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Projeto e Otimização de Enlaces Ópticos Submarinos Usando Multiplexação por Divisão Espacial

Processo: 18/14026-5
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 31 de janeiro de 2019
Vigência (Término): 21 de janeiro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
Pesquisador responsável:Darli Augusto de Arruda Mello
Beneficiário:Darli Augusto de Arruda Mello
Anfitrião: Joseph Mardell Kahn
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa: Stanford University, Estados Unidos  
Vinculado ao auxílio:15/24341-7 - Novas estratégias para enfrentar a ameaça de exaustão da capacidade, AP.TEM
Assunto(s):Amplificadores ópticos   Comunicação óptica

Resumo

Os sistemas submarinos de fibra óptica transportam quase 95% do tráfego de dados entre países e continentes. Esses sistemas utilizam a multiplexação por divisão espacial (SDM), que atualmente é implementada por meio de várias fibras monomodo em paralelo. Para aumentar a densidade espacial de transporte de informação e possibilitar ganhos de integração de componentes, as fibras multinúcleo e as fibras multimodo vêm sendo investigadas como alternativas para o futuro. Em sistemas de longa distância, normalmente a taxa de bit é limitada por ruído de emissão espontânea amplificada (ASE) em níveis baixos de potência e por interferência não linear da fibra (NLI) em níveis altos de potência. As limitações da taxa de bit devido a esses dois efeitos foram amplamente estudadas e os regimes de operação ótimos identificados. Por outro lado, outras limitações surgem em sistemas submarinos modernos, já que um grande número de dimensões espaciais é necessário para a maximizar a taxa de bit do enlace, tendo como restrição seu equipamento de alimentação de potência (PFE). O elemento mais crítico deenlaces submarinos são os amplificadores ópticos, que compensam as perdas do sinal óptico durante a propagação pela fibra. Em sistemas submarinos sujeitos a limitações no PFE, a eficiência de conversão de energia entre a fonte de alimentação elétrica do amplificador e sua potência óptica resultante é um parâmetro chave para o cálculo da capacidade do enlace. Uma baixa eficiência de conversão pode resultar em amplificadores ópticos com energia elétrica insuficiente para atingir a capacidade máxima do sistema. Assim, este projeto tem como objetivo investigar arquiteturas de amplificação óptica energeticamente eficientes para enlaces submarinos com SDM, e quantificar seu impacto na capacidade do enlace. Arquiteturas de amplificadores baseados em fibras multinúcleo e/ou multimodo serão analisadas por simulação, e seu impacto no desempenho do sistema será avaliado utilizando-se parâmetros da teoria da informação. Por fim, esse projeto reforça a cooperação entre os grupos do Prof. Joseph M. Kahn, da Stanford University, e o Prof. Darli Mello, da Unicamp, e acrescenta conhecimento avançado a dois projetos temáticos em andamento da FAPESP, nos quais o proponente participa.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
OSPINA, RUBY S. B.; VAN DEN HOUT, MENNO; ALVARADO-ZACARIAS, JUAN CARLOS; ANTONIO-LOPEZ, JOSE ENRIQUE; BIGOT-ASTRUC, MARIANNE; CORREA, ADRIAN AMEZCUA; SILLARD, PIERRE; AMEZCUA-CORREA, RODRIGO; OKONKWO, CHIGO; MELLO, DARLI A. A. Mode-Dependent Loss and Gain Estimation in SDM Transmission Based on MMSE Equalizers. Journal of Lightwave Technology, v. 39, n. 7, p. 1968-1975, APR 1 2021. Citações Web of Science: 0.
BARBOSA, FABIO APARECIDO; ROSSI, SANDRO M.; MELLO, DARLI A. A. Phase and Frequency Recovery Algorithms for Probabilistically Shaped Transmission. Journal of Lightwave Technology, v. 38, n. 7, p. 1827-1835, APR 1 2020. Citações Web of Science: 0.
MELLO, DARLI A. A.; SRINIVAS, HRISHIKESH; CHOUTAGUNTA, KARTHIK; KAHN, JOSEPH M. Impact of Polarization- and Mode-Dependent Gain on the Capacity of Ultra-Long-Haul Systems. Journal of Lightwave Technology, v. 38, n. 2, p. 303-318, JAN 15 2020. Citações Web of Science: 0.

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