iv receptores opticos-estudiantes

7/25/2019 IV Receptores Opticos-estudiantes

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IVRECEPTORESPTICOS

El receptor es un elemento esencial en un

sistemadefibraptica. Latareaprimordialdelreceptoresconvertirla

sealpticatransmitidaatravsdelafibraen

sealelctrica.

Un elemento fundamental en un receptor

pticoesportantoeldispositivodetectordeluz.


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DETECTORESDELUZ Losdetectorestpicosusadosencomunicacionescon

fibra ptica son los fotodetectores o fotodiodossemiconductores.

Losfotodetectores estnconstituidosporunionespn y deben ser polarizados inversamente paradetectarluz.

Si un fotn incide en la unin pn con suficienteenergapodr permitirlacreacindeunparelectrnhuecograciasa laenerga proporcionadapor dichofotn.

Ambos portadores eh, crean una fotocorriente(denominada as en analoga con losfotoportadores). La corriente generada es

proporcionalal

nivel

de

iluminacin

del

dispositivo.


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DETECTORESDELUZ Enlafotodeteccin sedaelprocesoinversoaldelasfuentes

deluz.

Unfotnincidente,conlongituddeondaadecuada,ceder suenergaaunelectrn,situadoenlabandadevalencia;graciasa ella, ste ser capaz de saltar a la banda de conduccin,producindosealmismotiempoelcorrespondientehuecoen

la banda de valencia. Este proceso genera un par electrnhuecoyporconsiguienteunacorrienteelctrica.

Paraqueunfotnhagasaltarunelectrndesde labandadevalenciaalabandadeconduccin,requieretenerunaenergaporlomenosigualaEg,queconstituyelaenergadelabandaprohibida(1.12eV paraelSi,0.81eV paraelGe).

Laenergadeunfotnest relacionadaconsufrecuencia(olongituddeonda).


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DETECTORESDELUZ

frecuenciade corte,

fc,

mnima

frecuencia

de

trabajo

de

un

fotodetector,puesstenopuederesponderafrecuenciaspordebajodeella:

fc=Eg/h

h:constante dePlanck,6.62x1034 Js.

Longitud de corte, c: mxima longitud de onda a la cualpuederesponderunfotodiodo.

c=(ch/Eg) Ejercicio: Para un fotodiodo de Si, determinar el rango de

longitudesdeonday frecuenciasquegaranticensucorrecta

operacin.


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DETECTORESDELUZ Eldiseodelfotodiodosehacedetalmaneraquelos

portadoressegeneren,principalmente,en lareginintrnseca.

Dada la polarizacin inversa a la que se somete eldiodo, en la regin intrnseca aparece un campoelctrico intenso, que provoca que los portadores

generados

se

separen

dirigindose

en

sentidos

opuestos,dandolugaraunacorrienteelctrica.

La longitud de onda a la cual responde unfotodetector dependedesucomposicin.

Losdetectoresde luzusadosenreceptoresde fibrapticadebengenerarcorrientesdesalidaaltasy,encaso de no hacerlo se deben incorporar en el

receptoretapasdeamplificacin.


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DETECTORESDELUZ CARACTERSTICASDEUNDETECTOR:

Seraltamentesensitivo.Lasensitividad (responsividad)midequ tan bien un detector responde a una seal como unafuncin de su intensidad. Debiendo generar corrienteselctricas tan altas como sea posible en respuesta a la luzincidente.

Tiempo de respuesta corto. El detector debera responder

(producir corriente elctrica) al ms estrecho (de menorduracin)posiblepulsode luz.Esto leposibilitaratrabajaraaltastasasdetransmisin.

Serequierelinealidadenelfotodetector afindeminimizarla

distorsinde

seal.

Elruidointernogeneradoporeldetectordeberasermnimoparapermitirqueentradaspticas lomspequeasposiblesseandetectadas.


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RESPONSIVIDADDEUNDETECTOR


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DETECTORESPIN Un diodo PIN (P

Intrinsic

N) est constituido por dos capas

semiconductoras (pyn)y,entre lasdos se sitauna reginintrnseca (nodopadaomuy pobrementendopada), conelobjetivodemejorarlasensitividaddeldispositivo.

Con

esto

se

logra

que

ms

fotones

sean

absorbidos

y

produzcanasuvezunamayorfotocorriente.Estaestructurasepolariza inversamentedemaneraque laregin intrnsecaest totalmentedesprovistadeportadores.

Laluzentraaldispositivoporunaventanamuypequeaycaesobreelmaterialintrnsecocarentedeportadores.

El material intrnseco est hecho de un grosor tal que lamayora de los fotones que entran en el dispositivo seanabsorbidosporestacapa.

Estos fotones entregan su energa a los electrones ubicados

en

la

banda

de

valencia

del

material

intrnseco,

los

mismos

que pasan a la banda de conduccin y se transforman enportadores de carga que hacen que fluya una corrienteelctrica poreldispositivo.

Lacantidaddecorrienteseincrementaconlacantidaddeluzabsorbidaporeldispositivo.


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DETECTORESPIN La adicin de la capa i (intrnseca) incrementa la

responsividad (reponsivity) y decrementa el tiempo derespuestadeldetector.

