Uma Contribuição ao Modelamento Analítico em Amplificadores Raman

Abstract

Os atuais avanços na fabricação de lasers de alta potência e da tecnologia WDM despertaram o interesse em investir em amplificadores ópticos com banda larga, como os amplificadores Raman. A amplificação dos sinais em amplificadores Raman ocorre devido ao efeito não linear que surge nas transmissões de sinais em fibras ópticas, conhecido como espalhamento estimulado de Raman. Os amplificadores Raman apresentam uma amplificação distribuída, pois a transferência de energia ocorre ao longo de todo o comprimento do enlace. Um dos maiores desafios quando se trata de amplificadores Raman com multi-bombeios é conseguir ajustar o ganho e o ripple desejados em uma banda larga de sinais. Esta otimização é condicionada ao correto conjunto de bombeios, seus comprimentos de onda e suas potências, que é estabelecido ao sistema. Alguns métodos de otimização do ganho já foram propostos em trabalhos anteriores e grande parte deles recorre à solução numérica das equações acopladas que descrevem a evolução das potências em amplificadores Raman. Este trabalho desenvolve um modelo analítico com equações que descrevem a evolução das potências e conseqüentemente do ganho dos sinais propagantes em amplificadores Raman multi-bombeios e multi-sinais. O modelo analítico inclui a interação, devido ao efeito Raman, entre todos os comprimentos de onda propagantes e os efeitos de polarização, desconsiderando em sua formulação os efeitos de ruído de emissão espontânea amplificada e do espalhamento elástico da luz (espalhamento de Rayleigh). O modelo proposto é validado comparando os resultados analíticos com resultados obtidos através de soluções numéricas e com dados experimentais, considerando diversas configurações do amplificador. Os testes comparativos mostram que o modelo analítico desenvolvido neste trabalho é uma ferramenta bastante rápida e confiável que pode ser utilizada para projetar amplificadores Raman multi-sinais e multibombeios.