Variable numerical-aperture temporal-coherence measurement of resonant-cavity LEDs

The first interferometric measurements of temporal-coherence length variation with numerical aperture (NA) are described for 650 nm, resonant-cavity light-emitting diodes (LEDs) agreeing with spectrally derived results. The interferometrically measured coherence length (22 mum to 32 mum) reduced by 37% for a 0.42 increase in NA. For a larger range of NA (0-1), this would give coherence lengths (10 mum-40 mum) lying in the gap between that of conventional LEDs (similar to5 mum) and superluminescent diodes (similar to60 mum)

Investigation of the Slow- and Fast-Light Effect on the Basis of Stimulated Brillouin Scattering for Application in Optical Communication and Information Systems.

In today\u27s information age demand for ultra-fast information transfer with ultra-high bandwidths has reached extraordinary levels. Hence, the transmission in the future internet-backbone will be increasingly constrained in the network nodes. At the same time, the power consumption of the network systems will increase to unsustainable levels. Nowadays, optical signal processing and switching can be implemented relatively easily. However, the realization of optical bu ers and short-term memories is still an unsolved challenge. The slow- and fast-light e ect has been investigated as one solution for the optical bu ering over the last few years. It means the slowing down and acceleration of the group velocity of light pulses in a medium. To realize this, many di erent methods and material systems have been developed but due to its signi cant advantages the nonlinear e ect of stimulated Brillouin scattering (SBS) is particularly promising. However, it also su ers from disadvantages which limit the slow- and fast-light performance

Multimode fibre broadband access and self-referencing sensor networks

Future Internet Access technologies are supposed to bring us a very performing connection to the main door of our homes. At the same time, new services and devices and their increase use will require data transfers at speeds exceeding 1Gbps inside the building or home at the horizon 2012. Both drivers lead to the deployment of a high-quality, futureproof network inside buildings and homes. This environment may end up taking advantage of optical cabling solutions as an alternative to more traditional copper or pure wireless approaches. Related to this latter fact, the objectives of this work are: • The achievement of a full convergence scenario between optical networks from the telecommunication services providers to the end users underscores the necessity of accurate and realistic fibre models in assessing the performance of broadband access networks with the premises of high-capacity and total compatibility. Silicabased MMFs and PF GIPOFs are the most promising candidates for such a convergence within the in-building/home scenario. Contributions to a better understanding of the possibilities of signal transmission outside the baseband of such fibres are investigated, in order to extend their capabilities, together with the evaluation of current fibre frequency response theoretical models by means of an extensive set of measurements. • The achievement of a full convergence scenario between optical networks from the telecommunication services providers to the end users is also contingent on research and development in the field of optical fibre sensors, mainly driven by the growing demand of fully building/home and industry automation, leading to a reliable integration of the optical networks. Related to this, development of multiplexing and measurement techniques for fibre-optic intensity-based sensors are analyzed and experimentally investigated. In the sensor network topology proposed, by replacing the fibre delay line with an electronic delay in the reception stage, it is possible to avoid long fibre delay coils in the remote sensing points and achieving a compact, flexible and re-configurable self-referencing technique. Applications in both scenarios can be considered, on the one hand the in-building/home network and on the other hand the WDM-PON access network topology through which operators provision the different services. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------La demanda e incursión en la sociedad de nuevos servicios multimedia, tales como televisión por Internet (IPTV, Internet Protocol Television) o video-bajo-demanda (VoD, Video on Demand) junto con el incremento del tráfico de datos requerido para nuevas aplicaciones como la televisión por alta definición (HDTV, High-Definition Television) y transferencias P2P (Peer-to-Peer) exigen un aumento de la capacidad de las redes de datos desplegadas hoy en día. Para hacer frente a este aumento de la demanda de capacidad de las redes de acceso, los proveedores de estos servicios multimedia están reemplazando las infraestructuras de las redes de acceso basadas en cable coaxial, tales como xDSL (x- Digital Subscriber Line), por otras nuevas de mayor capacidad desplegadas en fibra óptica, permitiendo la interconexión de los nodos de red con los múltiples hogares y negocios de los abonados, constituyendo el núcleo de lo que es conocido como “fibra hasta el hogar/nodo/edificio” o redes FTTx. Tradicionalmente el despliegue de las redes ópticas se ha realizado mediante fibra óptica monomodo de sílice (SMF, Singlemode Fibre). Ello es debido a su gran ancho de banda que permite una gran capacidad de transporte de servicios y datos. Es por ello que en base a este tipo de fibra se ha realizado el despliegue de redes de distribución y metropolitanas y, de un tiempo a esta parte, incluso penetrando su instalación en las redes de acceso. Junto con lo anteriormente expuesto, existe una necesidad de convergencia de servicios e infraestructuras dentro de las redes de acceso. Actualmente, cables coaxiales, par trenzado de cobre e incluso señales inalámbricas se encuentran entremezcladas dentro del hogar proporcionando servicios diferentes con apenas cooperación entre ellos. Una infraestructura común dentro del hogar en el que una gran cantidad de servicios pudieran ser integrados y soportados por la misma sería un aspecto deseable. Y es más, frente a las desventajas de infraestructuras basadas en cable de cobre (cable coaxial y par trenzado) como son susceptibilidad a interferencias electromagnéticas, presencia de crosstalk y relativa baja capacidad de transporte de datos, las fibras ópticas (tanto en su versión monomodo como multimodo) presentan las ventajas de un menor volumen, mayor flexibilidad y menor peso junto con una capacidad mayor de transmisión de datos sobre distancias mayores. Es por esto que éstas últimas constituyen la base para las futuras redes de acceso en el hogar

