivano/disattivano certe funzioni e dove sono riportate le misure ottenute.
Il controllo del laser sintonizzabile e dell’analizzatore dello spettro ottico è stato effettuato tramite porta GPIB, ogni strumento aveva il proprio indirizzo ed il proprio set di comandi per il controllo remoto.
3.3 – Curva di guadagno
Il programma che calcola la curva di guadagno sostanzialmente compie la sottrazione tra la potenza misurata in uscita al SOA e la potenza misurata in ingresso al variare della potenza di ingresso per una lunghezza d’onda fissata.
Come vediamo dal front panel, il programma prende come ingressi l’intervallo di variazione della potenza emessa dal laser sintonizzabile, la lunghezza d’onda di lavoro e la differenza tra la potenza emessa dal laser e quella misurata in realtà in ingresso al SOA (detta insertion loss).
Lo schema del banco di lavoro per testare il SOA è il seguente:
Lo schema prevede, oltre agli strumenti già citati, un controllore di polarizzazione e due isolatori in ingresso ed in uscita al dispositivo. Quest’ultimi servono per evitare che eventuali riflessioni di segnali che nascono alle interfacce dei componenti creino dei segnali che “laserando” condizionano negativamente la misura, mentre il controllore di polarizzazione serve per ottimizzare la polarizzazione del segnale in ingresso al SOA nel caso questo ne risulti sensibile.
Il programma opera secondo i seguenti passi:
1.Calcola il numero di punti da ricavare e setta la finestra dell’OSA stabilendone i margini. Imposta inoltre il valore di lunghezza d’onda del TL a cui operare.
2.Gestisce un ciclo for all’interno del quale si fa variare la potenza del TL e si registra la potenza del segnale in uscita andando a leggere il picco dello spettro misurato dall’OSA.
3.Calcola il guadagno del dispositivo sottraendo la potenza di ingresso a quella d’uscita; memorizza i file in formato .xls (per Microsoft Excel) riportando su due colonne il guadagno calcolato (G) in funzione della potenza di ingresso (Pin). Visualizza la curva sul grafico del Front Panel.
3.4 – Banda di guadagno
Il programma misura la banda di guadagno del dispositivo riportando l’andamento del guadagno (sottrazione tra la potenza misurata in uscita al SOA e la potenza misurata in ingresso) al variare della lunghezza d’onda del segnale per un valore della potenza in ingresso fissato.
Come vediamo dal front panel, il programma prende come ingressi l’intervallo di variazione della lunghezza d’onda del segnale emesso dal laser sintonizzabile, la potenza di uscita del laser e la differenza tra la potenza emessa dal laser e quella misurata in realtà in ingresso al SOA (detta insertion loss). E’ possibile inoltre attivare un interruttore che abilita la misura del rapporto segnale amplificato-rumore su tutta la banda.
Lo schema del banco di lavoro per testare il SOA è lo stesso utilizzato per la misura della curva di guadagno.
Il programma opera secondo i seguenti passi:
1.Calcola il numero di punti da ricavare e setta la finestra dell’OSA stabilendone i margini. Imposta inoltre il valore di potenza di lavoro del TL.
2.Gestisce un ciclo for all’interno del quale si fa variare la lunghezza d’onda del TL e si registra la potenza e la lunghezza d’onda del segnale in uscita andando a leggere il picco dello spettro misurato dall’OSA.
3.Con una struttura di tipo case si abilita la misura del SNR. Spostando il marker dal picco di pochi decimi di nanometro si misura il valore dell’ASE.
4.Calcola il guadagno del dispositivo sottraendo la potenza di ingresso a quella d’uscita; Memorizza i file in formato .xls (per Microsoft Excel) riportando su due colonne lunghezza d’onda e guadagno e a seguire lunghezza d’onda e rapporto segnale rumore. Visualizza la curva sul grafico del Front Panel.
3.5 – Curva di FWM
Il programma misura la potenza di una componente di FWM al variare della lunghezza d’onda di uno dei due segnali in continua che la generano per un valore di potenza d’ingresso fissata (identica per entrambi i segnali).
