ERBİYUM KATKILI FİBER OPTİK YÜKSELTEÇLERİN (EDFA) KULLANILDIĞI UZUN MESAFE SOLİTON İLETİŞİM SİSTEMLERİNİN OPTİMİZASYONU

Yıl 2006, Cilt: 21 Sayı: 2, 213 - 220, 01.03.2013

Murat Arı

Öz

Solitonlar, fiber optik iletişim sistemlerinde bozulmaya uğramadan yüzlerce kilometre gidebilen özel tip optik
darbelerdir. Erbiyum Katkılı Fiber Optik Yükselteçler (EDFA) ise, silika fiberlerin zayıflamasının minimum olduğu 1550 nm dalga boyu civarında 40-50 nm aralıkta çalışabilen ve ticari olarak da tercih edilen optik yükselteçlerdir. Optik yükselteçlerin fiber zayıflamasını dengeleyerek kayıpsız bir optik iletişim sistemini efektif olarak sağlayabildikleri düşünüldüğünde, soliton tabanlı haberleşme sistemlerinin performansı zaman kayması etkileri tarafından sınırlanır. Bu çalışmada, soliton tabanlı bir fiber optik linkinin iletim mesafesini artırmak için zaman kaymasının nasıl kontrol edileceği üzerine daha önce matematiksel modellemesi yapılan ve iki EDFA aralığında sistemi inceleyen [1-14]’deki çalışma esas alınarak, bu sisteme pratik uygulamalardaki parametreleri içeren EDFA’ların yerleştirildiği yeni bir modelleme yapılmıştır. Zaman kayması etkilerine karşı EDFA’ların davranışları ile kazanç ve gürültü performansları incelenerek simülasyon yolu ile gösterilmiştir. Gordon Haus ve
soliton etkileşimlerinden kaynaklanan sınırlayıcı zaman kayması etkilerinin birbirleri ile dengelenmesinde [1- 14]’deki yaklaşıma göre alınan, uygun faz farklı soliton dizilerinin, EDFA kullanılan uzun mesafe soliton sistemlerinde de kayma etkisini minimize ederek sistem performansını artırdığı sonucuna ulaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Erbiyum katkılı fiber optik amplifikatörler , zaman kayması , soliton , Gordon Haus etkisi , soliton etkileşimi.

THE OPTIMIZATION OF LONG DISTANCE SOLITON TRANSMISSION SYSTEMS BY USING EDFA

Öz

Solitons are special type of optic pulses which can go hundreds of kilometers without having any distortion. On
the other hand, EDFA’s are optical amplifiers that are commercially preferred for the wavelengths of around
1550 nm where silica Fiber’s attenuation is minimum. Supposing that the attenuation of optical amplifiers are
eliminated properly, the total transmition length of soliton based communication systems are limited by the
timing jitter. In this study, a new model is presented for EDFA’s which also includes practical parameters on
how to control the timing jitter of a soliton based fiber optic communication systems based on the mathematical
model of reference number 1 in the references. The behavior of the EDFA’s against timing jitter and gain &
noise performance were investigated and presented using simulations. As a result, it was obtained that solitons
with proper phase difference minimized the jitter effect and increased the system performance based on the
interactions of the Gordon Haus and limiting timing jitter in reference 1. 

Anahtar Kelimeler

Erbium doped fiber optic amplifier , timing jitter , soliton , Gordon-Haus effect , soliton interaction

Kaynakça

• Göktaş H., Arı M. “Soliton İletişim Sistemlerinin
• Optimizasyonu Üzerine Bir Yaklaşım Modeli”,
• Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 19, No 3,
• -349, Eylül 2004.
• Arı M., Altuncu A., Nakipoğlu C. “Erbiyum
• Katkılı Fiber Optik Yükselteçlerin (EDFA)
• Modellemesi ve Bilgisayarlı Kazanç
• Simülasyonu”, Elektr.-Elektro.-Bilg. Müh.
• Ulusal Kong., 487-491 Gaziantep, 1999.
• Chapman D.A., “Erbium doped fiber amplifiers:
• the latest revolution in optical communications”,
• Electro. & Commun. Engine. J., 59-62, 1994.
• Urguhart P., Whitley T.J., “Long Span Fiber
• Amplifiers”, Applied Optics, Vol. 29, No.24,
• -3509, 1998
• G.P. Agrawal, “Non-linear fibre optics, 2nd Ad.”,
• Academic Press, London, 1995.
• A. Hasegawa and F. Tappert, “Transmission of
• stationary optical pulses in dispersive dielectric
• fibers”, Appl. Phys. Lett., 23 (3): 142-144, 1973.
• Mollenauer L. F. Stolen R. H. and Gordon J.P.,
• “Experimental observation of picosecond palse
• norrowing and solitons in optical fibres”, Physics
• Rev. Lett. 45:1095-96, 1980.
• A.N. Pinto, G.P. Agrawal, “Effect of soliton
• interaction on timing jitter in comm. Syst.”, J.
• Lightwave Tech., 16(4): 381-385, 1998.
• Siegman A. E., “Lasers University Science
• Book”, Mill Valley, CA, 1986.
• M. Arı, C. Taplamacıoğlu, H. Göktaş, “Analysis
• of Erbium Doped Fibre Amplifiers”, Third Int.
• Conf. on Electr. and Electro. Eng. Dec.,
• Bursa,1-680, 2003.
• Kikuchi K. “Noise in Optical Amplifier”,
• Electronic Letter. 26., 1182-1185, 1990.
• Giles CR and Desurvire C.R., J. Lightwave
• Tech. 912, 147-150, 271-275, 1991.
• Y. Kodama and K. Nozaki, “Soliton interaction
• in optical fibres”, Opt. Lett., 12 (12):, 1987.
• Keong-Po Ho “Phase Statistics of the Soliton”
• JOSAB, 21 (2): 266-272, 2004.