Obiettivi formativi
- Conoscenza di tecniche e formalismi per rappresentare la polarizzazione della luce.
- Comprensione della propagazione lineare in fibra ottica, con particolare riguardo ai fenomeni legati alla polarizzazione della luce.
- Capacità di applicare gli strumenti matematico/geometrici per descrivere la polarizzazione della luce, nelle telecomunicazioni e in altri contesti tecnologici.
- Capacità di applicare le tecniche di propagazione della luce polarizzata per valutare distorsioni e penalità nei sistemi telecom.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
La polarizzazione della luce
Propagazione di luce polarizzata in fibra ottica
La Dispersione Modale di Polarizzazione (PMD)
Compensazione della PMD
Propagazione nonlineare in fibra ottica
Programma esteso
La polarizzazione della luce
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Contesti tecnologici (e non) in cui si applica la polarizzazione;
Vettori di Jones e ellissi di polarizzazione;
Polarizzatori ideali: il proiettore;
Il polarimetro: schema hardware;
I parametri di Stokes e le matrici di Pauli;
Vettori di Stokes e sfera di Poincaré;
Ortonormalità tra stati di polarizzazione;
Il grado di polarizzazione (DOP);
Relazione tra vettori di Jones e Stokes: lo spin-vector;
Propagazione di luce polarizzata in fibra ottica
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L'Equazione Vettoriale di Schroedinger (VLSE);
Propagazione vettoriale: il vettore di birifrangenza;
Lunghezza di battimento e Lunghezza di correlazione;
Cenni su Polarization Dependent Loss (PDL);
La Matrice di sistema: matrici Hermitiane e matrici unitarie;
Forme esponenziali per fibre omogenee;
La decomposizione di Pauli;
Equazioni di moto nello spazio di Stokes;
La Dispersione Modale di Polarizzazione (PMD)
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Il vettore di PMD “Omega”;
Ritardo di Gruppo Differenziale (DGD) e Stati Principali di Polarizzazione (PSP);
PMD “al 1o ordine” e "a tutti gli ordini";
Corrente fotorivelata e depolarizzazione: traccia di depolarizzazione;
Corrente fotorivelata e “impulsi fantasma”;
Eye Closure Penalty (ECP): formula di Chen generalizzata;
PMD statistica: modelli stocastici di birifrangenza (cenni).
Compensazione della PMD
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Tecnica di compensazione “PSP transmission”;
Compensatore a 1 stadio e a 2 stadi: geometria sferica;
Compensatori a 3 stadi e compensatori ideali;
La compensazione dellla PMD nei sistemi coerenti: l'algoritmo CMA;
Propagazione nonlineare in fibra ottica
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L'Equazione Vettoriale Non Lineare di Schroedinger (VNLSE o CNLSE);
L'effetto Kerr e la sua manifestazione vettoriale;
Il mixing di polarizzazione e l'equazione di Manakov;
La Cross-Polarization Modulation (XPolM);
L'attrazione di polarizzazione (LPA) il polarizzatore non-lineare senza perdite;
Bibliografia
- Alberto Bononi, Armando Vannucci, "PMD: a Math Primer", rapporto tecnico 14 luglio 2001, rev. 18/12/2008, disponibile presso il centro copie.
- Andrea Galtarossa, Curtis R. Menyuk, (Eds.), "Polarization Mode Dispersion", Ed. Springer (New York, USA), 2005, ISBN-10: 0-387-23193-5.
- Jay N. Damask, "Polarization Optics in Telecommunications", Ed. Springer (New York, USA), 2005, ISBN: 0-387-22493-9.
Metodi didattici
- lezioni frontali (34h), erogate dal docente con ausilio di lavagna e proiettore/PC (per applicazioni software, figure, pagine web)
- laboratorio di simulazione (4h), con utilizzo del software di simulazione Optilux (open source, Università di Parma) per la propagazione di segnali in fibra ottica.
- laboratorio di misure (4h), con utilizzo di strumenti e dispositivi hardware.
Modalità verifica apprendimento
esame orale:
colloquio con verifica dell'apprendimento e della capacità analitica ed espositiva degli argomenti esposti durante le lezioni del corso.
Non sono previste prove in itinere.
Altre informazioni
Materiale e informazioni per il corso disponibili su piattaforma di web-learning LEA ( http://lea.unipr.it/course/view.php?id=393 )
