Efeitos da não-linearidade de moduladores eletro-ópticos em enlaces fotônicos empregados na geração e na transmissão de sinais radar - Romildo Henrique de Souza (2015)
Esta dissertação realiza um estudo acerca dos efeitos decorrentes da não-linearidade da curva característica de moduladores eletro-ópticos Mach-Zehnder em enlaces fotônicos empregados em sistemas radar, visando duas aplicações: transmissão de formas de onda de sinais radar com modulação intrapulso; e geração de portadoras para sinais radar na faixa de micro-ondas e de ondas milimétricas por meio de sistemas multiplicadores de frequência. A promissora área de RF em Fotônica tem possibilitado a expansão das capacidades de sistemas de telecomunicações e sistemas de processamento de sinais em caráter dual, isto é, tanto em aplicações comerciais quanto em projetos de Defesa. Sendo o radar um sistema essencial utilizado no âmbito civil e militar, suas funcionalidades podem ser aprimoradas por meio da implantação de subsistemas baseados em técnicas fotônicas. O comportamento de diferentes formas de onda empregadas em sinais radar, quando transmitidos por um enlace fotônico, pode influenciar no desempenho do sistema. São analisados os efeitos provocadas pela transmissão de pulsos com modulação linear e não-linear de frequência (LFM e NLFM) por um enlace fotônico, em que a não-linearidade do modulador, polarizado no ponto de quadratura, resulta em uma função de transferência de terceira ordem. Adicionalmente, a geração de portadoras para pulsos radar com frequências nas faixas de micro-ondas e de ondas milimétricas, que apresentem alta estabilidade e baixo ruído de fase, é um desafio para a eletrônica convencional e compõe um requisito crítico para a operação do radar. Sistemas multiplicadores de frequências baseados em moduladores Mach-Zehnder, polarizados na região não-linear de sua curva, realizam essa função a partir de um sinal de referência com frequência mais baixa. É descrito um método analítico para inferir expressões exatas para a potência óptica e a corrente elétrica na saída do enlace fotônico com moduladores dual drive e moduladores dual parallel, permitindo especificar com precisão a intensidade dos harmônicos e a relação entre eles. Estas expressões são comparadas com resultados aproximados presentes na literatura e não requerem limitação de operação em regime de pequenos sinais. Simulações computacionais e resultados experimentais comprovam a eficiência do método e identificam a criticidade que os parâmetros dos dispositivos utilizados têm no espectro óptico e elétrico do sinal resultante.