La sensitividad (Responsividad) mide la relacin que existe

entrela

corriente

que

entrega

el

detector

yla

potencia

ptica

querecibe,seevalaenA/W.Valorestpicos0.5a1A/W. Laaltavelocidadysensitividad deundiodoPINlohacenmuy

adecuadoparagranpartedelossistemasdefibra,inclusoen

sistemas de gran desempeo. Usando preamplificadoreselectrnicossepuedeaumentarlasensitividaddelreceptor.

Tiempo de respuesta: Mide cun rpidamente el detectorpuede responderavariaciones en la intensidadde la luzde

entrada,tiemposderespuestatpicososcilanenpocosns. Un diodo PIN puede operar con voltajes de polarizacin

inversa en el orden de 8 a 10 V. Un incremento en lapolarizacin inversa tiende a producir una respuesta ms

rpidaeneldispositivofotodetector.


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DETECTORAPD

Un detector APD (Avalanche Photo Diode) basa suprincipio de funcionamiento en la multiplicacin

avalancha,consiguiendoamplificar lasealduranteelprocesodedeteccin.

Su fabricacin es similar a la del diodo PIN, pero enestecasolareginintrnseca(denominadaregin)es

agrandaday ligeramentepdopadaycuidadosamentediseadaparaaseguraruncampoelctricouniformea

travsdeella.


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DETECTORAPD

Paraproducirelefectoavalanchaesnecesariosuministrar al diodo un alto voltaje enpolarizacin inversa, que genera la presenciadeunintensocampoelctrico.

La luz (fotones) que incide en el dispositivo

genera electrones a nivel de la banda deconduccin, los cuales son acelerados poraccindel campo elctrico hasta que chocancon los tomos de la estructura liberando

mltiples electrones, los cuales a su vez sonacelerados por el campo elctricoproduciendo ms electrones y, assucesivamente se suscita un fenmeno en

cadena(avalancha).


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DETECTORAPD Un electrn fotogenerado puede llegar a

producirporefectoavalancha100electroneslibres(gananciaoamplificacin).

Tienen mayor responsividad (25100 A/W),son ms sensibles que los PIN, pudiendodetectar niveles de seal ms dbiles yrequierendemenosamplificacinadicional.

Los APD presentan menores tiempos de

respuesta que los PIN (pocos ns), perogeneranmayorruidoporelprocesoavalanchaque tiene lugar, adems presentan mayorsensibilidad a variaciones de temperatura

(estabilidadtrmica).


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DETECTORAPD

El voltaje de polarizacin inversa paraproducirelefectoavalanchaenundiodoAPDes alto (40400 V), se requieren circuitos

adicionales para proveer tales voltajes deexcitacin.

Dada laalta sensibilidada la temperaturadeestos detectores, se requiere circuitosespecialesparacompensarla.

Todo esto torna al APD en un detector ms

caroycomplejo

que

el

PIN

yha

limitado

sus

aplicaciones.


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OTROSDETECTORES Algunosreceptoresrenenlasfuncionesdedetector

y de amplificador (o preamplificador) en un mismocircuito.

Elcircuitoamplificalasealelctrica,incrementandolarelacinS/Nylapotenciadesalida.

Adems, convierte la seal de corriente del

fotodiodo en seal de voltaje, como se usa en lamayoradecircuitoselectrnicos.

Dentro de esta variedad de detectores podemos

citar:Fototransistores,Fotodarlington,PINFET,etc.


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OTROSDETECTORES LosdetectoresPINFET integrantantoalfotodiodoPINcomo

alamplificadorFET,tienenungrananchodebanda,sonmuypopulares para aplicaciones de velocidad moderada por susimplicidadycostorazonable.

AdiferenciadelosAPD, norequierenvoltajesdepolarizacindemsde5V.Su tiempode subida tiendea serms lentoque en los PIN y APD, pero son muy apropiados paratransmitiracientosdeMbps.

En general los fotodetectores vienen en variadosempaquetados. Algunos tienen lentes, algunos tienen reassensitivascuadradasoredondas.

Elmaterialusado para laventana (esto es la abertura en elfotodetector que expone el rea activa a la luz incidente)

puedesersimplevidrio,lentedevidriooresina.


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RECEPTORESPTICOS

Un

receptor

ptico

puede

ser

tan

simple

como

limitarse

al

detector ptico o tan complicado que incluya sofisticadossistemasquerealizanunconsiderableprocesamiento.

Un amplificador ptico puede incorporarse antes deldetector, incrementando la potencia de la seal ptica, locual puede conllevar a un menor BER o una mejor relacinS/N en el receptor, as tambin permitira compensarcualquierprdida.

Un amplificador ptico incrementa la potencia de todas laslongitudes de onda de la seal WDM, por tanto deberaubicarse antes de la etapa de demultiplexacin. Si la fibralleva muchas longitudes de onda (WDM), stas deberansepararseantesdeque lasealpticaseconviertaensealelctrica.

Doscaractersticasbsicasafectanunareproduccinfieldelasealenelreceptor:elnivelde lasealyelniveldel ruido,

quepuedenoscurecerodegradarlaseal. El BER (que habitualmente se exige en los sistemas de

transmisin digital por fibra ptica es 1x1010, lo quecorrespondeaunarelacinS/Nenelreceptorde22dB.


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RECEPTORESPTICOS

Parasistemasanalgicos,larelacinsealaruido(S/N)midela calidad del sistema, a mayor S/N mejor recepcin. Ladefinicin prctica de una buena S/N depende de laaplicacin.Enmuchos sistemasde fibraspticas,entre40y50dB seconsideradebuenoaexcelente,perorelacionesde

S/N en el rango de 30 dB son aceptables para muchasaplicaciones.

