Fiber optik aynanın etkisi

Çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL’nin deneysel karakterizasyonunda öncelikle fiber optik aynanın etkisi gözlemlenmiştir. Bunun için deneysel düzenekten fiber optik ayna çıkarılarak, EDFA’nın çıkış portunda optik sinyal sonlandırılarak, tek geçişli EDFA’ya dönüştürülmüştür (Şekil 5.12).

Şekil 5.12. (a) Tek geçişli (b) çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL tasarımlarının şematik gösterimleri.

Şekil 5.13’te EDFL tasarımında tek geçişli veya çift geçişli EDFA kullanıldığı durumlarda, EDFRL çıkış gücünün ve ayarlanabilir dalgaboyu aralığının değişimi görülmektedir. Her iki düzenekte de EDF boyu 6 m, çıkış kuplör oranı %10 ve pompa güçleri 100 mW olarak belirlenmiştir.

Şekil 5.13. EDFRL çıkış gücüne ve ayarlanabilir dalgaboyu aralığına fiber optik ayna yansıtıcının etkisi.

Şekilden görüleceği üzere, fiber optik aynanın kullanılmadığı tek geçişli EDFA tabanlı EDFRL’nin çıkış güçleri düşük yansıtıcılık nedeniyle ortalama -9.1 dBm olarak ölçülmektedir. Ayrıca ayarlanabilir dalgaboyu aralığı da 1525 – 1575 nm arasındaki 50 nm’lik bandı kapsamaktadır. Ancak düzeneğe fiber optik ayna yansıtıcı eklenerek çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL elde edildiğinde ortalama tepe güçleri 5.5 dB artarak -3.6 dBm’e yükselmektedir. Ayrıca ayarlanabilir dalgaboyu aralığı da L- bandını da kapsayacak şekilde artmış ve 1530 – 1600 nm aralığındaki 70 nm’lik bandı kapsamıştır.

5.4.2. Pompa gücünün etkisi

Çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL’nin deneysel karakterizasyonu için gerçekleştirilen çalışmalarda EDFL çıkış gücünün pompa gücü ile değişimi incelenmiştir. Oluşturulan deneysel düzenekte EDF uzunluğu 6 m, çıkış kuplör bölme oranı %10 olarak belirlenmiş ve pompa güçleri 10 – 150 mW arasında kademeli olarak artırılmıştır. Böylece artan pompa gücüne karşılık EDFRL çıkış gücünün değişimi gözlemlenmiştir. TBPF kavite içerisinde çıkış kuplöründen önce konumlandırılmıştır.

Şekil 5.14. 1555 nm (C- bandı) ve 1575 nm (L- bandı) lazer dalgaboyları için çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL’nin çıkış gücünün pompa gücü ile değişimi. TBPF çıkış kuplöründen önce konumlandırılmıştır.

Şekil 5.14’te çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL’nin çıkış gücünün artan pompa gücü ile değişimi görülmektedir. Ölçümler hem C- bandında (1555 nm) hem de L- bandında (1575 nm) gerçekleştirilmiştir. Şekilden de görüleceği üzere pompa gücü arttıkça EDFRL çıkış gücü de hem C- bandında hem de L- bandında doğrusal olarak artmaktadır. Yapılan deneylerde, pompa eşik gücü 1555 nm ve 1575 nm lazer dalgaboyları için sırası ile 6.87 mW ve 5.42 mW olarak elde edilmiştir. Ayrıca pompa gücü dönüşüm verimliliği ise 1555 nm ve 1575 nm için sırası ile %0.62

ve %0.63 olarak elde edilmiştir. Deneysel sonuçlardan anlaşılacağı üzere, çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL çok düşük pompa eşik güçlerine sahiptir. Ayrıca hem C- bandında hem de L- bandında pompa gücüne göre lazer çıkış gücünün değişimi doğrusal tepki göstermektedir. Pompa gücü dönüşüm verimlilikleri ise TBPF’nin konumu değiştirilerek ya da çıkış kuplörü bölme oranı artırılarak yükseltilebilir.

Şekil 5.15. Farklı lazer dalgaboyları için çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL’nin çıkış gücünün pompa gücü ile değişimi. TBPF çıkış kuplöründen sonra konumlandırılmıştır.