Come vediamo dal front panel, il programma accetta come ingressi l’intervallo di variazione della lunghezza d’onda del segnale emesso dal laser sintonizzabile, la potenza di uscita del laser, l’insertion loss e la lunghezza d’onda del laser fisso. Sono inoltre presenti due interruttori: uno abilita la misura del rapporto segnale amplificato-rumore su tutta la banda, l’altro permette di scegliere quale tra le due componenti di FWM misurare (destra o sinistra)
Lo schema del banco di lavoro per testare il SOA è il seguente:
Figura 3-2: Schema per la misura della componente di FWM
E’ stato necessario utilizzare, oltre ad un altro modulo laser, un accoppiatore 50:50 ed un amplificatore EDFA per aumentare la potenza del TL. Inoltre tramite il controllore di polarizzazione i due segnali di pompa vengono allineati in polarizzazione al fine di massimizzare l’efficienza di FWM.
Il programma opera secondo i seguenti passi:
1.Calcola il numero di punti da ricavare e setta la finestra dell’OSA stabilendone i margini in modo che i due picchi dei segnali di ingresso ne rimangano esclusi. Questa operazione è necessaria poiché per la misura l’OSA estrae il peak search (picco massimo di potenza in un date span frequenziale)
Con una struttura di tipo case la finestra viene settata opportunamente a seconda di quale componente del FWM intendiamo misurare.
Imposta inoltre il valore di potenza di lavoro del TL.
2.Gestisce un ciclo for all’interno del quale si fa variare la lunghezza d’onda del TL e si registra la potenza e la lunghezza d’onda del segnale in uscita andando a leggere il picco dello spettro misurato dall’OSA.
3.Con una struttura di tipo case si abilita la misura del SNR. Spostando il marker dal picco di pochi decimi di nanometro si misura il valore dell’ASE.
4.Memorizza i file in formato .xls (per Microsoft Excel) riportando su due colonne lunghezza d’onda del segnale in ingresso e potenza della componente di FWM e a seguire lunghezza d’onda e rapporto segnale rumore. Visualizza la curva sul grafico del Front Panel.
3.6 – Caratteristiche dei SOA
I SOA presi in esame sono il Qphotonics QSOA-1550, il Covega SOA 811 ed il CIP LS SOA. Tutti i dispositivi sono bulk SOA ed esternamente appaiono come chip a farfalla con due pigtail collegati. Attraverso i piedini vengono fornite da un controllore esterno la corrente di polarizzazione e la corrente per il controllo della temperatura (il SOA opera a temperatura costante).
3.6.1 - SOA Qphotonics
Come prima misura, come già detto in precedenza, abbiamo osservato con l’OSA lo spettro d’ASE del dispositivo fissando la corrente di polarizzazione a 400 mA e la temperatura di esercizio a 25°C.
Figura 3-3: Setup per la misura dello spettro d'ASE
Dall'immagine ricavata dall'analizzatore di spettro possiamo notare che il picco d’ASE si trova a 1527,2 nm e che la banda è di circa 40 nm.
Leggendo il data sheet del dispositivo, abbiamo appreso che il SOA è sensibile alla polarizzazione del segnale in ingresso. Ecco che nel circuito ottico allestito per la misura della curva di guadagno è stato necessario aggiungere un controllore di polarizzazione prima dell’ingresso del SOA. Prima di attivare gli strumenti ed il programma di misura è stata trovata la posizione ottimale del controllore in modo che il guadagno del dispositivo fosse massimo (test effettuato per un solo valore di potenza di ingresso). Dopo aver misurato l’insertion loss facendo la differenza tra la potenza che il TL assicurava in uscita e quella misurata prima dell’ingresso del SOA con il power meter, è stato eseguito il programma di misura della curva di guadagno.
Sono state ricavate più curve cambiando la lunghezza d’onda del segnale in ingresso e variando la corrente di polarizzazione. La temperatura del dispositivo è stata mantenuta a 25°C per ogni misura effettuata. In figura 3-5 è riportato l’andamento del guadagno del dispositivo per valori di potenza di ingresso che vanno da -12 dBm a 4 dBm per tre differenti valori di corrente di polarizzazione. In figura 3-6 è riportato l’andamento del guadagno del dispositivo per valori di potenza di ingresso che vanno da -35 dBm a 6 dBm per un valore di corrente di polarizzazione fissato a 400 mA.
Guadagno@1530nm 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 Pin (dBm) G (d B ) I=300 mA I=350 mA I=400mA
Figura 3-5: Curve di guadagno a 1530 nm ottenute per tre diverse correnti di polarizzazione
Guadagno @1537,7nm 0 5 10 15 20 25 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 Pin (dBm) G (d B )
Figura 3-6: Curva di guadagno a 1537,7 nm. I=400 mA
L'analisi delle curve ottenute ci porta a stabilire che il guadagno di piccolo segnale è pari a 22 dB e che la saturazione si raggiunge con in ingresso circa -15 dBm. La seconda curva è stata ottenuta alimentando il SOA con una corrente di 400 mA, il valore più alto consentito. In questo modo siamo sicuri di ottenere le massime prestazioni in termine di guadagno ed effetti non lineari.