Design and fabrication of customized fiber gratings to improve the interrogation of optical fiber sensors

[EN] Fiber grating sensors and devices have demonstrated outstanding capabilities in both telecommunications and sensing areas, due to their well-known advantageous characteristics. Therefore, one of the most important motivations lies in the potential of customized fiber gratings to be suitably employed for improving the interrogation process of optical fiber sensors and systems. This Ph.D. dissertation is focused on the study, design, fabrication and performance evaluation of customized fiber Bragg gratings (FBGs) and long period gratings (LPGs) with the double aim to present novel sensing technologies and to enhance the response of existing sensing systems. In this context, a technique based on time-frequency domain analysis has been studied and applied to interrogate different kind of FBGs-based sensors. The distribution of the central wavelength along the sensing structures has been demonstrated, based on a combination of frequency scanning of the interrogating optical pulse and optical time-domain reflectometry (OTDR), allowing the detection of spot events with good performance in terms of measurand resolution. Moreover, different customized FBGs have been interrogated using a technology inspired on the operation principle of microwave photonics (MWP) filters, enabling the detection of spot events using radio-frequency (RF) devices with modest bandwidth. The sensing capability of these technological platforms has been fruitfully employed for implementing a large scale quasi-distributed sensor, based on an array of cascaded FBGs. The potentiality of LPGs as fiber optic sensors has also been investigated in a new fashion, exploiting the potentials of MWP filtering techniques. Besides, a novel approach for simultaneous measurements based on a half-coated LPG has been proposed and demonstrated. Finally, the feasibility of FBGs as selective wavelength filters has been exploited in sensing applications; an alternative approach to improve the response and performance of Brillouin distributed fiber sensors has been studied and validated via experiments. The performance of the reported sensing platforms have been analyzed and evaluated so as to characterize their impact on the fiber sensing field and to ultimately identify the use of the most suitable technology depending on the processing task to be carried out and on the final goal to reach.[ES] Los sensores y dispositivos en fibra basados en redes de difracción han mostrado excepcionales capacidades en el ámbito de las telecomunicaciones y del sensado, gracias a sus excelentes propiedades. Entre las motivaciones más estimulantes destaca la posibilidad de fabricar redes de difracción ad-hoc para implementar y/o mejorar las prestaciones de los sensores fotónicos. Esta tesis doctoral se ha enfocado en el estudio, diseño, fabricación y evaluación de las prestaciones de redes de difracción de Bragg (FBGs) y de redes de difracción de periodo largo (LPGs) personalizadas con el fin de desarrollar nuevas plataformas de detección y a la vez mejorar la respuesta y las prestaciones de los sensores fotónicos ya existentes. En este contexto, una técnica basada en el análisis tiempofrecuencia se ha estudiado e implementado para la interrogación de sensores en fibra basados en varios tipos y modelos de FBGs. Se ha analizado la distribución de la longitud de onda central a lo largo de la estructura de sensado, gracias a una metodología que conlleva el escaneo en frecuencia del pulso óptico incidente y la técnica conocida como reflectometria óptica en el dominio del tiempo (OTDR). De esta manera se ha llevado a cabo la detección de eventos puntuales, alcanzando muy buenas prestaciones en términos de resolución de la magnitud a medir. Además, se han interrogado varias FBGs a través de una técnica basada en el principio de operación de los filtros de fotónica de microondas (MWP), logrando así la detección de eventos puntuales usando dispositivos de radio-frecuencia (RF) caracterizados por un moderado