Şekil 5.15’te çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL düzeneğinde TBPF çıkış kuplöründen sonra konumlandırıldığında elde edilen çıkış gücünün pompa gücü ile değişimi görülmektedir. TBPF çıkış kuplöründen sonra konumlandırıldığında, 1555 nm ve 1575 nm ışıma dalgaboylarında pompa gücü dönüşüm verimi sıralı ile %2.1 ve %2.4 olarak bulunmaktadır. Ayrıca pompa lazeri eşik güçleri yine 1555 nm ve 1575 nm için sırası ile 7.14 mW ve 7.08 mW olarak elde edilmiştir.

5.4.3. Çıkış kuplörü bölme oranının etkisi

Gerçekleştirilen bir diğer deneysel karakterizasyonda çıkış kuplörü bölme oranının, çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL çıkış gücüne ve ayarlanabilir dalgaboyu aralığına etkisi de incelenmiştir. Yapılan deneylerde EDF boyu 6 m ve pompa güçleri 100 mW olarak belirlenmiştir.

Şekil 5.16’da sırası ile %10 ve %50 çıkış kuplörü bölme oranları için lazer çıkış gücünün spektrum boyunca değişimi görülmektedir. Çıkış kuplörü bölme oranı %10 olarak ayarlandığında spektrum boyunca elde edilen EDFRL çıkış gücü ortalama -3.59 dBm olarak elde edilmiştir. Ayarlanabilir dalgaboyu aralığının ise 1530 – 1600 nm arasında yaklaşık 70 nm’lik bir bandı kapsadığı görülmektedir.

Çıkış kuplörü bölme oranı %50 olarak seçildiğinde ise tepe güçleri ortalama +3.08 dBm olarak elde edilmiştir. Buna karşılık ayarlanabilir dalgaboyu aralığının 1535 – 1595 nm arasında 60 nm’lik bir bandı kapsadığı görülmektedir. Şekilden de anlaşılacağı üzere döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL’nin çıkış gücünü, çıkış kuplörü bölme oranını %50’ye çıkararak ~6 dB artırmak mümkündür, ancak bu durumda ayarlanabilir dalgaboyu aralığı da 10 nm daralmaktadır.

Şekil 5.16. Farklı çıkış kuplör oranlarına bağlı olarak çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL çıkış gücünün dalgaboyu ile değişimi. TBPF çıkış kuplöründen önce konumlandırılmıştır.

5.4.4. Çıkış güçlerinin ve OSNR değerlerinin spektrum boyunca değişimi

Şekil 5.17’de çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL’nin çıkış tepe gücünün tüm C+L bandı boyunca değişimi görülmektedir.

Şekil 5.17. Çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL'nin çıkış spektrumları. EDF uzunluğu: 6 m, Çıkış kuplörü bölme oranı: %10, Pompa güçleri: 100 mW. TBPF çıkış kuplöründen önce konumlandırılmıştır.

Yapılan deneylerde EDF uzunluğu 6 m, çıkış kuplörü bölme oranı %10 ve pompa güçleri 100 mW olarak belirlenmiştir. C+L bandı boyunca TBPF’nin merkez dalgaboyu 5 nm aralıklarla değiştirilerek EDFRL’nin spektrumları OSA aracılığıyla gözlemlenmiştir. Yapılan ölçümlerde ayarlanabilir dalgaboyu aralığının 1530 – 1600 nm arasında 70 nm’lik bir bandı kapsadığı görülmüştür. Ayarlanabilir dalgaboyu aralığı boyunca ortalama tepe gücü -3.59 dBm olarak elde edilmiştir. Yine bu dalgaboyu aralığında tepe güçlerinin standart sapması 0.081 mW’tur.

Şekil 5.18’de ise tüm spektrum boyunca tepe güçlerinin ve OSNR değerinin değişimi görülmektedir. Şekilden de görüleceği üzere ayarlanabilir dalgaboyu aralığında döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL’nin çıkışında elde edilen OSNR değeri ortalama 59.3 dB olarak ölçülmüştür.

Şekil 5.18. Çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL'nin çıkış gücü ve OSNR değerlerinin dalgaboyu ile değişimi. TBPF çıkış kuplöründen önce konumlandırılmıştır.