EXPERIMENTAL EVALUATION OF SCINTILLATION EFFECTS IN FREE SPACE OPTICAL CHANNEL IN 780 NM, 1550 NM AND 9100 NM

• Main Author: MAURO CEZAR REBELLO CORDEIRO
• Other Authors: JEAN PIERRE VON DER WEID
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2008
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=12289@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=12289@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === A comunicação óptica por laser no espaço livre é uma área que vem despertando crescente interesse, nos últimos anos, em função da possibilidade de resolver o problema de difusão da informação, dando acesso de alta capacidade ao usuário. Sistemas ópticos sem fio oferecem rapidez na sua instalação e inicialização, além de um sistema flexível com largura de banda equivalente à da fibra óptica, em torno de 1.5 Gbps para sistemas comerciais disponíveis atualmente. O cerne da problemática que envolve as aplicações de sistemas ópticos sem fio é a propagação óptica no espaço livre. A grande diferença entre a transmissão a laser no espaço livre e na fibra óptica é a previsibilidade da atenuação da potência do sinal do laser na fibra quando comparado à atmosfera. Além da variabilidade da atenuação atmosférica devida à presença de partículas e aerossóis, um dos fenômenos que afeta a propagação de um feixe laser é a turbulência atmosférica, que ocorre mesmo em condições de alta transparência. Flutuações randômicas na temperatura do ar produzem pequenas heterogeneidades no índice de refração ao longo do caminho de propagação da luz. Essas alterações no índice de refração provocam flutuações na velocidade de fase do sinal que se propaga, causando distorção da sua frente de onda. À medida que a frente de onda se distorce e avança num meio com turbulência, ocorrem mudanças aleatórias na direção do feixe gerando flutuações na sua intensidade, contribuindo para a degradação do sinal na recepção. Nesta tese os efeitos da cintilação, decorrentes da turbulência atmosférica, foram avaliados por meio de um experimento utilizando três enlaces operando no espaço livre em três comprimentos de onda diferentes. Foi observado que o speckle gerado pela fibra óptica de alimentação dos transmissores de 780 nm and 1550 nm acentua os efeitos da cintilação. === Optical laser communication in free space is an area that has been attracting increasing interest in the last years, due to its possible capacity to resolve the problem of information diffusion, giving higher capacity access to users. Wireless optical systems offer speedy installation and initialization procedures and system flexibility, with the equivalent frequency bandwidth as optical fiber systems, around 1.5 Gbps for the commercial systems available nowadays. The critical aspect involving the application of wireless optical systems is free space optical propagation. The great difference between the laser free space and optical fiber transmissions is the capacity to predict the signal power attenuation that propagates into the optical fiber, when compared to the atmosphere propagation. Besides the variability of the atmospheric attenuation due to the presence of particles and aerossois, one of the phenomena that affects laser beam propagation is atmospheric turbulence, that occurs even in high transparency atmospheric conditions. Random fluctuations in air temperature generate small inhomogenities in the refraction index throughtout the light propagation path. These changes in the refraction index cause fluctuations in the phase speed of the signal that is spread over this path, causing distortion in its wave-front. As the wave-front distorts and reaches medium with turbulence, random changes occur in the beam direction, creating fluctuations in its intensity, which contribute to the degradation of the signal reception. In this thesis the effects of the scintillation, due to atmospheric turbulence, were experimentally evaluated using three free space links with three different wavelengths. The experimental results have shown that the speckle pattern generated by the optical fiber feeding the 780 nm and 1550 nm transmitters affected the link performance at these wavelengths.