PLANO DO CURSO Prof. Dr. Vitaly F. Rodríguez-Esquerre ENG735 – COMUNICAÇÕES ÓPTICAS: Dispositivos e Sistemas Vitaly Felix Rodriguez Esquerre Bacharel Eng.

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1 PLANO DO CURSO Prof. Dr. Vitaly F. Rodríguez-Esquerre ENG735 – COMUNICAÇÕES ÓPTICAS: Dispositivos e Sistemas Vitaly Felix Rodriguez Esquerre Bacharel Eng. Eletrônica 1994 (Revalidado como Eng. Eletricista em 2009 UFMG) Mestre em Eng. Elétrica 1999 - Unicamp Doutor em Eng. Elétrica 2003 - Unicamp Pós-doutorado 2003-2005 - Hokkaido University Pós-doutorado 2005-2006 - Unicamp Docente 2006 – IFBA, Docente 2010 - UFBA Pós-doutorado 2015 - U.C. San Diego

2 2016.1 ENG735 – COMUNICAÇÕES ÓPTICAS: Dispositivos e Sistemas

3 EMENTA Introdução aos sistemas de comunicações ópticas, Estudo de fibras ópticas. Transmissores Ópticos: lasers e diodos emissores de luz. Receptores Ópticos: Fotodiodos e circuitos associados. Amplificadores ópticos, Dispositivos para multiplexação por comprimento de onda. Sistemas WDM (wavelength division multiplexing). OBJETIVOS O curso tem como objetivo proporcionar informações fundamentais em fibras ópticas, dispositivos ópticos e comunicações ópticas, necessárias a todos que estejam, ou venham a estar, envolvidos direta ou indiretamente a sistemas, equipamentos, dispositivos e meios de comunicação que utilizem fibras ópticas como meio de transporte. A proposta do curso é prover uma introdução teórica e prática na área óptica, envolvendo fundamentos, medidas e aplicações que possibilitem o treinando a entender sistemas ou aplicações envolvendo fibras ópticas bem como trabalhar em projetos. METODOLOGIA O conteúdo será apresentado em aulas expositivas com discussões dos conceitos teóricos e resolução de exercícios envolvendo aplicações em engenharia e apresentação de temas atuais por parte de alunos através de seminários. ENG735 – COMUNICAÇÕES ÓPTICAS: Dispositivos e Sistemas

4 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Capítulo 1 – Introdução as Comunicações Ópticas 1.1. Redes de comunicação 1.2. Meios de transmissão 1.3. Evolução dos sistemas de comunicação 1.4. Sistema de comunicação óptico 1.4.1. Enlace óptico ponto-a-ponto 1.4.2. Redes de distribuição 1.4.3. Redes locais Capítulo 2 – Fibras Ópticas Convencionais 2.1. Vantagens das fibras ópticas 2.2. Propagação da luz na fibra 2.2.1. Óptica geométrica 2.2.2. Teoria eletromagnética 2.2.3. A luz como partícula 2.3. Atenuação e largura de banda 2.4. Dispersão cromática e Gerenciamento 2.5. Fibras ITU-T 2.6. Fibras Ópticas Modernas: Fibras de Cristais Fotônicos 2.7. Fibras PBG e Holey Fibers 2.8. Mecanismos de Propagação 2.9. Características das Fibras de Cristais Fotônicos 2.10. Dispositivos baseados em Fibras de Cristais Fotônicos 2.11. Efeitos Ópticos Não Lineares 2.12. Técnicas de Modelagem de Fibras Ópticas

5 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Capítulo 3 – Transmissores Ópticos 3.1. Perdas por acoplamento 3.1.1. Perdas por iluminação não interceptada 3.1.2. Perdas devido à abertura numérica 3.1.3. Perdas por reflexão 3.2. Diodos eletroluminescentes 3.2.1. Característica estática do LED 3.2.2. Densidade espectral de luz do LED 3.3. Diodo Láser 3.3.1. Láseres Fabry Perot 3.3.2. Láseres DFB Capítulo 4 – Receptores Ópticos 4.1. Fotodetectores 4.2. Diodos PIN 4.3. Fotodiodos Avalanche (APDs) 4.4. Circuitos Amplificadores 1ª Prova Não Presencial

