A linearly-tunable OTA-C sinusoidal oscillator for low-voltage applications

A low-voltage, low-power OTA-C sinusoidal oscillator based on a triode-MOSFET transconductor is here discussed. The classical quadrature model is employed and the transconductor inherent nonlinear characteristic with input voltage is used as the amplitude-stabilization element. An external bias VTUNE linearly adjusts the oscillation frequency. According to a standard 0.8μm CMOS n-well process, a prototype was integrated, with an effective area of 0.28mm2. Experimental data validate the theoretical analysis. For a single 1.8V-supply and 100mV≤VTUNE≤250mV, the oscillation frequency fo ranges from 0.50MHz to 1.125MHz, with a nearly constant gain KVCO=4.16KHz/mV. Maximum output amplitude is 374mVpp @1.12MHz. THD is -41dB @321mVpp. Maximum average consumption is 355μW.

On designing linearly tunable high-Q OTA-C filters with low sensitivity

This paper discusses a design approach for a high-Q low-sensitivity OTA-C biquad bandpass section. An optimal relationship is established between transconductances defining the differenceβ - γ in the Q-factor denominator, setting the Q-sensitivity to tuning voltages around unity. A 30-MHz filter was designed based on a 0.35μn CMOS process and VDD=3.3V. A range of circuit simulation supports the theoretical analysis. Q-factor spans from 20.5 to 60, while ensuring filter stability along the tuning range. Although a Mode-operating OTA is used, the procedure can be extended to other types of transconductor.

Dielectric tunability in (1-x)[Pb(Mg 1/3Nb 2/3)O 3]-xPbTiO 3 ceramics for tunable devices application

The dielectric properties of the 0.65[Pb(Mg 1/3Nb 2/3)O 3]-0.35PbTiO 3 ferroelectric ceramic composition were investigated viewing the capability to be used for tunable microwave applications. The dielectric response has been studied for three selected temperatures (300 K, 370 K and 400 K), below the paraelectric- ferroelectric phase transition temperature, as a function of the applied 'bias' electric field. The obtained dielectric tunability was found to be around 60 %, under an electric field of 19 kV/cm, which makes the studied ceramic composition an excellent candidate for application in the electro-electronic industry, as tunable devices. © 2010 IEEE.

Tunable plasmon resonance modes on gold nanoparticles in Er 3 +-doped germanium-tellurite glass

Relative to the Er3 +:gold-nanoparticle (Er3 +:Au-NP) axis, the polarization of the gold nanoparticle can be longitudinal (electric dipole parallel to the Er3 +:Au-NP axis) or transverse (electric dipole perpendicular to the Er3 +:Au-NP axis). For longitudinal polarization, the plasmon resonance modes of gold nanoparticles embedded in Er3 +-doped germanium-tellurite glass are activated using laser lines at 808 and 488 nm in resonance with radiative transitions of Er3 + ions. The gold nanoparticles were grown within the host glass by thermal annealing over various lengths of time, achieving diameters lower than 1.6 nm. The resonance wavelengths, determined theoretically and experimentally, are 770 and 800 nm. The absorption wavelength of nanoparticles was determined by using the Frohlich condition. Gold nanoparticles provide tunable emission resulting in a large enhancement for the 2H11/2 → 4I13/2 (emission at 805 nm) and 4S 3/2 → 4I13/2 (emission at 840 nm) electronic transitions of Er3 + ions; this is associated with the quantum yield of the energy transfer process. The excitation pathways, up-conversion and luminescence spectra of Er3 + ions are described through simplified energy level diagrams. We observed that up-conversion is favored by the excited-state absorption due to the presence of the gold nanoparticles coupled with the Er3 + ions within the glass matrix. © 2013 Elsevier B.V.

Avaliação de desempenho de algoritmos de alocação de comprimento de onda em redes ópticas WDM

Neste trabalho estudamos alguns algoritmos de alocação de comprimento de onda em redes ópticas WDM (Wavelength Division Multiplexing). O objetivo para estudar os algoritmos de alocação first-fit, least-used e most-used está baseado na estratégia adotada para estudar o Problema RWA. A estratégia toma como base a visão geral do problema que envolve os algoritmos de roteamento e os algoritmos de alocação de comprimento de onda, e tendo como métrica principal para seus resultados a probabilidade de bloqueio. Este trabalho apresenta uma visão diferenciada para o problema e considera-se que a alocação de comprimentos de onda se sobrepõe, em importância, à ação de roteamento em redes ópticas. Essa percepção ocorre quando se analisa o problema RWA a partir do critério clássico usado no estabelecimento de uma rota: a escolha do caminho mais curto entre a origem e o destino. Apesar da identificação de um caminho mais curto, isso não garante, em redes ópticas, que ele será o utilizado, pois é necessário que haja para aquele caminho, um comprimento de onda adequado. Foi utilizada uma ferramenta de simulação para redes WDM denominada OWNS para realizar uma análise do problema RWA. Os resultados obtidos são apresentados graficamente e em uma das simulações observou-se uma forte tendência de queda na probabilidade de bloqueio e uma boa vazão no trafego da rede com isso possibilitando um aumento na capacidade de transmissão da rede. Por fim, este texto apresenta uma discussão sobre os diferenciais e limitações deste trabalho, e apresenta direcionamentos para investigações futuras neste campo de estudo.

Proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas para gerenciamento de recursos em WDM-PONs

As Redes Ópticas Passivas (Passive Optical Networks - PONs) vêm experimentando um sólido crescimento nas últimas décadas por terem sido concebidas como uma excelente alternativa para a solução de um dos maiores problemas para as redes de telecomunicações: o gargalo nas redes de acesso. A próxima geração desta tecnologia, as chamadas Next Genaration PONs (NG-PON), surgem como consequência da evolução das tecnologias ópticas e oferecem suporte aos serviços de próxima geração, melhorando os parâmetros de desempenho das TDM-PONs e inclusive aumentando a área de cobertura destas redes. Esta expansão geográfica beneficia as empresas de telecomunicações que passam a focar seus esforços na simplificação de suas infra-estruturas através da unificação das redes metropolitanas, de acesso e de backhaul, reduzindo a quantidade de nós e, consequentemente, de custos operacionais e financeiros. Trata-se de uma significativa mudança no cenário das redes de acesso que passam a ter grandes distâncias entre as Optical Network Units (ONUs) e o Central Office (CO) e uma imensa variedade de serviços, tornando fundamental a presença de algoritmos de agendamento capazes de gerenciar todos os recursos compartilhados de forma eficiente, ao mesmo tempo que garantem controle e justeza na alocação dinâmica dos tráfegos upstream e downstream. É a partir deste contexto que esta dissertação tem como objetivo geral apresentar a proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas (Hybrid Grant Scheduler based on Priority Queuing – HGSPQ), que além de gerenciar todos os recursos em WDM-PONs, busca oferecer eficiência e controle ao Optical Line Terminal (OLT) no agendamento dinâmico dos tráfegos. Os resultados apresentados foram extraídos de cenários desenvolvidos em ambiente de simulação computacional e se baseiam nas métricas de atraso e vazão para avaliação de seu desempenho. Também será avaliado como a quantidade de recursos no OLT interfere nestas métricas.

Expansão da capacidade de transmissão de sistemas ópticos através da tecnologia WDM: um estudo de caso sobre o sistema da Eletronorte

Esta dissertação de mestrado apresenta dois projetos, sendo um referente ao sistema Tramo Oeste, e o outro ao sistema Pará – Maranhão; relacionado ao trecho Marabá – Santa Maria, com bombeamento remoto e amplificação Raman. A dissertação trata da expansão da capacidade de transmissão do sistema óptico da Eletronorte, no Tramo Oeste. Atualmente, esse sistema opera à taxa STM1 (155 Mb/s). Também é usada uma nova tecnologia para eliminação de estações repetidoras, através do bombeamento remoto. Essa técnica se fundamenta no uso de amplificadores ópticos bombeados remotamente, por meio das fibras ópticas do cabo OPGW (Optical Ground Wire) já instaladas no sistema.Esses amplificadores ópticos são constituídos somente por componentes passivos; e, além disso, podem ser acomodados em caixas de emendas ópticas; as quais são fixadas nas torres das linhas de transmissão do sistema, ao longo do enlace; sendo que as fontes ópticas para a realização do bombeamento remoto são localizadas e alimentadas nas próprias subestações terminais. A simulação dos sistemas é através de um software comercial de simulação Optisystem 4.1™. Esta dissertação propõe mudanças nos sistemas ópticos para aumentar a capacidade de transmissão por WDM; bombeamento remoto para estações sem repetição, e uso de amplificação Raman. Aborda-se ainda, a concepção de um backbone óptico DWDM, que é um convênio de cooperação técnica entre a Eletronorte e o Governo do Estado do Pará; e os resultados das simulações desse backbone óptico. É feita uma análise crítica comparativa deste, com os projetos dos sistemas ópticos do Tramo Oeste e do sistema Pará – Maranhão; referente ao trecho Marabá – Santa Maria.

Análise da influência do monitoramento OTDR em WDM-PON: um estudo baseado em simulação

Redes Ópticas Passivas estão cada vez mais difundidas como rede de acesso de banda larga. Devido à sua importância, tais redes necessitam constantemente de supervisão. Diversas técnicas vêm sendo empregadas para supervisão de redes ópticas, dentre as quais se destacam as que utilizam reflectometria, pois agregam vantagens, tais como: baixo custo, em comparação com outros métodos de supervisão, e não exigência de intervenção na casa do usuário. Esta dissertação apresenta uma estratégia capaz de quantificar, por meio de simulações, o impacto que a técnica de reflectometria no domínio do tempo gera como interferência em transmissões típicas de uma rede WDM-PON.