En sistemas digitales, la calidad del sistema es dada por elBER, parmetro que depende de la potencia recibida, de la

sensibilidad,delruidoydelavelocidaddetransmisin. Un decrecimiento de 5 dBm en la potencia recibida puede

incrementarelBERde1012a 103.ElBERdependetambindelavelocidaddedatos.LametatpicaparatelecomunicacionesesunBER de 109,peroenciertasaplicaciones senecesitanvaloresdeBERdelordende1012.

LarelacinS/NyelBERsonimportantesparalaseleccindelreceptor.


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RECEPTORESPTICOS

Entre lascaractersticasms importantesque

debe poseer un receptor ptico, figuran lassiguientes:

respuestarpida

altorendimiento

bajonivelderuido

altasensibilidad

anchodebandasuficiente

ligero,baratoydelargavida.


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PERFORMANCEDEUNRECEPTORPTICO

a)Sensitividadradiante/Responsividad (R)

Es la relacin que existe entre la corriente que entrega el

detector (fotocorriente) y la potencia ptica que recibe, seevalaenA/W.

R=Ielectsalida /Poptentrada [A/W]

Lasensitividadmidecmounreceptorrespondeaunasealdeluzacordeconlaintensidaddelamisma.

Tantolapotenciadelasealpticaqueincideenelreceptor

comoelnivelderuido(quetiendeaobscurecerydegradarlaseal)afectaneldesempeodelmismo.


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Lasensitividaddeun receptor tambindependedela longitud de onda de la seal de luz que a lingresa.

Los principales factores que controlan cmo unreceptor responde a diferentes longitudes de ondaes la composicin del detector, pues cada tipo desemiconductor responde a distintas longitudes de

onda.Elsiliciorespondemejora menoresa1um,mientrasqueelgermanio,arseniurodeindioygalioy el fosforoarseniuro de indio y galio responden

mejoramsgrandes. Detectores basados en fototransisitores, PINFET o

fotodiodosAPDtienenunaaltaresponsividad,dadoelprocesodeamplificacinquetienelugarenellos.


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Un parmetro relacionado es la eficienciacuntica, definida como la relacin entre loselectrones de salida y los fotones de entrada aldetector.

Debe considerarse que no todos los fotones

incidentesproducenelectrones. Laeficienciacunticadeldetectordepender del

materialque loconstituya,desuestructurayde

lalongituddeondadetrabajo.Q=#electronesdesalida/#fotonesdeentrada


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InGaAs

InGaAsP

GeSi

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 nm

100

80

60

40

Eficiencia cuntica


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Laeficienciacunticapuedesermayora1sloen losdetectoresqueincorporanamplificacin.

Factor

de

multiplicacin: factor de proporcionalidadentre cada electrn primario y los electronessecundariosgeneradoseneldetector.

Existe una relacin entre la eficiencia cuntica y laresponsividad:

R=Q/1.24 [A/W]


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Ejercicio:Unfotodetector tieneunaeficiencia

cunticadel70%yoperaconunalongituddeonda de 0.82 um. Determinar su

responsividad.


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b)Corrientedeoscuridad yPotenciade ruidoequivalente(NEP)

Lasealelctricaquesaledeldetectortieneruido,partedelcual es generado dentro del detector o aadido por elamplificador.

Una medida del ruido elctrico inherente dentro de undetector es la corriente de oscuridad, la cual no es sino lacorriente(deruido)queundetectorproducecuandono estiluminadoy,establece unnivel demnima sealdetectable,

puestoque

una

seal

para

ser

detectada

debe

producir

una

corrientesuperioraladeoscuridad.

Lacorrientedeoscuridadesunacorrientedefuga que fluyepor el fotodiodo en ausencia de luz (generada por efectos

trmicos), depende de la temperatura de operacin, delvoltajedepolarizacinydeltipodedetector.


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Potenciaequivalentederuido(NEP)

Parmetroquemidedemaneramsdirectaelmnimoniveldesealdetectable.

Representa la potencia ptica requerida en la entrada deldetector para generar una corriente elctrica rms igual a la

corriente de ruido para un valor determinado del ancho debanda. Este parmetro NEP se mide en (W/Hz1/2), dado que la

corrientederuidoesproporcionalalanchodebandausado.

Losdetectoresdegermanio sonmsruidososylentos. NEP depende de la frecuencia de la seal, del ancho de

banda, del rea del detector y de la temperatura deoperacin.


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Detector Responsivi-dad

NEP(W/Hz1/2)

Tiempo deRespuesta

Corriente deOscuridad

Fototransistor 18 A/W N.A. 5 15 us 25 100 nA

Fotodiodo P-N 0.4-0.7 A/W 10-13-10-14 5 10 ns 1 5 nA

Fotodiodo PIN (Si) 0.6-0.8 A/W 10-13-10-14 1-5 ns 3-300 nA

Fotodiodo PIN(InGaAs)

0.8 A/W 10-13-10-14 1-3 ns 10-30 nA

Fotodiodo

Avalancha (Si)

74-100 A/W 10-14 0.5-2 ns 1 nA


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c)Velocidadyanchodebanda Los detectores no responden de manera instantnea a

cambios en la entrada, hay un retardo entre el tiempo queentra la luzaldetectoryeltiempoqueeldetectorgenera la

corrienteelctricacorrespondiente. La seal elctrica de salida del detector viene caracterizada

por los tiempos de subida (rise time, tr) y los tiempos debajada(fall time,tf).

