SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE DESEMPENHO DE SISTEMAS ÓPTICOS DIGITAIS UTILIZANDO AMPLIFICADORES ÓPTICOS A FIBRA DOPADA COM ÉRBIO

Os amplificadores a fibra dopada com érbio (EDFAs) têm se mostrado como uma alternativa bastante atraente para aumentar a capacidade de sistemas de comunicações por fibras ópticas operando na terceira janela de transmissão de fibras convencionais (lambda = 1.55 mi m). Consideráveis esforços têm sido direcionados ao aprimoramento do desempenho desses dispositivos. O potencial de aplicação em telecomunicações é grande e motiva o estudo do desempenho dos enlaces com o uso de EDFAs. A maior parte das contribuições teóricas sobre influência de amplificadores ópticos no desempenho dos receptores consiste de métodos que são fáceis de usar mas muito aproximado - o que pode conduzir a estimativas bastantes imprecisas -, ou muito precisos mas de utilização extremamente difícil - devido a uma complexidade inerente. São apresentados modelos para a simulação de sistemas de comunicações ópticos digitais que consideram as perdas no sinal e as distorções da forma de onda devidas ao efeito combinado do chirping do laser, da dispersão da fibra e da largura de banda finita do receptor. É proposta uma nova abordagem para o cálculo da taxa de erro do sistema e da sensibilidade, que possui a precisão e a simplicidade desejadas. O método desenvolvido considera a interferência intersimbólica (causada pelas distorções) e das contribuições de ruídos dos amplificadores, utilizando-se o método semi-analítico. Esses modelos e o método desenvolvido foram utilizados para introduzir a simulação de sistemas ópticos com EDFAs em um programa já existente de análise de sistemas. Foram realizadas simulações para avaliar as contribuições dos diversos parâmetros dos EDFAs e as implicações de algumas propriedades do sistema no desempenho total do sistema óptico. A comparação com resultados de análises rigorosas, encontrados na literatura, validou a abordagem proposta.Erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) have shown to be a very attractive alternative to improve the capacity of optical-fiber communications systems operating in the third transmission window of conventional fibers (lambda = 1.55 mi m). Considered efforts have been made towards the performance enhancement of these devices. The possible application potential in telecommunications is indeed large, and has simulated the study of system performance using EDFAs. Most of the previous theoretic contribuitions on the influence of optical amplifiers in the receiver performance consist of methods that are either easy to use but over-approximated - what can lead to quite inaccurate evaluations - or very precise but extremely difficult to use - due to some inherent complexity. Models for the simulation of digital optical communication systems are presented, which account for signal loss and distortion - due to laser chirping, fiber dispersion and detector finite bandwidth. A new semi-analytical method for the evaluation of bit-error rate (BER) and receiver sensitivity is introduced, which possesses the desired accuracy and simplicity. It takes into account the presence of inter-symbol interference (due to signal distortion) and the optical amplifier noises. These modesl and the developed method jhave been the used for introducing simulation of optical systems with EDFAs into a previously existing system evaluation software package. A numbe of simulations was carried out in order to estimate the contribution of EDFA parameters and implications of some system properties in the final performance of the optical system. The comparison with results from rigorous analysis, found in the literature, has validated the proposed approach