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Título: Projeto de otimização de filtros para sistemas de multiplexação por comprimento de onda em fibras ópticas
Título(s) alternativo(s): Filter optimization project for wavelength multiplexing systems in optical fibers
Autor(es): Lavaqui, Luna Luiza Lívero
Orientador(es): Schemberger, Elder Elisandro
Palavras-chave: Multiplexação
Ondas eletromagnéticas - Transmissão
Otimização matemática
Sistemas de telecomunicação
Fibras ópticas
Multiplexing
Electromagnetic waves - Transmission
Mathematical optimization
Telecommunication systems
Optical fibers
Data do documento: 21-Fev-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: LAVAQUI, Luna Luiza Lívero. Projeto de otimização de filtros para sistemas de multiplexação por comprimento de onda em fibras ópticas. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia da Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2025.
Resumo: A otimização de filtros ópticos em sistemas de multiplexação por comprimento de onda (WDM) em fibras ópticas é uma área crítica para o avanço das telecomunicações, pois a eficiência dos filtros usados para separar e direcionar sinais de luz em fibras ópticas é essencial para a transmissão de dados em alta velocidade e grandes volumes. Essa área também é importante pois possui potencial de aumentar a capacidade de transmissão de dados dada a crescente demanda de capacidade de comunicação sem causar danos ecológicos devido a não necessidade de troca de material para realização de tais otimizações. O WDM pode ser executado com diferentes precisões, e, devido a essa crescente demanda, tem-se visto cada vez mais esforços na área para o avanço e refino desta técnica. Um exemplo é a multiplexação por divisão de comprimento de onda ultra denso (UDWDM), que é a evolução de um já existente refino do WDM, a multiplexação por comprimento de onda denso (DWDM). Tais refinos requerem cada vez mais precisão, e novas estratégias são testadas e criadas para estarem a par do que é necessário para o desenvolvimento dessas técnicas serem viáveis. Portanto, este trabalho segue nesta direção ao propor uma modelagem matemática de um sistema WDM seguida da otimização do projeto de filtros ópticos utilizando o método de busca por força bruta e secção áurea. Desta maneira, este trabalho obteve os melhores valores para aberturas dos filtros ópticos, onde através do algoritmo da secção áurea, as otimizações para cada canal foram realizadas com um menor número de avaliações da equação da SINR e consequentemente, em significativo menor tempo.
Abstract: The optimization of optical filters in wavelength-division multiplexing (WDM) systems in optical fibers is a critical area for the advancement of telecommunications. The efficiency of filters used to separate and direct light signals in optical fibers is essential for high-speed, high-volume data transmission. This field is also important because it has the potential to increase data transmission capacity to meet the growing demand for communication without causing ecological harm, as no material replacement is required for such optimizations. WDM can be implemented with different levels of precision, and due to this increasing demand, there have been growing efforts to advance and refine this technique. One example is ultra-dense wavelength-division multiplexing (UDWDM), an evolution of the already refined dense wavelength-division multiplexing (DWDM). These refinements require ever-greater precision, leading to the testing and development of new strategies to meet the requirements for making these techniques viable. Therefore, this study follows this direction by proposing a mathematical modeling of a WDM system, followed by the optimization of optical filter design using the brute force search method and the golden section search method. This approach yielded the best values for the optical filter apertures through the golden section algorithm, where evaluations for each channel were performed with fewer evaluations of the SINR equation and in significantly less time.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36782
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