Suponiendo que el tiempo de subida es igual al tiempo debajada,elanchodebandadeundetectordependedetr,deacuerdoalasiguienteexpresin:

AB=0.35/tr

Tiempodesubida:Tiempoqueletomaalasealdesalidaparapasardel10% al 90% de su valor final. Anlogamente el tiempo de bajada es eltiempoquedemoradichasealencaerdesdeel90%desuvalormximohastael10%.


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Los tiempos de subida y de bajada afectan directamente alanchodebandaoa lavelocidaddeunreceptor.Elanchodebandadeundetectoresinversamenteproporcionalaltiempoderespuesta.

Los fotodarlingtons son los detectores ms lentos, contiempos de respuesta del orden de los us. Los fotodiodosavalanchayPINrpidostienetiemposderespuestadelordende los ns. Los detectores ms rpidos tienen tiempos derespuesta enelrangodelosps.

La geometra del detector puede influenciar su velocidad ysensitividad.

Paraque un detector opere eficientemente, toda la luz que

emerge

de

la

fibra

debe

caer

dentro

del

rea

activa

(rea

sensitivaalaluz)deldetector. Elreaactivadeldetectordebesermayoraldimetrode la

fibra; se pueden tener prdidas si la fibra est lejos deldetectorosieldetectorest malalineado.

Lavelocidaddeldetectorest limitadaporsurea,mientrasel dispositivo es ms grande mayor es su tiempo derespuesta.


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Rangodinmicodeldetector Eselrangocomprendidoentreelvalor delamnima

potencia ptica (sensibilidad) presente a la entradadel conversor optoelectrnico que garantiza la

obtencindelBERdeseadoyelvalorde lamximapotenciapticaqueescapazdesoportarelreceptorptico sin que se produzca variacin alguna en elBERespecificado(prefijadoanteriormente).

Lapotencia de las seales que ingresan al detectordebe estar dentro del rango dinmico del mismoparaevitarqueseproduzcadistorsin.

Silasealdeentradatieneunvalormuyalto(fueradelrango)producir unnivelderuidoelevadoenunsistema analgico o un BER elevado en un sistema

digital.


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Sensibilidaddeldetector

Se define como la mnimapotencia ptica presente en la

entrada

del

conversor

optoelectrnico necesaria

para

obtenerunBERdeseado.

Correspondeportantoalvalordepotenciaptica inferior

delrangodinmicodelreceptor.

SeexpresaenunidadesdepotenciaelctricadBm ouW ysiempreparaunBERespecfico.

Vergrficadondesecomparalasensibilidadenfuncindelavelocidaddetransmisinentretresclasesdedetectorespticos,paraunalongituddeondade1300nm yunatasa

debitserrados(BER)de109

.


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Lasensibilidaddeldetector (ydel receptorcompleto)dependedelalongituddeonda.

El rango de longitudes de onda de operacin de losdetectoresdependedelmaterialdelqueest hecho.

Lascaractersticaselctricas,talescomo lavelocidady

la corriente de oscuridad, tambin difieren con elmaterial.

LosdetectoresdeGesonmslentosyruidososquelosdeSiuotrosmateriales.

La sensibilidad del detector tambin depende de latemperatura.

ESTRUCTURA DE UN RECEPTOR PTICO


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ESTRUCTURADEUNRECEPTORPTICO

Las funciones bsicas de un receptor ptico incluyen ladeteccin,laamplificacinylademodulacin.

El receptor debe incluir en su estructura un circuitoelectrnico que eleve la seal elctrica generada a unnivelsuficientecomoparaquepuedaserposteriormenteprocesada.

Las seales de salida del fotodiodo constituyencorrientes muy bajas que requieren amplificacin ymuchasvecesconversinavoltaje.

Adicionalmente,pueden requeriruna reconstruccindelos pulsos deformados, regenerando las seales paratransmisin digital, o filtrando el ruido introducido. Enmuchas ocasiones esta etapa electrnica est ya

incorporada al propio fotodetector, formando unmdulonico.


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luz Outelctrica

Detector Preamplifi

cador debajoruido

Amplificador Demodulador



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a)Detectordeluz

Conviertelasealpticarecibidaenunasealelctrica

Puedeserdediferentenaturaleza,siendo losmsutilizadoslosdiodosPINylosdiodosAPD.



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b)Preamplificador debajoruidoyAmplificadorprincipal Amplificanlasealelctricaentregadaporeldetectordeluz,afin

de ponerla en un nivel adecuado para que pueda servir como

sealdeentradaaldispositivoterminal.

Tpicamente lassealespticasque lleganaunreceptorsondel

orden de 110 uW o menores, si un fotodiodo PIN con

responsividad de 0.60.8 A/W detecta estas seales, entregar

corrientesenelrangode losuA, lasquedebenseramplificadas

paralamayoradeusosyenalgunoscasosconvertidasavoltajes.

Losreceptorespuedenincluirunaomsetapasdeamplificacin;

laprimeradeellasesunpreamplificador debajoruidoaptopara

trabajarconsealesdbiles.

Luegose incorporaunamplificadordealtaganancia,quepuede

incluircontrolautomticodeganancia.