6 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Capítulo 5 – Dispositivos Ópticos 5.1. Amplificadores ópticos 5.1.1. Amplificadores de Fibra Dopada com Érbio (EDFAs) 5.1.2. Amplificadores ópticos semicondutores (SOAs) 5.2. Repetidores ópticos 5.3. Componentes de ligação 5.3.1. Emendas 5.3.2. Conectores 5.3.3. Acopladores direcionais Capítulo 6 – Sistemas e Componentes WDM 6.1. Sistemas WDM ponto-a-ponto e em anel 6.2. Filtros ópticos 6.2.1. Filtros Fabry Perot 6.2.2. Filtros de FBG 6.2.3. Filtros dielétricos (Multiplexação/Demultiplexação WDM) 6.2.4. Filtros AOTFs 6.3. Transponders/Conversores de comprimentos de onda 6.4. OADM 6.4.1. AWG 6.4.2. Circuladores com FBGs 6.5. OXC 6.6. Redes de distribuição: Bus, Estrela, FDDI, Perdas. 2ª Prova Presencial

7 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Capítulo 7 – Seminãrios sobre Tópicos Avançados – A ser atualizado 7.1. Geração de Pulsos Ultracurtos 7.2. Técnicas de Medição de Dispersão Cromática 7.3. Roteamento Totalmente Óptico 7.4. Técnicas de Modulação Externa para Altas Taxas de Transmissão 7.5. Compensadores de Dispersão Cromática Sintonizáveis 7.6. Técnicas de Modulação dos Lasers para Altas Taxas de Transmissão 7.7. Rádio Sobre Fibra 7.8. Tecnologia de Fotodiodos Ultra Rápidos 7.9. Dispersão devido aos Modos de Polarização 7.10. Tecnologias de Luz Lenta em Fibras Ópticas 7.11. Processamento Totalmente Óptico Usando Não Linearidades 7.12. Comunicações Ópticas sem Fio 7.13. Laseres de Silicio 7.14. Laseres Semicondutores Sintonizáveis 7.15. Geração de Supercontínuo 7.16. Conversão de Comprimento de Onda Seminário

8 BIBLIOGRAFIA BÁSICA 1.Govind P. Agrawal, Fiber Optic communication systems, 3a edição, EUA, John Wiley & Sons 2002. 2. John M. Senior,Optical Fiber Communications, 1a edição, London, UK, Prentice Hall, 2012 3. John P. Powers, An Introduction to Fiber Optic Systems, 2a edição, EUA, McGraw Hill, 1996. 4. R. P. Khare, Fiber Optics and Optoelectronics, 1a edição, India, Oxford University Press, 2004. 5. José Antônio Justino Ribeiro, Comunicações Ópticas, 2ª edição, São Paulo, Editora Érica Ltda, 2006. 6. R. Ramaswami, Optical Networks: A Practical Pèrspective, 3ª Edição, MK.

9 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR 4. José Roberto de Almeida Amazonas, Projeto de sistemas de comunicações ópticas, 1ª edição, São Paulo, Editora Manole Ltda, 2005. 5. Amnon Yariv e Pochi Yeh, Photonics, Optical Electronis in Modern Communications, 6a edição, New York, EUA Oxford 2007. 6. Joseph C. Palais, Fiber Optic Communications, 5a edição, New Jersey, EUA, Pearson Prentice Hall, 2005. 9. Harry J. R. Dutton, Understanding Optical Communications, 1a edição, EUA, http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/sg245230.pdf IBM Corporation, International Technical Support Organization, 1998. 10. Artigos da IEEE/OSA (Journal of Ligthwave and Technology, Photonics Technology Letters, OpticsExpress e IEEE Sensors Journal).

10 JULHO 2016 DOMSEGTERQUAQUISEXSÁB 0102 03040506070809 10111213141516 17181920212223 24252627282930 31 AGOSTO 2016 DOMSEGTERQUAQUISEXSÁB 010203040506 07080910111213 14151617181920 21222324252627 28293031 SETEMBRO 2016 DOMSEGTERQUAQUISEXSÁB 010203 04050607080910 11121314151617 18192021222324 252627282930 OUTUBRO 2016 DOMSEGTERQUAQUISEXSÁB 01 02030405060708 09101112131415 16171819202122 23242526272829 3031

11 AVALIAÇÃO Escolha das equações Cálculos Consistência dos resultados Conceitos Teóricos

12 AVALIAÇÃO

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15 INTRODUÇÃO Prof. Dr. Vitaly F. Rodríguez-Esquerre ENG735 – COMUNICAÇÕES ÓPTICAS: Dispositivos e Sistemas

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25 Fig. 1.2 Progress in lightwave communication technology over the period 1974-1992.

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31 Figure 2.5: Power spectral density of (a) NRZ bit stream and (b) RZ bit stream with 50% duty cycle. Frequencies are normalized to the bit rate and the discrete part of the spectrum is shown by vertical arrows.

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39 Figure 2.3: Two kinds of external modulators: (a) a LiNbO 3 modulator in the Mach-Zehnder configuration; (b) an electro- absorption modulator with multi-quantum-well (MQW) absorbing layers.

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