Statistical properties of modal noise in fiber–laser systems

Abstract

The direct analysis in the time domain of the fluctuations of a signal propagating in a fiber-optic link in the presence of an imperfect connector makes it possible to formalize in a simple manner the description of its statistical properties.This permits, in particular, the clarification of the role played by the various time scales involved in the problem (coherence time of the fiber-exciting source, fiber modal delay, detector response time, etc.) in evaluating the statistical averages. The formalism includes in a straightforward way the case of simultaneous excitation of the fiber by more than one source. This last circumstance is expedient for checking the beneficial effect on modal noise derived from exciting the fiber with N laser sources.

A New Evaluation Method for Modal Noise in Multimode Optical Fiber Systems

“…In those systems using multimode optical fiber, modal noise becomes a serious problem [1][2][3][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16], especially in subscriber systems and local area network systems [17]. In those systems using multimode optical fiber, modal noise becomes a serious problem [1][2][3][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16], especially in subscriber systems and local area network systems [17].…”

Sistemas de banda ancha sobre fibras ópticas multimodo empleando fuentes estrechas y excitación modal central.

“…Mediante el análisis del parámetro estadístico speckle contrast para un enlace de MMF deíndice gradual excitado por un láser modulado en intensidad por una señal de radiofrecuencia analógica, se confirmó la relación directa entre el ruido modal y las propiedades de coherencia de la fuenteóptica. La originalidad del modelo de ruido modal presentado reside en la consideración del proceso de modulación en intensidad (modulación directa o externa) del diodo láser, en lugar de operar a una potenciá optica constante (CW), tal y como puede encontrarse en los trabajos previamente publicados, entre ellos [40][41][42][43][44]. Desde el punto de vista experimental, enfatizaremos la originalidad de tres resultados alcanzados en esta tesis y descritos en el capítulo 5.…”

“…El ruido modal fue analizado por primera vez por Epworth en 1978, [65] e intensamente investigado sobre todo desde finales de los 70 hasta principios de los 90, [40][41][42][43][66][67][68][69][70][71][72]. El ruido modal se manifiesta como fluctuaciones aleatorias de la intensidadóptica recibida como consecuencia de variaciones temporales del patrón de speckle que se dan en el plano de salida de la fibra multimodo.…”

“…Uno de los parámetros más eficientes a la hora de evaluar el impacto del ruido modal sobre las prestaciones del enlace de datos es el speckle contrast, definido como la varianza normalizada de la distribución de corriente en el extremo final del enlace de fibra multimodo. El speckle contrast ha sido analizado anteriormente para diversos tipos de fuentes de excitación, compuestas por una o varias fuentesópticas bien monocromáticas o policromáticas, [40][41][42][43][44], mayoritariamente en relación a fibraś opticas multimodo de salto deíndice. Las fluctuaciones estadísticas de la intensidad detectada han sido además examinadas para el supuesto en que la señal atraviese uno o varios conectores, [42,44,75] y para diversas condiciones de excitación modal selectiva [66].…”