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c)Filtrado AyudaaincrementarlarelacinS/Nalatenuarelruidodemaneraselectiva,o

puedeserdeutilidadensistemaspticosparaeliminaraquellas frecuencias

indeseadasqueestncercadelasealdeseada.

d)Demodulador (discriminador)

Permitereproducirlasealelctricaoriginal.

Losreceptoresanalgicosydigitalesusandetectoresde luzyamplificadores

similares;perodifierenenlaltimaetapa.

Los sistemas analgicos requieren una reproduccin precisa de la forma de

ondaoriginal,puescualquiercambioimplicadistorsiny,unavezquelaseal

sedistorsiona,

para

los

circuitos

no

es

posible

discriminar

qu es

seal

yquesdistorsin.

Lossistemasdigitalesencambio,norequierenunarplicaexactadelaforma

deonda,puessolamenteprecisandecidirsilasealeson(pulsoenalto)uoff

(pulsoenbajo),tareaquelarealizauncircuitode tomadedecisininclusoenpresenciadedistorsin.



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e)Temporizacin

Otra tarea esencial en muchos receptores, especialmente en los

sistemasdigitalesdealtodesempeo,es resincronizar laseal. Elcircuitode temporizacin del receptordebe recrear lasealde

reloj (extrayndola desde la seal recibida) y poner los pulsos

regeneradosdentro

de

los

slotsde

tiempo

correctos,

es

decir

debe

definirconprecisinlosinstantesdetiempoenlosqueempiezany

terminanlospulsos.

Las seales digitales (pulsos) son generadas a una tasa de reloj

definida. Esta seal, durante su recorrido por la fibra, incorpora

gradualmente errores aleatorios en la temporizacin, en algunos

casosestadesincronizacin puedesercomparablecon laduracin

delos

pulsos.

De

modo

que

el

receptor

puede

confundir

los

pulsos

sucesivos,causandoerroresdetransmisin.

AMPLIFICADORES


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Las seales necesitan amplificacin si ellas viajandistanciasconsiderablesbienseaatravsdemediosmetlicosodefibra.

Dada

la

baja

atenuacin

de

las

fibras,

los

sistemas

pticos pueden lograr alcances ms grandes sinamplificacin.

Unsistemadecobre,trabajandoacientosdeMbpsrequiere amplificadores o regeneradores cada Kmaproximadamente,entantoqueunsistemadefibrapuede llevar seales a la misma velocidad hasta

centenasdeKm. Setienendosalternativasparaamplificadoresenun

sistemaptico:electrnicayptica.

AMPLIFICADORES ELECTROPTICOS


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AMPLIFICADORESELECTRO PTICOS

Este tipo de amplificadores era de uso comnhastahacealgunosaos;sinembargo, limitaban

en parte las ventajas inherentes a lastransmisionesporfibracomograndesanchosdebanda,conlaconsiguientemuyaltavelocidadde

transmisin. Elrequerirunaconversinpticaelctricaptica

impone una limitacin a todo lo anterior dado

que, en esas condiciones, la velocidad vendrlimitada a la de los circuitos electrnicosempleados.

AMPLIFICADORES PTICOS


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AMPLIFICADORESPTICOS

Un amplificador ptico recibe una seal ptica dbil, laamplificaafindeproducirunasealpticafuertequepuedeviajaradecuadamenteporelsiguientetramodefibra.

Los amplificadores pticos actuales no regeneran la seal,solamente incrementan su amplitud as como el ruido. Sonpor tanto sistemas ms simples que los regeneradoreselectropticos.

Su demanda se ha incrementado significativamente, soncostososanperoproduccionesmasivas tienden a bajar loscostosnotablemente.

Losamplificadorespticosofrecenaltaconfiabilidad,porque

tienen

pocos

componentes.

Esto

es

crtico

para

cables

submarinos.

Losamplificadorespticostienenunnivelderuidomuybajo.



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Losamplificadorespticospuedenamplificarcualquierseal

quelafibrapticaest transportando,dentrodesurangodeoperacin. Los AO pueden amplificar simultneamente seales de

diferentes longitudesdeondaensubandadeoperacin,sin

que

existan

interferencias

entre

ellas. Un solo amplificador ptico puede amplificarsimultneamente muchas seales multiplexadas WDMtransportadasenlamismafibra.

Los amplificadores pticos no dependen del formato de laseal.

Las seales pticas pueden requerir amplificacin endiferentes puntos: luego de la salida del transmisor(postamplificadores), luego de un tramo de fibra(amplificadores en lnea), despus de un componente conprdidasp.e acoplador, conector o empalme ;y, antes deunreceptor(preamplificadores).



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Durante los ltimos aos, los amplificadores pticos hanreemplazadoasuscontraparteselectropticas.Bsicamenteexisten dos clases de amplificadores pticos: los desemiconductorylosdefibra.

Estos

amplificadores

operan

con

el

principio

de

la

emisin

estimuladaquees labasede los lsers,ysonesencialmentelsers de propsitos especiales diseados para amplificarseales de una fuente de luz externa en vez de generar supropialuz.

Unaspectocrticoparaelusodelosamplificadorespticosessulongituddeondadeoperacin.

Los mejores amplificadores pticos son para la ventana de

1550nm.

