Mistura e geração experimental de sinais de microonda empregando amplificadores opticos semicondutores

Nesta tese, no primeiro experimento, foi obtido o sinal de batimento a partir dos sinais ópticos de dois lasers de cavidade externa (um sintonizável e outro não sintonizável) misturados no fotodetetor. O laser 2 gera um sinal óptico de ?2 = 1,5416 µm enquanto que o laser 1 gera um sinal óptico de ?1 = 1,5496 µm. Para prevenir reflexões do sinal óptico ao laser são colocados isoladores ópticos. O comprimento de onda ?1 foi controlado através do controle de temperatura da cavidade externa do laser 1. A sintonia de ?2 foi realizada mecanicamente. Os dois sinais sofrem ajuste do estado de polarização (SOP) através dos polarizadores 1 e 2 colocados nos percursos dos dois sinais. Devido a menor pureza espectral do sinal do laser 1, o seu sinal passa pelo filtro óptico antes que os dois sinais (k\ e X2) sejam juntados peio acoplador direcional. Os sinais saídos do acoplador direciona! são misturados e detectados pelo fotodetetor cujo sinal de saída na freqüência de diferença (sinal de batimento), ¿ ¿ 1,28 GHz, é apresentado no analisador de espectro. Em outra saída, antes do fotodetetor, o sinal óptico pode ser conectado ao analisador de espectro óptico. Maior resolução da aproximação entre os espectros dos dois sinais ópticos, é conseguida usando o interferômetro Fabry-Perot. Na segunda parte desta tese comprovam-se, experimentalmente, as propriedades não lineares do amplificador óptico semicondutor (SOA) que, além de proporcionar amplificação para os sinais que se propagam pela fibra (> 10 dB), produz, devido a suas características não-lineares, a mistura de duas portadoras ópticas, distantes de 8 nm. O laser 1 do transmissor óptico (TO) foi diretamente modulado com um sinal de modulação na freqüência ¿TO = 250 MHz. Ao laser 2 do oscilador local (LO) foi imposta a modulação externa através do modulador Mach-Zehnder (MZ) na freqüência de modulação ¿LO = 400 MHz. O sinal, com as freqüências de modulação e componentes de intermodulação resultantes dessas freqüências (fw = 400 MHz, ¿ro = 250 MHz, ¿iF = ¿w - ¿ro = 150 MHz, ¿s = ¿w + ¿ro = 650 MHz, ¿s = ¿r - ¿iF = 500 MHz), é detectado na saída pelo fotodetetor e apresentado no analisador de espectro elétrico. Alternativamente o sinal de saída do SOA pode ser conectado ao analisador de espectro óptico antes de conectar o sinal óptico ao fotodetetor. Na seqüência, comprovam-se, experimentalmente, a mistura de duas portadoras ópticas, distantes de 8 nm e moduladas em ¿ro = VOO MHz e ¿w = 1 GHz. Após filtragem de uma das portadoras e detecção, o sinal detectado apresenta as freqüências ¿w = 1 GHz, fro = 700 MHz, ¿iF = ¿w - ¿TO = 300MHz, ¿s = ¿w+ ¿m= U GHz, f5 = & - ¿iF = 1,4 GHz. Note-se que a freqüência de /, = 1,7 GHz efs = 1,4 GHz encontram-se na faixa de microonda, o que prova ser possível a geração de sinais de microonda empregando amplificadores ópticos semicondutores. Nos dois experimentos os resultados obtidos concordam com a previsão teóricaRecently, the development of techniques that allow optical transmission and generation of microwave and millimetre-wave signals have received significant attention, mainly due to the fact that considerably low-noise optical wavelenght-division multiplexed systems are available to transmit large amounts of data throughout many points interconnected by optical fibre before antenna radiation, improving overall system noise figure. Many techniques for transmission and reception in these systems require complex and costly schemes to achieve reasonable performance. In this work, a technique for microwave and, potentially, millimetre-wave generation, using commercially available devices, is proposed. Basically, a simple coherent-type system uses the cross-gain saturation property of semiconductor optical amplifiers to mix the fundamental and harmonic frequencies of a modulated local oscillator laser signal with those of an also modulated incoming optical carrier. By carefully choosing the optical signal modulation frequencies, components at the sum and difference frequencies can be observed within the microwave bandwidth after photodetection. This work demonstrates experimentally that the semiconductor optical amplifier cross-gain property can be used in the mixing of two 8-nm spaced modulated optical carriers. In a first experiment, the mixing property was investigated for one and two optical amplifiers. It was observed a superior performance for the two-amplifier set-up, since the detected sum and difference components, at 650 and 150 MHz, respectively, had a 20 dB power level gain in relation to the one amplifier application. The experiment was then repeated with different optical signal modulation frequencies and resulted in 1,7 GHz and 300 MHz for the sum and difference frequencies, respectively, despite the low power level for these components, mainly due to technical limitation