Successivamente, usando il solito schema, è stata misurata la banda del dispositivo, sia in funzionamento lineare sia in saturazione. In figura 3-7 e 3-8 si riporta l’andamento del guadagno del dispositivo al variare della lunghezza d’onda rispettivamente per un intervallo frequenziale da 1520 a 1550 nm e da 1520 a 1580 nm. Banda di guadagno@-10dBm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1515 1520 1525 1530 1535 1540 1545 1550 1555 λ (nm) G (d B )
Banda di guadagno@8dBm -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 1510 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 1590 λ (nm) G ( d B)
Figura 3-8: Andamento del guadagno in banda. Pin= 8 dBm
La figura 3-7 riporta l'andamento del guadagno su un intervallo di circa 30 nm. Si notano delle oscillazioni in banda di entità non trascurabile, dell'ordine di 3 dB. Probabilmente il TL variando automaticamente la lunghezza d’onda sposta la polarizzazione del segnale luminoso, allontanandosi dalle caratteristiche ottimali di funzionamento del SOA.
La seconda curva riporta il comportamento del SOA quando è fortemente saturato (la potenza di ingresso è pari a 8 dBm). Il guadagno risulta costante su una larga banda, più di 50 nm (non è stato possibile investigare il comportamento al di sotto di 1520 nm perché il laser sintonizzabile presentava tale limite in lunghezza d’onda). Si può notare la scomparsa delle oscillazioni, dovuta al fatto che il SOA è saturo ed emette la potenza di saturazione anche per piccole variazioni del segnale d’ingresso.
Per misurare le caratteristiche del FWM è stato utilizzato un ulteriore modulo laser che emetteva alla lunghezza d’onda fissa. E’ stato usato inoltre un EDFA per aumentare la potenza del TL, dato che per ottenere componenti di FWM di una certa ampiezza è necessario far lavorare il dispositivo in forte saturazione. I due laser venivano mandati in ingresso al SOA con un accoppiatore ottico di tipo 50:50, che riporta cioè sulle due sue uscite metà della somma dei due ingressi.
Su uno dei due rami di ingresso dell’accoppiatore è stato aggiunto un altro controllore di polarizzazione in modo che, orientandolo, fosse possibile rendere parallele le polarizzazioni dei segnali provenienti dai due laser. Quest’operazione si rivela utile per aumentare il
battimento tra i due segnali (se idealmente le due polarizzazioni fossero lineari ed esattamente ortogonali non si avrebbe FWM).
L’andamento mostrato dalla potenza della componente di FWM allo spostamento in frequenza di uno dei due ingressi è riportato in questi grafici. In figura 3-9 è riportato l’andamento della componente di FWM alla sinistra del laser fisso a 1530,56 nm al variare dello scostamento frequenziale da 0, a 6,5 nm per tre differenti valori di corrente di polarizzazione. I segnali che generavano il battimento avevano una potenza di 3 dBm.
In figura 3-10 è riportato l’andamento della componente di FWM alla destra del laser fisso a 1535,76 nm al variare dello scostamento frequenziale da 0,5 a 6,5 nm per una corrente di polarizzazione di 400 mA. In figura 3-11 è riportato l’andamento della componente di FWM alla sinistra del laser fisso a 1549,6 nm al variare dello scostamento frequenziale da 1 a 11 nm per una corrente di polarizzazione di 400 mA. I segnali che generavano il battimento avevano una potenza di 9 dBm.
FWM sx @ 1530,56 nm -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 ∆λ (nm) PFWM (dB m ) I=400 mA I=350mA I=300 mA
Figura 3-9: Andamento della componente di FWM alla sinistra del laser fisso a 1530,56 nm. Pin=3 dBm
FWM dx@1535,76 nm -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 1 2 3 4 5 6 ∆λ (nm) PFWM (d B m ) 7
Figura 3-10: Andamento della componente di FWM alla destra del laser fisso a 1535,76 nm. Pin= 3 dBm FWM sx@1549,6 nm -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 2 4 6 8 10 ∆λ (nm) PFWM (dB m ) 12
Figura 3-11: Andamento della componente di FWM alla sinistra del laser fisso a 1549,6 nm. Pin = 9 dBm
L’andamento della potenza della componente del FWM risulta decrescente con la separazione frequenziale (nel grafico espressa in termini di lunghezza d’onda) dei due segnali ad alta potenza. In generale abbiamo notato che la componente a lunghezza d’onda più bassa (alla sinistra del laser fisso) risultava più alta di alcuni dB rispetto alla componente a lunghezza d’onda più alta. Attivando sul programma anche la misura del rapporto segnale rumore abbiamo notato che si mantiene sempre su valori superiori ai 10 dB se la potenza della componente non risulta troppo ridotta.
