All optical 2R regeneration systems for broadband agile dense wavelength division multiplexing transparent optical networks

A recent increase of multimedia service demand from end-users has been noticed, thus several solutions have been implemented to guarantee the high rate and relative QoS (Quality of Service) needed for these kind of services. All optical networks have been deployed in many countries (Japan, Korea, China, at all) in order to supply broadband services to the home. Consequently, devices able to operate in optical domain are requested in order to avoid the so called “bottle-neck” coming from the O/E/O data conversion format. Thus, new kind of systems (optical processing and passive optical networks, at all) able to operate in photonic domain are requested because only this kind of solution is the better way to offer high performances in term of services, rate and low cost per bit. The work performed during this PhD program has been focused on the evolution of regeneration devices able to perform Re-amp and Re-shaping also know as 2R. Studies and experiments have been carried out at the ISCOM labs exploiting the possibility to a multi-channel 2R all optical regeneration device which is able to work with different client signals at the same time. The system has been implemented in a dense WDM (Wavelength Division Multiplexing) scenario. Moreover, working completely in optical domain, the format conversion (O/E/O) is avoided. The regeneration system is based on phase modulation present in the fiber and used to obtain, under particular conditions, the generation of new signal replica. These new replica, being placed at new different wavelengths can be used both to reach a wavelength conversion and to obtain an all optical regeneration effect. Each replica, in fact, is characterized by a Bessel like transfer function able to clean the noise accumulated along the signal transmission. The idea of this work is based on a multi-wavelength approach, thus only one device can be used to provide all optical 2R regeneration to several client signals at 10 Gbps at the same time. The ability of the systems, implemented at the ISCOM labs, to reshape the signals, has been experimentally confirmed in terms of eyes diagrams and BER (Bit Error Rate) measurements.

Recentemente è stata notata una crescita dei servizi multimediali richiesti dagli utenti finali; in tal modo numerose soluzioni sono state implementate per garantire elevati bit rate e qualità del servizio necessari per questo tipo di applicazioni. Le reti completamente ottiche sono state stese in molte nazioni (Giappone, Corea, Cina) per fornire servizi a banda larga fino a casa dell'utente. Conseguentemente, sono richiesti dispositivi in grado di operare nel dominio ottico in modo tale da evitare il noto “collo di bottiglia” derivante dalle conversioni di formato O/E/O (ottico/elettrico/ottico). In questo modo, nuovi tipi di sistemi (per esempio: optical processing e passive optical network) in grado di operare nel dominio completamente ottico sono richiesti poiché solo questo tipo di soluzione è la miglior strada per offrire alte prestazioni in termini di servizi, rate e riduzione dei costi per bit. Il lavoro eseguito durante questo dottorato di ricerca è stato incentrato sull'evoluzione di dispositivi per la rigenerazione ottica in grado di operare al contempo una Ri-amplificazione e Ri-sagomatura (2R) dei segnali ottici. Studi ed esperimenti sono stati effettuati nei laboratori dell’ ISCOM sfruttando la possibilità di rigenerazione completamente ottica di un dispositivo 2R multi-canale in grado di lavorare e gestire più clients nel medesimo istante temporale. Il sistema è stato implementato in uno scenario DWDM (Dense Wavelegth Division Multiplexing); inoltre, lavorando nel dominio completamente ottico sono state eliminate le conversioni di formato (O/E/O). Il sistema di rigenerazione è basato sulla modulazione di fase presente all'interno della fibra ottica usata per ottenere, sotto particolari condizioni, la generazione di nuove repliche del segnale originario che si vuole rigenerare. Queste nuove repliche, essendo posizionate a nuove lunghezze d’onda, possono essere usate sia per ottenere una conversione di lunghezza d’onda sia per ottenere una rigenerazione ottica dei segnali. Ciascuna replica, infatti, è caratterizzata dall’ avere un andamento simile alle funzioni di Bessel in grado di eliminare il rumore accumulatosi durante la trasmissione dei segnali. L’idea di questo lavoro è basato su un approccio multi-lunghezza d’onda in modo tale da poter usare un solo dispositivo per fornire una rigenerazione 2R completamente ottica ai numerosi utenti operanti a 10 Gbps. La capacità dei sistemi, implementati nei laboratori ISCOM, di risagomare i segnali, è stata confermata sperimentalmente in termini di misurazioni di diagramma ad occhio dei segnali di uscita e dalle curve di BER (Bit Error Rate).