AMPLIFICADORESPTICOSDESEMICONDUCTORES


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Son bsicamente lsers semiconductores sin cavidadreflectiva (sinespejos),a findequepuedanactuarnocomofuentesde luzsinocomoelementosamplificadoresde la luzquepasaatravsdeellos.

Los extremos del lser estn recubiertos de materiales quereducenlareflexindelaluz.

La luz proveniente de una fibra entra por un lado, esamplificadaenlacapaactivaysaleluegoporelotrolado.Lasealdesalidaseaplicaalsiguientetramodefibra.

Se los conoce tambin como amplificadores desemiconductor, amplificadores de lser semiconductor (SLA)oamplificadoresosciladoresdesemiconductor(SOA).

Puedentrabajartantoensegundacomoenterceraventana,

propiedadquenoofrecenlosotrosamplificadores. Losamplificadoressemiconductoresporsureducidotamao

puedenserintegradosconotroscomponentespticos,porsubajocostosonmuyutilizados.

AMPLIFICADORESPTICOSDESEMICONDUCTORES


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SEMICONDUCTORES Unadesventaja,que limitasuuso,es ladificultaddeacoplar

lafibraalamplificador(loquenoocurreconlosEDFA).

Otro problema es el derivado del ruido que genera laestructurayqueessuperioralquegeneranlosEDFA.

La tecnologa de los SOA est bien desarrollada, y estn

disponibles para un amplio rango de longitudes de ondadependiendodelacomposicindelmaterial.

Este tipo de dispositivos tienen la particularidad de poderconmutarsealespticasysermuyrpidos, loque loshaceatractivosparaserusadoscomoswitchespticos.

Amplificadordefibradopadodeerbio(EDFA,Erbium Doped Fiber Amplifier)


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Erbium Doped Fiber Amplifier)

Estetipodeamplificadoressurgieronenladcadadelos90ypuede decirse que, en cierta manera, han desplazado a losamplificadorespticosdesemiconductor.

Tambinconocidoscomoamplificadoresdefibraptica(OFA,Optical Fiber Amplifier).

Operana longitudesdeondaenelrangoentre1520y1630nm,aunqueparaalgunas longitudesdeondadentrodeeste

rango

su

implementacin

prctica

an

no

est muy

bien

desarrollada.

Estos amplificadores se caracterizan por tener una altaganancia(tpicamente3050dB),bajoruidoyampliaanchura

espectral. Potencia de salida en el orden de las decenas dedBm. Conexin con bajas prdidas y pequeas nolinealidades.



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debombeo)eselencargadodesuministrarunaradiacinUnamplificador EDFA se compone esencialmente de un diodolser y una seccin de fibra (longitud tpica 1020m, mayorlongitud para trabajo en la banda L) dopada con impurezas

constituidaspor

tierras

raras,

de

preferencia

erbio

(Er).

Los EDFA pueden amplificar seales de luz dbiles decualquierlongituddeondadentrodesurangodeoperacin,lalongituddeondadeoperacindependedeldopante ydelacomposicindelafibra.

Ellser(lser infrarroja(9801480nm),queesabsorbidaporlostomosdeerbio,loscualespasanaunestadoexcitado.

Lasealdeluzentranteestimulaalostomosexcitadosparaqueemitanluzalalongituddeondadelasealyenfasecon

ella,loqueproducelaamplificacin.

Amplificadordefibradopadodeerbio(EDFA,ErbiumDoped Fiber Amplifier)


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Doped Fiber Amplifier)

Como elementos adicionales del EDFA se tienen dosaisladorespticos,unoacadaextremo,quepermitenelpasode la luz slo en una direccin, un filtro para bloquear laslongitudes de onda del lser de bombeo y, un acoplador al

finalde lafibraparaseparar lasealdesalidade la longituddeondadebombeo.

Elerbiosueleserelelementomsusadocomodopajedelasfibras, por su adaptacin a las condiciones de la tercera

ventana. Las fibras dopadas con praseodimio, en cambio, son los

mejores amplificadores disponibles para la ventana de los1300nm,pero sudesempeo no es tan bueno como el del

erbio. Hay dos posibilidades: que la radiacin de bombeo se

propagueenelmismosentidode laseal,oque lohagaensentidocontrario(mayorganancia).


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Doped Fiber Amplifier)

Labomba lser tiene que proveer fotones con msenergaque laqueemiten lostomosdopantes,deesta forma, la longitud de onda bombeada es ms

cortaqueladelaseal. Elamplificadordefibrageneraluzsolamentecuando

unasealdeentradaest atravesndolo.Cuandoel

niveldeentradaescero,nodeberaproducirluz;sinembargo,puedeemitirunpocode luz,consideradacomoruido.

Los amplificadores pticos trabajan con emisinestimulada,demodoque la luzamplificadaest enfaseconlasealdeentrada.



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Unasealpticadbilentraporlaizquierda,pasaatravsdeun aislador ptico (cuyo bloqueo dispersa la luz que podracausar ruido) y por un filtro que permite el paso de lalongitud de onda de la seal entrante pero bloquea la

longitud de onda del lser de bombeo. Esta seal entraentoncesaladefibradopada.

El amplificador de fibra es iluminado desde el otro extremopor un haz fuerte de luz de longitud de onda ms corta,generadoporunlserdebombeoexterno.

La luz de bombeo excita los tomos del material dopante,elevndolosaunnivelmsaltodeenerga,yestimulandoaestostomosexcitadosparaqueemitansuexcesodeenergaenformade luza la longituddeondade lasealentrante,yenfaseconlamisma.