Per le misure di XGM abbiamo usato lo schema precedente. Facendo variare la potenza del segnale fisso (potenze ottiche alte) si misurava la potenza del probe iniettato nel SOA a potenze ottiche basse.
Questi sono i risultati utilizzando, rispettivamente, in fig. 3-12 un segnale di probe a 1537,76 a -30 dBm e un segnale di pompa a 1535,76 nm con potenza variabile tra -12 e 6 dBm, in fig. 3-13 un segnale di probe a 1528,6 a -30 dBm e un segnale di pompa a 1530,6 nm con potenza variabile tra -12 e 6 dBm ed in fig. 3-14 un segnale di probe a 1547,3 a -30 dBm e un segnale di pompa a 1549,3 nm con potenza variabile tra 3 e 10 dBm.
XGM@1537,76 nm -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 PPompa (dBm) PPr o b e (dB m )
Figura 3-12: Andamento della potenza del probe a 1537,76 nm al variare della potenza della pompa a 1535,76 nm. Pprobe=-30dBm
XGM@1528,6 nm -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 -15 -10 -5 0 5 10 PPompa (dBm) PP robe (d B m )
Figura 3-13: Andamento della potenza del probe a 1528,6 nm al variare della potenza della pompa a 1530,6 nm. Pprobe= -30 dBm
XGM@1547,3 nm -35 -30 -25 -20 -15 -10 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 PPompa (dBm) PPr obe (dB m ) 1
Figura 3-14: Andamento della potenza del probe a 1547,3 nm al variare della potenza della pompa a 1549,3 nm. Pprobe= -30 dBm
Ovviamente la potenza del segnale di probe in uscita dal SOA risulta sempre più ridotta all’aumentare della potenza della pompa a causa della saturazione del guadagno che essa induce. Possiamo notare che, in generale, per potenza della pompa superiori a 6 dBm il segnale di probe non sperimenta sostanzialmente nessun guadagno (Pout ≈ Pin).
3.6.2 - SOA Covega
Per SOA Covega è stato utilizzato lo stesso set up con la differenza che, essendo insensibile alla polarizzazione, è stato rimosso il controllore di polarizzazione posto all’ingresso.
Lo spettro d’ASE per una corrente di polarizzazione di 600 mA è riportato in figura 3-15.
Figura 3-15: Spettro d'ASE del SOA Covega
Il SOA in questione presenta un picco d'ASE intorno ai 1490 nm, lontano dalle lunghezze d'onda in cui vogliamo operare.
Nonostante ciò, abbiamo analizzato il comportamento del guadagno del dispositivo alle lunghezze d’onda di nostro interesse (1530 – 1550 nm).
Per le misure del guadagno abbiamo allestito il medesimo banco utilizzato per il SOA precedente. Sono state effettuate misure per due valori di corrente di polarizzazione, 500 mA e 600 mA (che rappresenta la massima corrente consentita). In figura 3-16 è riportato l’andamento del guadagno al variare della potenza d’ingresso da -30 a 6 dBm alla lunghezza d’onda di 1530 nm, mentre in figura 3-17 sono riportate le stesse misure effettuate a 1550 nm.
Guadagno@1530nm 0 5 10 15 20 25 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 Pin (dBm) G (d B ) I=600mA I=500mA
Figura 3-16: Curva di guadagno a 1530 nm per due valori di corrente di polarizzazione
Guadagno@1550nm 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 Pin (dBm) G (d B ) I=600mA I=500mA
Figura 3-17: Curva di guadagno a 1550 nm per due valori di corrente di polarizzazione
Dalle curve sperimentali abbiamo ottenuto i seguenti dati: a 1530 nm il guadagno di piccolo segnale vale 20 dB e la potenza di saturazione -5 dBm; a 1530 nm il guadagno di piccolo è pari a circa 17 dB mentre la potenza di saturazione 2 dBm.
