Klasik halka tipi EDFL, Döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL ve çift geçişl

Tez çalışmasının bu kısmında deneysel olarak karakterizasyonu gerçekleştirilen her üç EDFRL tasarımının performansları genel olarak karşılaştırılmıştır. Yapılan deneysel karşılaştırma çalışmalarında her üç düzenekte de EDF uzunluğu 6 m, çıkış kuplörü bölme oranı %10 ve pompa güçleri 100 mW olarak belirlenmiş ve EDFRL düzeneklerinde TBPF çıkış kuplöründen sonra konumlandırılmıştır. Belirlenen ortak deneysel koşullar altında öncelikle her üç EDFRL düzeneğinin artan pompa gücüyle çıkış güçlerinin değişimi incelenmiştir.

Şekil 5.21. Farklı lazer dalgaboyları için üç EDFRL düzeneğinin çıkış güçlerinin pompa gücü ile değişimi.

Şekil 5.21’de tasarlanan her üç EDFRL düzeneği için 1555 nm (C- bandı) ve 1575 nm (L- bandı) dalgaboylarında, pompa gücü ile lazer çıkış gücünün değişimi verilmiştir. Şekilden görüleceği üzere her üç düzenekte artan pompa gücüne karşılık lazer çıkış gücü de doğrusal olarak artmıştır. En yüksek pompa gücü dönüşüm verimi (1555 nm’de %3.8 ve 1575 nm’de %4.2) ise klasik halka tipi EDFL ile elde edilmiştir. Döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL ile 1555 nm’de %2.7 ve 1575 nm’de %2.6 pompa gücü dönüşüm verimi elde edilmiştir. En düşük pompa gücü dönüşüm verimi ise 1555 nm’de %2.1 ve 1575 nm’de %2.3 olarak çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL’de gözlemlenmiştir.

Şekil 5.22. Tasarlanan üç EDFRL'nin çıkış gücü ve OSNR değerlerinin dalgaboyu ile değişimi.

Şekil 5.22’de her üç EDFRL tasarımı için tüm spektrum boyunca tepe güçlerinin ve OSNR değerinin değişimi görülmektedir. Şekilden de görüleceği üzere en yüksek lazer çıkış güçleri 1525 – 1605 nm (80 nm) aralığında ortalama 4.61 dBm olarak klasik halka tipi EDFRL ile elde edilmiştir. Döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL ile ise 1525 – 1595 nm (70 nm) aralığında ortalama 3.87 dBm çıkış gücü elde edilmiştir. Çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL için ise 1535 – 1605 nm (70 nm) aralığında ortalama lazer gücü 2.83 dBm olarak ölçülmüştür. Şekilde ayrıca döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL için elde edilen ortalama OSNR değerinin 56.7 dB olduğu görülmektedir. Klasik halka tipi EDFL için ortalama OSNR değeri 54.7 dB olarak ölçülürken, çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL için 52.7 dB olarak elde edilmiştir.

Tasarlanan üç EDFRL düzeneğinin performanslarını karşılaştırma çalışmalarının son adımında EDFRL’lerin çıkış güçlerinin ve ışıma dalgaboylarının zamana bağlı kararlılığı incelenmiştir. Şekil 5.23’de tasarlanan üç EDFRL’nin 1550 nm (C- bandı) ve 1585 nm (L- bandı) dalgaboylarında çıkış güçlerinin 1 saat boyunca değişimi görülmektedir. Klasik halka tipi EDFL tasarımı için çıkış gücünün standart sapması 1550 nm ve 1585 nm için sırası ile 0.063 dB ve 0.084 dB olarak ölçülmüştür. Döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL için çıkış güçlerindeki standart sapma ise 1550 nm ve 1585 nm için sırası ile 0.09 dB ve 0.07 dB olarak elde edilmiştir. Son

olarak çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL için çıkış gücündeki standart sapma 0.09 dB (1550 nm’de) ve 0.05 dB (1585 nm’de) olarak elde edilmiştir.

Şekil 5.23. Tasarlanan üç EDFRL'nin zamana bağlı çıkış gücü kararlılığı.

Şekil 5.24. Tasarlanan üç EDFRL'nin zamana bağlı ışıma dalgaboyu kararlılığı.

Şekil 5.24’te ise tasarlanan üç EDFRL’nin 1550 nm (C- bandı) ve 1585 nm (L- bandı) dalgaboylarında merkez dalgaboyunun 1 saat boyunca değişimi görülmektedir. Klasik halka tipi

EDFL’nin ışıma dalgaboylarındaki standart sapma 1550 nm ve 1585 nm için sırası ile 10.31 pm ve 9.3 pm olarak elde edilmiştir. Döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL için dalgaboylarındaki standart sapma değeri 1550 nm ve 1585 nm için sırası ile 12.1 pm ve 11.6 pm olarak ölçülmüştür. Son olarak çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL için ise dalgaboylarındaki standart sapma değeri 1550 nm ve 1585 nm için sırası ile 13.5 pm ve 8 pm olarak elde edilmiştir.

Tez çalışmasının bu kısmında tasarlanan klasik halka tipi EDFL, döngü tipi EDFA ve çift geçişli EDFA tabanlı EDFRL düzeneklerinin aynı deneysel koşullar altında (6 m EDF uzunluğu, %10 çıkış kuplör oranı, 100 mW pompa güçleri, TBPF çıkış kuplöründen sonra konumlandırılmış) genel performansları karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir. Yapılan karşılaştırmalı analizlerde her üç EDFRL tasarımında da artan pompa gücü ile lazer çıkış gücünün

doğrusal arttığı görülmüştür. En yüksek pompa gücü dönüşüm verimi (>%3.5) ise hem C- bandında hem de L- bandında klasik halka tipi EDFL ile elde edilmiştir. En geniş ayarlanabilir

dalgaboyu aralığı ise 80 nm olarak klasik halka tipi EDFL ile elde edilmiş ve bu dalgaboyu aralığında (1525 – 1605 nm) lazer çıkış gücü ortalama 4.61 dBm olarak ölçülmüştür. Her üç EDFRL tasarımının spektrum boyunca OSNR değerleri incelendiğinde en yüksek OSNR değerinin (56.7 dB) ise döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL ile elde edildiği görülmüştür. Tasarlanan EDFRL’lerin zamana bağlı kararlılıkları incelendiğinde her üç EDFRL düzeneğinin de yüksek kararlılıkta ışıma yaptığı gözlemlenmiştir. Her üç tasarımda hem C- bandında (1550 nm) hem de L- bandında (1585 nm) lazer çıkış gücündeki standart sapma <0.09 dB olarak elde edilmiştir. Işıma dalgaboyundaki standart sapma değeri ise her üç EDFRL düzeneği için <13.5 pm olarak ölçülmüştür.

Elde edilen karşılaştırmalı sonuçlardan görüleceği üzere her üç EDFRL düzeneğinin C+L bantlarını kapsayan ayarlanabilir dalgaboyu aralığına, yüksek çıkış gücü ve OSNR değerine sahip olduğu ve yüksek kararlılıkla ışıma yapabildiği görülmektedir. En geniş ayarlanabilir dalgaboyu aralığı (80 nm) ve en yüksek ortalama çıkış gücü klasik halka tipi EDFL tasarımı ile elde edilmiş, en yüksek ortalama OSNR değeri ise döngü tipi EDFA tabanlı EDFRL tasarımı ile gözlemlenmiştir.

6. DALGABOYU AYARLANABİLİR GENİŞBAND EDFRL