La potencia de la luz de bombeo est en el orden de las

decenasmW.



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p p f )

Con los EDFA se consiguen ganancias de hasta 50 dB (enrgimendebajasealdeentrada),conpotenciasdebombeomoderadas(devariasdecenasdemW).

Lasiguientefiguramuestracmocambialaamplificacin(endB) con relacin a la longitud de onda y a la potencia deentradadeunamplificadordefibradopadaconErbio.

Conpotenciasdeentradabajas,lagananciaesmayora1530nm, pero con mayores potencias de entrada la ganancia sehacemsuniformeconlalongituddeonda.


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p p f )

LosEDFA son muy buenos, perogeneran pequeascantidades de ruido debido a un proceso llamado

emisin espontnea amplificada. Cuando el lserexcitaalostomosdeErbio, stosesperanporunaseal de entrada que libere su energa, algunostomosdopantes noesperanestasealyemitenluzdeformaespontneaenelrangodelos1550nm.

Losamplificadoresdefibranopuedencompensarladispersin en la transmisin. Si hay dispersin lasealseamplificacondispersinytodo.

Es muy importante controlar la dispersin endistancias grandes. Una alternativa es utilizar fibrasdedispersindesplazada.

Amplificadordefibradopadodeerbio(EDFA E bi D d Fib A lifi )


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(EDFA,Erbium Doped Fiber Amplifier)

Los EDFA son capaces de conseguir sealesamplificadasdevariosvatiosdepotencia,con

lapotenciadebombeoadecuada. Aestosnivelesdepotenciahayque teneren

cuenta los efectos no lineales que se

producenen las fibrasquepuedenperturbara las sealesque sepropagan,por lo que espreciso determinar cuidadosamente el valor

mximo de potencia que cada tipo de fibrapermite.



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En

WDM

los

amplificadores

pticos

amplifican

simultneamente todas las seales multiplexadas,

cuyas longitudesdeonda seencuentrendentrodel

espectrodegananciadelosamplificadores. Lafaltadeplaneidad de lacurvadegananciade los

EDFAhacequesealesde diferentes longitudesde

ondapuedanalcanzarpotenciasmuydiferentes.Se

han desarrollado varios mtodos de aplanamiento:

usarfiltrosoredesdeBragg paracontrolardeforma

dinmica la potencia de salida de las distintas

longitudesdeonda.



63/103


Estosamplificadoresseusanenredesdigitalesyen

redes analgicas. Su uso, de gran utilidad en

comunicacionesa largadistancia,esvitalenelcaso

de cables submarinos, debido a su simplicidad y

buenasprestaciones.

AT&T y KDD consiguieron propagar una seal de 5

Gbps a lo largo de 9000 Km, utilizando 274

amplificadores de erbio, situados a una distanciamediade33Km.

Estos amplificadores permiten cubrir las distancias

necesariasennuestroplaneta.

AmplificadoresRaman


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Otros

amplificadores

pticos

de

fibra

de

ltima

tecnologaestnbasadosenlaamplificacinRaman,quesecaracterizaporextraerenergadeunlserdebombeoparaamplificarunasealpticadbilaotra

longitud

de

onda. A diferencia de los EDFAs y de los SOAs, losamplificadores Raman se basan en una interaccinno lineal (efecto Raman) entre la seal ptica y la

sealdebombeodealtapotencia. Se empleaan fibras especialmente diseadas (fibra

altamente no lineal) en las que se introducendopantes y se reduce el ncleo de la fibra para

incrementarsunolinealidad.

AmplificadoresRamanEl f t R ti l d di i


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El efecto Raman tiene lugar cuando una radiacinmonocromtica (bombeo)dealta intensidadpasaatravsdeunmediomaterial(lafibra).Sistecumpleunas determinadas condiciones, el resultado de lainteraccineslaaparicindeunanuevalongituddeonda.

Lasealsebombeosepuedeacoplaralafibratantoenlamismadireccinenlaquesetransmitelaseal

(bombeo

codireccional)

o

en

el

sentido

contrario

(bombeocontradireccional). Es ms habitual el bombeo contradireccional para

evitar la amplificacin de las componentes no

lineales. Elmximodegananciaseconsigueen13THz (unos

100 nm) por debajo de la longitud de onda debombeo.

AmplificadoresRaman


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Para obtener una buena amplificacin esnecesariousarpotenciasdebombeoelevadas

(de

hasta

1

W

y

hasta

1,2

W

para

amplificacinenbandaLenfibrasmonomodo

estndar), lo cual eventualmente puede ser

uninconveniente.

Normalmenteseempleanmsdedosdiodos

debombeo. El nivel de ruido que se obtiene es bajo

especialmente

cuando

se

usa

junto

con

EDFAs.


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SWITCHESoCONMUTADORES Permiten redireccionar seales pticas, esto es


69/103

p ,

permiten conmutar el haz lumnico presente en unpuertodeentradaentredosomspuertosdesalida

medianteunaaccindecontrol(mando),yas lograr

lamodificacinquesedeseaenlatrayectoriadelhaz

lumnicoentreelpuertodeentradayeldesalida.

Antes del aparecimiento de los switches pticos, laconmutacin era realizada a nivel electrnico; en

cuyocasoseconmutabansealeselctricasenlugar

desealespticas. Actualmente el control del flujo de datos en una

comunicacinporfibrapticaserealizaconmutando

sealespticasentrefibras.