Successivamente abbiamo ricavato l’andamento spettrale del guadagno. In figura 3-18 è riportato l’andamento del guadagno al variare della lunghezza d’onda da 1520 a 1580 nm quando la potenza di ingresso vale -30 dBm, per due valori di corrente di polarizzazione, 500 mA e 600 mA, mentre in figura 3-19 sono riportate le stesse misure effettuate con una potenza di ingresso di 8 dBm.
Banda di guadagno@-30dBm 0 5 10 15 20 25 1510 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 1590 λ (nm) G (d B ) I=500mA I=600mA
Figura 3-18: Andamento del guadagno in banda. Pin= -30 dBm
Banda di guadagno@8dBm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 1565 1570 1575 λ (nm) G ( d B) 500mA 600mA
Figura 3-19: Andamento del guadagno in banda. Pin= 8 dBm
L'andamento del guadagno di piccolo segnale al variare della lunghezza d'onda ricalca quello dello spettro d'ASE. Facendo lavorare il SOA in saturazione il guadagno rimane pressoché costante al variare della lunghezza d'onda, come già abbiamo notato per il SOA Qphotonics.
Le misure dell’efficienza di FWM sono state effettuate nello stesso modo utilizzando il medesimo setup impiegato per le misure sul SOA precedente. Per queste misure abbiamo polarizzato il SOA con una corrente di 600 mA, in modo da ottenere le migliori prestazioni in termini di effetti nonlineari. In figura 3-20 è riportato l’andamento della componente di
0,5 a 10 nm per una corrente di polarizzazione di 600 mA. In figura 3-21 è riportato l’andamento della componente di FWM alla destra del laser fisso a 1549,6 nm al variare dello scostamento frequenziale da 0,5 a 9 nm per una corrente di polarizzazione di 600 mA. I segnali che generavano il battimento avevano una potenza di 8 dBm per entrambe le misure.
FWM sx@1549,6 nm -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 2 4 6 8 10 ∆λ (nm) PFW M (d B m ) 12
Figura 3-20: Andamento della compomemte del FWM alla sinistra del laser fisso a 1549,6 nm. Pin =8 dBm FWM dx@1549,6 nm -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ∆λ (nm) PFWM (dB m ) 0
Figura 3-21: Andamento della componente di FWM alla destra del laser fisso a 1549,6 nm. Pin =8 dBm
Anche per questo SOA la componente di FWM che si crea a lunghezza d’onda più bassa risulta essere lievemente più potente (2 dB). Con i due segnali di potenza 8 dBm che battono separati di 1 nm si riesce ad ottenere una componente di FWM di livello -13 dBm.
In figura 3-22 si può osservare il comportamento del XGM. Viene riportato l’andamento della potenza del segnale di probe al variare della potenza della pompa da 2 a 10 dBm. Sono state compiute misure con tre differenti valori di potenza d’ingresso del segnale di probe.
XGM@1546,6 nm -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 2 4 6 8 10 PPompa (dBm) PPr obe (d B m ) 12 Pin=-30 Pin=-20 Pin=-10
Figura 3-22: Andamento della potenza del probe a 1546,6 nm al variare della potenza della pompa a 1549,6 nm per tre valori di Pprobe
Dalle misure riportate del grafico si può notare che anche spingendo la potenza della pompa fino a 10 dBm non si riesce ad ottenere un completo annullamento del guadagno sperimentato dal probe (il guadagno residuo si può stimare intorno ai 5 dB).
3.6.3 – SOA C.I.P.
Per ultimo abbiamo caratterizzato il SOA CIP. Seguendo il solito procedimento (anche questo SOA è insensibile alla polarizzazione) sono state misurate le seguenti caratteristiche: in figura 3-23 è riportato lo spettro d’ASE utilizzando una corrente di polarizzazione di 400mA; in figura 3-24 è riportata la curva di guadagno a 1550nm per valori di potenza di ingresso che variano da -30 dBm a 10 dBm, sempre utilizzando una corrente di polarizzazione di 400mA.
Figura 3-23: Spettro d'ASE del SOA CIP
Guadagno@1550nm 0 5 10 15 20 25 30 35 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 Pin (dBm) G (d B )
Figura 3-24: Curva di guadagno a 1550 nm. I=400mA
Il dispositivo sotto misura presenta un guadagno di piccolo segnale pari a 31 dB; la potenza di saturazione di ingresso vale -18 dBm.
