Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
(Ramo TEC)
Projecto, Seminário e Trabalho Final de Curso
Codificador de CDMA Óptico
Relatório de progresso
Carlos Filipe Vieira Ramos de Freitas
Paulo Duarte Farinha Fernandes
FEUP, 2/5/2002Introdução
Este relatório apresenta as especificações para o projecto, servindo também para fazer um ponto de situação do trabalho até à data.
Especificações
A especificação dos parâmetros necessários para a realização do trabalho foram obtidas a partir do débito binário definido (valor fornecido pelo INESC).
Valor fornecido: Rb = 622,08 Mbit/s
Para a obtenção dos valores dos parâmetros a usar no codificador/descodificador foram usadas as seguintes fórmulas:
Cada rede de difracção contribui com um só impulso reflectido. Os impulsos são igualmente espaçados em intervalos de tempo, intervalo de tempo esse chamado chip e representado por Tc, que correspondem ao tempo de propagação de ida e volta entre duas redes de difracção adjacentes, devido a estas estarem igualmente espaçadas. Então Tc = 2n0Lc/c, onde Lc é o comprimento de uma rede de difracção de Bragg Lg mais a distância entre duas redes adjacentes d = Lsep, c é a velocidade da luz, n0 é o
índice de refracção efectivo do núcleo da fibra óptica e neste caso toma o valor de 1,458.
O tempo de ida e volta total (total round trip time) de uma série de redes de difracção de Bragg é dado por:
Tb = 2(N-1)Lcn0/c
onde Tb = 1/ Rb e N é o número de redes de difracção.
Neste caso queremos saber o Lc a partir de uma dada taxa de transferência Rb. Assim temos: 0 ) 1 ( 2 N n c T L b c − × < ns R T b b 1,608 10 08 , 622 1 1 6 = × = = N = 4 s m c=3×108 / n0 = 1,458
mm m Lc 0,0551 55 458 , 1 ) 1 4 ( 2 10 3 10 608 , 1 9 8 ≈ = × − × × × × < −
Foi decidido usar um Lc = 50 mm, sendo feita a seguinte distribuição: Lg = 10 mm e d
= Lsep = 40 mm. O Lg usado prende-se com o facto de este ser um valor típico.
A chip rate é dada por N*Rb = 2,488 Gbit/s.
A implementação será feita com dois utilizadores e iremos usar oito comprimentos de onda diferentes, quatro para cada par codificador/descodificador (utilizador). De notar que os comprimentos de onda usados pelo descodificador são iguais ao do codificador, mas colocados na ordem inversa. Para o primeiro utilizador os comprimentos de onda a serem usados são os seguintes:
λ1 = 1550 nm, λ2 = 1552 nm, λ3 = 1554 nm, λ4 = 1556 nm.
Para o segundo utilizador os comprimentos de onda a serem usados são os seguintes:
λ5 = 1551 nm, λ6 = 1553 nm, λ7 = 1555 nm, λ8 = 1557 nm.
Esquemas de montagem
O esquema proposto inicialmente necessitava de quatro circuladores ópticos. Devido à indisponibilidade destes, serão utilizados acopladores ópticos.
É de salientar que com os circuladores ópticos a perda de potência é insignificante, ao passo que nos acopladores esta perda é de 50%.
Como dito anteriormente, serão realizadas alterações à montagem idealizada, montagem esta que será feita em várias fases, sendo apresentadas em seguida.
Nota: As três primeiras montagens serão realizadas em onda contínua, isto é, sem modulação.
Montagem 1
Esta primeira montagem irá ser realizada apenas com um braço, ou seja um só utilizador. Nesta fase será feita a caracterização das redes de difracção de Bragg.
Procedimentos de teste:
Ponto A: Visualização do sinal reflectido pelo codificador recorrendo ao analisador de espectros óptico (Optical Spectrum Analyser, OSA).
Ponto B: Visualização do sinal reflectido pelo descodificador recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Procedimentos de teste:
Ponto A: Visualização da soma dos sinais reflectidos pelos dois codificadores recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto B: Visualização do sinal reflectido pelo descodificador 1 recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto C: Visualização do sinal reflectido pelo descodificador 2 recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto D: Visualização do sinal transmitido (sinal com código não adaptado ao descodificador 1) recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto E: Visualização do sinal transmitido (sinal com código não adaptado ao descodificador 2) recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Montagem 3
Esta montagem surge como uma alternativa à anterior, em que os dois braços correspondentes ao codificador 1 e 2 estão ligados ao mesmo acoplador.
Procedimentos de teste:
Montagem 4
Nesta montagem vai ser implementada a modulação em ambos os canais.
Ponto A: Visualização do sinal modulado recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto B: Visualização da soma dos sinais reflectidos pelos dois codificadores recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto C: Visualização do sinal reflectido pelo descodificador 1 recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto D: Visualização do sinal reflectido pelo descodificador 2 recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto E: Visualização do sinal transmitido (sinal com código não adaptado ao descodificador 1) recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Ponto F: Visualização do sinal transmitido (sinal com código não adaptado ao descodificador 2) recorrendo ao analisador de espectros óptico (OSA).
Lista de material a usar nas montagens
Fonte óptica Fonte de dados Acoplador 2x2 Fotodetector
1ª montagem 1xLED - 3 -
2ª montagem 2xLED - 5 -
3ª montagem 1xLED - 4 -
Trabalho realizado até ao momento
Neste momento, já foram fabricadas as redes de difracção de Bragg correspondentes ao par codificador/descodificador que serão utilizadas pelo primeiro utilizador. Os comprimentos de onda obtidos ficaram ligeiramente deslocados em relação aos que foram especificados. No entanto, as redes de difracção de Bragg tiveram de ficar uma semana em repouso para estabilizar os valores dos comprimentos de onda. Geralmente existe a tendência para haver uma diminuição de 0,5 nm em cada comprimento de onda obtido. Se for necessário, será feito um ajuste aos comprimentos de onda, de maneira a aproximarem-se dos valores pretendidos. As redes de difracção foram fabricadas utilizando o método da máscara de fase.
Redes de difracção de Bragg obtidas
Série de redes de difracção 1 (Fibra óptica branca):
Comprimentos de onda obtidos para cada uma das redes de difracção:
Série de redes de difracção 2 (Fibra óptica vermelha):
Comprimentos de onda obtidos para cada uma das redes de difracção:
Bibliografia
1. Habib Fathallah, Leslie A. Rusch and Sophie LaRochelle, “Passive Optical Fast Frequency-Hop CDMA Communications System” journal of Lightwave Technology, Vol. 17, No. 3, March.
2. Habib Fathallah, Leslie A. Rusch and Sophie LaRochelle, “Optical Frequency-Hop Multiple Access Communications System”, ICC (1998).
3. Cedric Fung Lam, “Multi-wavelength Optical Code-Division-Multiple-Access Communication Systems”.
4. S. LaRochelle, P.-Y. Cortès, H. Fathallah, L.A. Rusch and H. Ben Jaafar, “Writing and Applications of Fibre Bragg Grating Array”, SPIE proc. (June 2000).
