Obtenção experimental de portas lógicas com interferômetro de Mach-Zehnder e SOA

Abstract

Uma das principais limitações dos sistemas de comunicações ópticas se concentra na atual necessidade de conversões optoeletrônicas nos dispositivos de chaveamento, os quais não acompanham as taxas de transmissão das fibras ópticas, enquanto essas atingem terabits por segundo e ainda com grande potencial de largura de banda a ser explorado. Neste sentido, este trabalho apresenta um estudo analítico, numérico e experimental da obtenção de portas lógicas ópticas por meio de uma configuração de interferômetro de Mach-Zehnder (MZI) com um Amplificador Óptico Semicondutor (SOA) como elemento desbalanceador do interferômetro. Estudamos quatro diferentes cenários de potência de entrada no regime quasi-CW (continuous wave) e um cenário em regime pulsado. Analisamos ambos os regimes tanto por meio de simulação com o software Optisystem®, como por meio de experimentos práticos com o dispositivo MZI. Como resultados, obtivemos portas lógicas AND e OR em três dos quatro cenários no regime CW e no cenário testado para o regime pulsado, em uma ampla faixa de ganho do SOA, além das funções lógicas 0 e 1 em alguns dos casos. A qualidade dessas portas lógicas é atestada pelo fator de precisão, o qual considera um limiar de 0,4 dB acima e abaixo do limiar de decisão central, seguindo recomendações da literatura, visando minimizar erros devido ao ruído. Vale ressaltar que a técnica utilizada experimentalmente para a obtenção das portas lógicas AND e OR é de implementação significativamente mais simples que aquelas descritas na literatura para a obtenção das mesmas portas. A obtenção dessas portas lógicas de forma experimental é de fundamental relevância para a aplicação em circuitos lógicos totalmente ópticos que se propõem a otimizar o chaveamento dos sistemas de comunicação ópticos atuais