Erbiyum katkılı fiber optik yükseltecin spektral kazanç ölçümü için saturasyon tonun kullanılmasının analizi
Analysis of the use of saturation tone for spectral gain measurement of erbium-doped fiber optical amplifier
- Tez No: 1004301
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FIRAT ERTAÇ DURAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kütahya Dumlupınar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Telekomünikasyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında, EDFA spektral kazanç karakterizasyonuna yönelik olarak düşük maliyetli, hızlı, uygulanabilir bir alternatif sunan saturasyon tonu + küçük sinyal probu yöntemi deneysel olarak değerlendirilmiştir. Çalışmada, 980 nm, 1480 nm ve hibrit pompalama (980 nm + 1480 nm) konfigürasyonları altında; ileri, geri ve çift yönlü pompalama yapılarında, sistemin toplam giriş gücü −10 dBm (doygunluk öncesi) ve 0 dBm (doygunluk bölgesi) olacak şekilde iki farklı seviye seçilmiş ve bu koşullar altında karakterizasyon performansı incelenmiştir. Her bir pompalama senaryosu için elde edilen kazanç spektrumları, çok kanallı CWDM sinyaliyle elde edilen referans kazanç spektrumuyla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalarda mutlak kazanç farkını ölçmek üzere RMSE ve şekilsel uyumu değerlendirmek amacıyla Pearson korelasyon katsayısı kullanılmıştır. Deneysel bulgular, özellikle 0 dBm giriş gücü altında doygunluk etkisinin belirginleştiğini ve saturasyon tonu yöntemiyle elde edilen eğrilerin referansla yüksek düzeyde uyum sağladığını göstermiştir. En düşük RMSE değeri 0.3397 dB ve en yüksek korelasyon katsayısı 0.9883 olarak ölçülmüştür. Öte yandan, düşük giriş gücünde ve özellikle çift yönlü pompalama altında uyum sınırlı kalmış; RMSE değerleri artmış ve spektral asimetri gözlemlenmiştir. Sonuçlar, saturasyon tonu yönteminin uygun koşullarda referans eğriye benzer kazanç profilleri üretebildiğini göstermekte; ayrıca bu yöntemin, çok kanallı test sistemlerine ihtiyaç duymadan EDFA'ların saha karakterizasyonunda kullanılabilirliğini ortaya koymaktadır. Buna ek olarak, sistem kazanç profillerinin spektral ağırlık merkezi üzerinden analiz edilmesiyle, iyileştirilmiş saturasyon tonu seçiminde kullanılabilecek sayısal bir gösterge elde edilmiştir. Bu yaklaşım, tez kapsamında ortaya çıkartılan matematiksel modelleme hedefiyle de örtüşmekte olup, ilerleyen çalışmalarda yapay zekâ tabanlı tahmin sistemlerinin geliştirilmesine temel teşkil edebilecektir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the“saturation tone + small-signal probe”method was experimentally evaluated as a low-cost, fast, and practical alternative for the spectral gain characterization of erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs). The study was conducted under 980 nm, 1480 nm, and hybrid pumping (980nm+1480nm) configurations, including forward, backward, and bidirectional schemes. Two input power levels were selected −10 dBm (pre-saturation) and 0 dBm (saturation region) to assess the characterization performance under varying saturation conditions. For each pumping scenario, the obtained gain profiles were compared to reference gain curves measured using a multi-channel CWDM signal. Root Mean Square Error (RMSE) was used to quantify absolute gain differences, while the Pearson correlation coefficient was employed to evaluate shape similarity. Experimental findings showed that, particularly under 0 dBm input power, the saturation effect became prominent, and the gain curves obtained through the proposed method exhibited high agreement with the reference. The lowest RMSE was measured as 0.3397 dB, with the highest Pearson correlation reaching 0.9883. Conversely, under low input power and especially in bidirectional pumping setups, the agreement was limited, with increased RMSE values and observable spectral asymmetries. The results demonstrate that the saturation tone method can generate gain profiles comparable to reference curves under appropriate conditions, revealing its potential as a field-deployable characterization technique without requiring multi-channel test systems. In addition, by analyzing the gain profiles based on their spectral centroid, a quantitative indicator has been identified to support optimum saturation tone selection. This approach aligns with the mathematical modeling objective stated in the thesis and provides a foundation for future development of AI-based predictive systems.
Benzer Tezler
- Hafnium-bizmut-erbiyum ve zirkoryum-erbiyum ortak katkılı fiber optik yükselteç kazancının sıcaklık bağımlılığının analizi
Analysis of temperature dependence of hafnium-bismuth-erbium and zircorium-erbium co-doped fiber optic amplifier gain
MEHMETHAN GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FIRAT ERTAÇ DURAK
- Fiber optik ağlar için hafniyum-bizmut-erbiyum ortak katkılı kompakt fiber yükselteçlerin (HfBi-EDFA) kazanç performansının pompalama yönüne bağlılığının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the dependence of the pumping direction of gain performance of hafnium-bismuth-erbium co-doped compact fiber amplifiers (HfBi-EDFA) for fiber optic networks
AŞKINNUR AŞKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALTUNCU
DR. ÖĞR. ÜYESİ FIRAT ERTAÇ DURAK
- Genişbantlı fiber optik tabanlı uygulamalar için dalgaboyu ayarlanabilir halka tipi erbiyum katkılı fiber lazer tasarımı
Design of tunable erbium doped fiber ring laser for optical fiber based broadband applications
ŞERİF ALİ SADIK
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALTUNCU
- Çok geçişli erbiyum katkılı fiber yükseltecin bilgisayar destekli tasarımı
Computer aided design of multi-pass erbium doped fiber amplifier
EMRAH YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiBilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YÜCEL
- Erbiyum katkılı fiber yükselteç analizi
Analysis of erbium-doped fiber amplifiers
MURAT YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektronik ve Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
YRD. DOÇ. DR. HALİM HALDUN GÖKTAŞ