Estratégia de projeto de atribuição de comprimento de onda com restrição de camada física em redes WDM

O sistema WDM (Wavelength Division Multiplexing) é considerado como uma tecnologia madura para ser usada no backbone de redes ópticas. Entretanto, encontrar uma solução ótima para o algoritmo de atribuição de comprimento de onda no projeto e operação destas redes, ainda é uma questão em aberto. A pesquisa realizada nesta tese aborda os principais aspectos relacionados ao processo de atribuição de comprimento de onda em sistemas WDM, e como resultado foi proposta uma metodologia que minimiza a degradação do sinal óptico gerada pela modulação de fase cruzada (XPM – Cross-Phase Modulation). Esta proposta é composta por uma metodologia híbrida baseada em Coloração de Grafo e Algoritmo Genético (AG), sendo que o primeiro tem a função de reduzir o número de comprimentos de onda necessários para atender a matriz de tráfego (que é fornecida a priori) e o último tem a função de encontrar a ordem de ativação de canais na grade de comprimentos de onda, com o objetivo de reduzir o efeito XPM. A proposta foi comparada com o algoritmo First-Fit em diferentes cenários e topologias de redes, e demonstrou uma considerável redução na probabilidade de bloqueio.

Tunable Fermi acceleration in a nondissipative driven magnetic billiard

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Inorganic Graphenylene: A Porous Two-Dimensional Material With Tunable Band Gap

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Frequency tunable continuous THz wave generation in a periodically poled fiber

An all-fiber approach to terahertz generation using a periodically poled optical fiber is proposed and experimentally demonstrated. In the proposed approach, a continuous-wave THz wave is generated at a periodically poled fiber by beating two optical wavelengths from two laser sources with the wavelength spacing corresponding to the frequency of the THz wave. The key component in the system is the periodically poled fiber, which is made by a twin-hole fiber with the fiber core residing between two holes. The twin-hole fiber is then thermally poled at a temperature of similar to 260 degrees C with a voltage of 3.3 kV applied to the silver electrodes inside the two holes to introduce second-order nonlinearity. The quasi phase matching (QPM) condition is achieved by periodically erasing the thermal poling induced second-order nonlinearity with an ultraviolet laser, which enhances the energy conversion efficiency. The proposed approach is validated by an experiment. The emission of a THz wave centered at 3.8 THz with an output power of 0.5 mu W is observed. The frequency tunability between 2.2 and 3.8 THz is also experimentally demonstrated.

Two-dimensional nonlinear map characterized by tunable Levy flights

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Survivable Lightpath Provisioning in WDM Mesh Networks Under Shared Path Protection and Signal Quality Constraints

This paper addresses the problem of survivable lightpath provisioning in wavelength-division-multiplexing (WDM) mesh networks, taking into consideration optical-layer protection and some realistic optical signal quality constraints. The investigated networks use sparsely placed optical–electrical–optical (O/E/O) modules for regeneration and wavelength conversion. Given a fixed network topology with a number of sparsely placed O/E/O modules and a set of connection requests, a pair of link-disjoint lightpaths is established for each connection. Due to physical impairments and wavelength continuity, both the working and protection lightpaths need to be regenerated at some intermediate nodes to overcome signal quality degradation and wavelength contention. In the present paper, resource-efficient provisioning solutions are achieved with the objective of maximizing resource sharing. The authors propose a resource-sharing scheme that supports three kinds of resource-sharing scenarios, including a conventional wavelength-link sharing scenario, which shares wavelength links between protection lightpaths, and two new scenarios, which share O/E/O modules between protection lightpaths and between working and protection lightpaths. An integer linear programming (ILP)-based solution approach is used to find optimal solutions. The authors also propose a local optimization heuristic approach and a tabu search heuristic approach to solve this problem for real-world, large mesh networks. Numerical results show that our solution approaches work well under a variety of network settings and achieves a high level of resource-sharing rates (over 60% for O/E/O modules and over 30% for wavelength links), which translate into great savings in network costs.

Optical Components for WDM Lightwave Networks

Recently, there has been growing interest in developing optical fiber networks to support the increasing bandwidth demands of multimedia applications, such as video conferencing and World Wide Web browsing. One technique for accessing the huge bandwidth available in an optical fiber is wavelength-division multiplexing (WDM). Under WDM, the optical fiber bandwidth is divided into a number of nonoverlapping wavelength bands, each of which may be accessed at peak electronic rates by an end user. By utilizing WDM in optical networks, we can achieve link capacities on the order of 50 THz. The success of WDM networks depends heavily on the available optical device technology. This paper is intended as a tutorial on some of the optical device issues in WDM networks. It discusses the basic principles of optical transmission in fiber and reviews the current state of the art in optical device technology. It introduces some of the basic components in WDM networks, discusses various implementations of these components, and provides insights into their capabilities and limitations. Then, this paper demonstrates how various optical components can be incorporated into WDM optical networks for both local and wide-area applications. Last, the paper provides a brief review of experimental WDM networks that have been implemented.