Successivamente sono state effettuate le consuete misure della banda del guadagno: in figura 3-25 è riportato l’andamento del guadagno al variare della lunghezza d’onda da 1520 a 1580 nm quando la potenza di ingresso vale -30 dBm, per un valore di corrente di polarizzazione di 400 mA; in figura 3-26 sono riportate le stesse misure effettuate con una potenza di ingresso di -10 dBm mentre in fig. 3-27 con una potenza di ingresso di 8 dBm..
Banda di guadagno@-30dBm 20 22 24 26 28 30 32 34 1510 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 1590 λ (nm) G (d B)
Banda di guadagno@-10dBm 10 12 14 16 18 20 22 24 1510 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 1590 λ (nm) G ( d B )
Figura 3-26: Andamento del guadagno in banda. Pin -10 dBm
Banda di guadagno@8dBm 0 1 2 3 4 5 6 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 1565 1570 1575 λ (nm) G ( d B )
Figura 3-27: Andamento del guadagno in banda. Pin 8 dBm
L'andamento del guadagno di piccolo segnale al variare della lunghezza d'onda mostra una larghezza di banda a 3 dB di circa 48 nm (se si trascura il ripple di ampiezza massima 1 dB) attorno alla lunghezza d'onda di centrobanda di 1550 nm.
Ancora una volta saturando il SOA (Pin > -18 dBm) non si notano grandi cambiamenti del guadagno lungo l'asse frequenziale.
Si riportano le misure effettuate per la componente di FWM. In figura 3-29 è riportato l’andamento della componente di FWM alla destra del laser fisso a 1549,6 nm al variare dello scostamento frequenziale da 0,5 a 10 nm per una corrente di polarizzazione di 400 mA. In figura 3-21 è riportato l’andamento della componente di FWM alla sinistra del laser fisso a 1549,6 nm al variare dello scostamento frequenziale da 0,5 a 9 nm per una corrente di polarizzazione di 600 mA. I segnali che generavano il battimento avevano una potenza di 10 dBm per entrambe le misure.
FWM dx@1549,6 nm -25 -20 -15 -10 -5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ∆λ (nm) PFW M (d B m ) 0
Figura 3-28: Andamento della componente di FWM alla destra del laser fisso a 1549,6 nm. Pin=10 dBm FWM sx@ 1549,6 nm -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ∆λ (nm) PFWM (d B m ) 0
Figura 3-29: Andamento della componente di FWM alla sinistra del laser fisso a 1549,6 nm. Pin=10 dBm
Con questo SOA, spingendo la potenza dei segnali che provocano il battimento fino a 10 dBm, si riesce ad ottenere una componente di FWM, per una separazione dei segnali di 1nm, di potenza pari a -5 dBm.
Si riportano le misure effettuate per lo studio del fenomeno di XGM. In figura 3-30 viene riportato l’andamento della potenza del segnale di probe alla lunghezza d’onda di 1546,6 nm al variare della potenza della pompa da 2 a 10 dBm alla lunghezza d’onda di 1549,6 nm. Sono state compiute misure con tre differenti valori di potenza d’ingresso del segnale di probe: -10, -20 e -30 dBm. XGM@ 1549,6 nm -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 2 4 6 8 10 12 PPompa (dBm) PPr o b e (dB m ) P_prb=-30 P_prb=-20 P_prb=-10
Figura 3-30: Andamento della potenza del probe a 1546,6 nm al variare della potenza della pompa a 1549,6 nm per tre valori di Pprobe
Aumentando la potenza della pompa fino a 10 dBm si riesce saturare quasi completamente il dispositivo, il segnale di probe a bassa potenza sostanzialmente non viene amplificato (in realtà guadagna circa 1 dB).
A seguito delle misure ottenute in regime continuo possiamo concludere che il dispositivo che maggiormente si presta per la realizzazione della porta logica è il CIP LS SOA. Esso presenta delle migliori caratteristiche per quanto riguarda gli effetti non lineari di FWM e di XGM che intendiamo sfruttare. Inoltre dalle caratteristiche dinamiche si nota che questo SOA presenta dei tempi di risposta molto veloci ed è perciò adatto a trattare con impulsi ottici molto brevi. Il SOA Qphotonics, per quanto abbia un buon comportamento non lineare (anche se sempre peggiore) e sia più economico del CIP, presenta il grave inconveniente della sensibilità alla polarizzazione e dunque non è adatto. Il SOA Covega non manifesta spiccati effetti non lineari e perciò risulta inefficace per i nostri fini.
