FBG ile lazer kavite kontrolü yapılarak kazanç kenetlemeli ve kazanç spektrumu düzleştirilmiş L-band EDFA tasarımı
Gain clamped and gain flattened L-band EDFA design based on lasing cavity controlled structure using FBGs
Yazar: FIRAT ERTAÇ DURAK
Danışman: PROF. DR. AHMET ALTUNCU
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: EDFA = EDFA

Özet:
Erbiyum katkılı fiber yükselteçler (EDFA), optik haberleşme sistemlerinde önemli rol oynamaktadır. Ancak, yoğun dalgaboyu bölmeli çoğullama (DWDM) sistemlerinde, yüksek kapasiteli bilgi iletim ihtiyacını karşılamak için EDFA'ların çalışma bandgenişliklerinin klasik-banttan (C-Band), uzun-dalgaboyu bandına (L-Band) genişletilmesine ihtiyaç vardır. DWDM sistemlerinde, optik kanalın eklenmesi ya da çıkarılması durumunda, EDFA kazancı dolayısıyla optik kanalların çıkış gücü değişebilmektedir. Eğer EDFA'da herhangi bir kazanç kontrol mekanizması kullanılmazsa, bu durum haberleşme sisteminin genel performansında dalgalanmalara yol açmaktadır. Bu sebeple, giriş kanallarının gücü, dalgaboyu veya sayısının değişimlerine dirençli kazanç kenetlemeli ve kazanç spektrumu düzleştirilmiş genişband EDFA tasarımları gerekmektedir.   
Bu çalışmada, C-bandında simetrik FBG çifti kullanılarak gerçekleştirilen lazer kavite kontrollü L-band EDFA'nın kazanç kenetleme ve kazanç spektrumu düzleştirme performansı teorik ve deneysel olarak analiz edilmiş ve tek katlı çift yönlü pompalamalı klasik L-Band EDFA tasarımı ile kıyaslanmıştır. Kazanç kenetlemeli ve kazanç spektrumu düzleştirilmiş L-Band EDFA tasarımında kullanılan FBG çiftinin Bragg yansıtma dalgaboyu optimize edilerek, geniş bir kazanç kenetlemeli dinamik aralık (~33 dB) ve düzleştirilmiş kazanç spektrumu (~35nm) 19.70 dB'lik ortalama kazanç değeri ile elde edilmiştir. Çalışmada elde edilen deneysel sonuçlar, teorik analiz sonuçları ile oldukça uyumludur. Sonuç olarak, genişband çok kanallı fiber optik haberleşme sistemlerinde ihtiyaç duyulan kazanç kenetlemeli ve düzgün kazanç spektrumlu L-Band kazancın önerilen L-Band EDFA tasarımıyla yüksek performanta gerçekleştirilebileceği anlaşılmıştır.

Abstract:
Erbium doped fiber amplifiers (EDFAs) plays an important role in the optical communication systems. However, the operating bandwidth of EDFAs needs to be extended from conventional-band (C-Band) to the long-wavelength band (L-Band) to satisfy the requirements for high-capacity information transmission in DWDM (dense wavelength division multiplexing) systems. In the DWDM systems, the power of the output channels may change when the optical channels are added or dropped. If any control mechanism is not used in EDFA, this will degrade the overall performance of the transmission system. For this reason, wideband EDFAs exhibiting gain clamping and gain flattening features should be used in DWDM systems to overcome with the instability problems for varying input channel power/wavelength or the number of channels to be amplified. 
In this study, gain clamping and gain spectrum flattening performance in L-band EDFAs based on a lasing cavity controlled structure using a symmetrical FBG couple at C-band is theoretically and experimentally analyzed and compared with a single-stage bidirectionally pumped conventional L-band EDFA design. By optimizing the Bragg reflection wavelength of the FBG which is used for gain clamped and flattened operation in L-Band EDFA, a wide gain-clamped dynamic range (~33 dB) and a wide flattened gain spectrum (~35 nm) was obtained with an average gain of  19.70 dB. The experimental results obtained in this study are highly matched with the theoretical analysis results. It has been understood that gain clamped and gain flattened L-Band amplification with high dynamic range and bandwidth performance which required in wideband multichannel fiber optical communication systems, can be realized using the proposed L-band EDFA design.