Comparación espectral en sistemas WDM entre una fuente óptica multiportadora basada en grafeno con respecto a fuentes basadas en MZM que utilizan el mecanismo de generación de combs

Abstract

La próxima generación de redes ópticas pasivas está basada en tecnología de multiplexación por división de longitud de onda, la cual se desplegará ampliamente hasta la red de acceso. Esto hace necesario la creación y producción de fuentes ópticas adecuadas y de bajo costo para este tipo de sistemas.

En este trabajo se propuso una fuente óptica multiportadora basada en un láser de pulsos ultracortos, la cual consiste en una fibra dopada con erbio como medio de ganancia y al interior de la cavidad contiene un dispositivo pasivo no lineal, compuesto de grafeno sobre fibra D, usado como absorbedor saturable. Esta fuente se comparó con respecto a un generador de combs basado en moduladores Mach-Zehnder (MZM – Mach-Zehnder Modulator), el cual, por su naturaleza espectral, también se considera como una fuente óptica multiportadora.

Primeramente se realizó una interfaz con las medidas obtenidas experimentalmente del láser pulsado basado en grafeno, para el tratamiento de la señal de esta fuente multiportadora en el entorno del software VPIphotonicsTM. Luego se desarrolló la simulación de la fuente basada en el mecanismo de generación de combs que utiliza moduladores electroópticos MZM. Por consiguiente, se hizo una comparación del espectro generado por cada fuente, analizando y revisando sus características más relevantes, desarrollando adicionalmente un estudio del número de portadoras generadas por las fuentes multiportadoras basadas en MZM. Finalmente, se evaluó el desempeño de transmisión de las fuentes ópticas multiportadoras implementadas en un sistema WDM-PON, al hacer un análisis numérico, estimando la tasa de error de bit en función de la longitud del enlace y de la relación señal a ruido óptica. Para el enlace de transmisión se emplearon pulsos con formato de codificación retorno a cero, a una tasa de bit de 10 Gbps mediante modulación externa y a través de una fibra monomodo estándar.

Los resultados mostraron que con la fuente de pulsos ultracortos propuesta se generaron 25 líneas comb sin necesidad de requerir altos niveles de voltaje ni llegar a su máximo ancho espectral registrado. Mientras que las fuentes basadas en MZM el máximo posible, de forma experimental, es de 21 canales, considerando una rejilla estándar de sepración entre canalaes de 12.5 GHz. Y con respecto al desempeño de transmisión las fuentes MZM exhiben una leve mejora en comparación con la fuente propuesta, obteniendo, para una tasa de error de bit de 10-9, una penalidad de distancia de alrededor de 2 km para 18 dB de relación señal a ruido óptica, y una penalidad en ganancia de aproximadamente 0.1 dB para distancias de 0 km y 20 km.