ancho de banda. La capacidad de sensado de estas plataformas tecnológicas ha sido aprovechada para la realización de un sensor quasi-distribuido de gran alcance, formado por una estructura en cascada de muchas FBGs. Por otro lado, se han puesto a prueba las capacidades de las LPGs como sensores ópticos según un enfoque novedoso; para ello se han aprovechados las potencialidades de los filtros de MWP. Asimismo, se ha estudiado y demostrado un nuevo método para medidas simultáneas de dos parámetros, basado en una LPG parcialmente recubierta por una película polimérica. Finalmente, se ha explotado la viabilidad de las FBGs en cuanto al filtrado selectivo en longitud de onda para aplicaciones de sensado; para ello se ha propuesto un sistema alternativo para la mejora de la respuesta y de las prestaciones de sensores ópticos distribuidos basados en el scattering de Brillouin. En conclusión, se han analizado y evaluado las prestaciones de las plataformas de sensado propuestas para caracterizar su impacto en el ámbito de los sistemas de detección por fibra y además identificar el uso de la tecnología más adecuada dependiendo de la tarea a desarrollar y del objetivo a alcanzar.[CA] Els sensors i dispositius en fibra basats en xarxes de difracció han mostrat excepcionals capacitats en l'àmbit de les telecomunicacions i del sensat, gràcies a les seus excel¿lents propietats. Entre les motivacions més estimulants destaca la possibilitat de fabricar xarxes de difracció ad-hoc per a implementar i/o millorar les prestacions de sensors fotònics. Esta tesi doctoral s'ha enfocat en l'estudi, disseny, fabricació i avaluació de les prestacions de xarxes de difracció de Bragg (FBGs) i de xarxes de difracció de període llarg (LPGs) personalitzades per tal de desenvolupar noves plataformes de detecció i al mateix temps millorar la resposta i les prestacions dels sensors fotònics ja existents. En este context, una tècnica basada en l'anàlisi temps-freqüència s'ha estudiat i implementat per a la interrogació de sensors en fibra basats en diversos tipus i models de FBGs. S'ha analitzat la distribució de la longitud d'ona central al llarg de l'estructura de sensat, gràcies a una metodologia que comporta l'escaneig en freqüència del pols òptic incident i la tècnica coneguda com reflectometria òptica en el domini del temps (OTDR). D'esta manera s'ha dut a terme la detecció d'esdeveniments puntuals, aconseguint molt bones prestacions en termes de resolució de la magnitud a mesurar. A més, s'han interrogat diverses FBGs a través d'una tècnica basada en el principi d'operació dels filtres de fotònica de microones (MWP), aconseguint així la detecció d'esdeveniments puntuals utilitzant dispositius de ràdio-freqüència (RF) caracteritzats per un moderat ample de banda. La capacitat de sensat d'aquestes plataformes tecnològiques ha sigut aprofitada per a la realització d'un sensor quasi-distribuït a llarga escala, format per una estructura en cascada de moltes FBGs. D'altra banda, s'han posat a prova les capacitats de les LPGs com a sensors òptics segons un enfocament nou; per a això s'han aprofitat les potencialitats dels filtres de MWP. Així mateix, s'ha estudiat i demostrat un nou mètode per a mesures simultànies de dos paràmetres, basat en una LPG parcialment recoberta per una pel¿lícula polimèrica. Finalment, s'ha explotat la viabilitat de les FBGs pel que fa al filtrat selectiu en longitud d'ona per a aplicacions de sensat; per això s'ha proposat un sistema alternatiu per a la millora de la resposta i de les prestacions de sensors òptics distribuïts basats en el scattering de Brillouin. S'han analitzat i avaluat les prestacions de les plataformes de sensat propostes per a caracteritzar el seu impacte en l'àmbit dels sistemes de detecció per fibra i a més identificar l'ús de la tecnologia més adequada depenent de la tasca a desenvolupar i de l'objectiu a assolir.Ricchiuti, AL. (2016). Design and fabrication of customized fiber gratings to improve the interrogation of optical fiber sensors [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/66343TESISPremiad