SWITCHESoCONMUTADORES


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Hay numerosas ventajas en la conmutacin ptica

respectodelaconmutacinelectrnica.

Es ms simple y menos costoso conmutar seales

pticas en un sistema de fibra ptica que convertir

dichas

seales

pticas

a

seales

elctricas,

ejecutar

la conmutacin, y convertir de regreso a seales

pticas.

Es posible conseguir con la conmutacin pticamayoresanchosdebandaymayorestasasdedatos.

SWITCHESoCONMUTADORES


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Los conmutadores (switches) permiten adaptarse acondiciones cambiantes que impliquen: en caso de

fallasdeuncable,enviar lassealesporotro;hacer

conexiones punto a punto temporales a travs de

unared;etc.

Una

caracterstica

importante

de

un

switch es

el

nmerodeentradasysalidas.

Los sistemas modernos de fibra ptica tpicamente

tienen al menos dos rutas a cualquier locacinimportante, as si uno de los cables falla, la seal

puedeserredireccionada atravsdelsegundo.
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SWITCHOPTICOOSWM1xN

ConmutadoresElectromecnicos Se basan en el empleo de elementos mecnicos mviles para


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Sebasanenelempleodeelementosmecnicosmvilespara

activarelconmutador.

Elelementomecnicoimpulsorpuedeserporejemploun

rel solenoidal.

Actanenformaindependiente delalongituddeondade

trabajoydelapotenciapticadelhazlumnico.

Tiemposdeconmutacintpicosparaestetipodeswitches

estnentre5 8ms,porloqueresultanlentos.

Lasprdidasdeinsercinsondelordende1dB.

ConmutadoresElectromecnicos a) Conmutadores electromecnicos de fibra mvil


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a)Conmutadoreselectromecnicosdefibramvil

Sebasanenelalineamientooenfrentamientodirectoentre

losncleosdelasfibraspticas.

Suconstruccin

es

posible

para

fibras

pticas

con

dimetros

dencleodesde50um hasta1000um.

Susprdidasdeinsercinoscilanen0.5dB.

La configuracin 1 x 2 se puede utilizar como interruptorptico o como conmutador ptico. En el primer caso

permitiraoimpedira elpasodelhazlumnico,mientrasque

en el segundo caso establecera una ruta alternativa

realizandounafuncindebypass.

ConmutadoresElectromecnicos b) Conmutadores electromecnicos de ptica mvil


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b)Conmutadoreselectromecnicosdepticamvil

Sebasanenlamodificacindelatrayectoriadelhazlumnico,

porloquenoexisteenfrentamientodirectoentrelosncleos

delasfibraspticas.

La modificacin de la trayectoria del haz lumnico se logra

mediante elementos mviles pticos tales como lentes,

prismasoespejos.

La seleccin del puerto de salida se logra en base al

posicionadoquepresenteelelementopticomvil.

ConmutadoresElectropticos Los switches electropticos (o de conmutacin ptica


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Los switches electro pticos (o de conmutacin ptica

directa)puedenconmutarentiemposdens.

Susprdidasde insercin sonaltas (3 10dB),aunquecon

ltimas tcnicas de fabricacin y nuevos materiales

empleadossehanlogradobajarsignificativamente.

Sebasanenelempleodemateriales(cristales)cuyondicede

refraccinvaraenfuncindelpotencialelctrico(voltaje)al

queselessomete.Alvariarelndicederefraccindelmedio,elhaz lumnicomodifica su trayectoria inicial,con loque se

producelaconmutacindelhazlumnico.

Elcostodeestosconmutadoresessustancialmentemsalto.

CONVERTIDORESDELONGITUDDEONDA

En una red ptica de comunicaciones una misma longitud de


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Enunaredpticadecomunicaciones,unamismalongitudde

onda no va desde el terminal inicial hasta el destino final.

Paraunmximoaprovechamientode las longitudesdeonda

disponibles, suele ser preciso un proceso de conversin de

longitudesdeonda.

Seaprovechanprocesosno lineales que tienen lugar,y quepermiten a partir de una inicial y otra seal de diferente

longituddeonda,generarunanuevasealconotrovalorde. En algunos casos esta tarea es realizada por un proceso

hbridooptoelectrnico.

Se usanfundamentalmenteenlossistemasWDM.

Convertidoresde longituddeondapticospurospuedenser

implementados en base a amplificadores pticos de

semiconductor, o mediante los dispositivos llamadosinterfermetrosdeMachZehnder.

ACOPLADORESPTICOS El acoplador ptico permite realizar la unificacin o


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bifurcacin

del

haz

lumnico

proveniente

de

una

o

ms

fuentesdeluz.

Losacopladoresdifierende losswitchesenque losprimeros

hacen conexiones permanentes, en tanto que los switches

pueden alterar esas conexiones y adems son dispositivos

activos.

Un acoplador ptico divide la seal entre sus salidas

correspondientes reduciendo su potencia, lo cual limita el

nmerodeterminales(salidas)quepuedenserconectadosa

unacopladorpasivo,uobligaaelevarlapotenciatransmitida

hastanivelesqueseancompatiblesconlosnecesariosparalarecepcin. Si se dobla el nmero de salidas, la potencia se

reduceen3dB.


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1x2SingleModeWidebandOpticalCouplers
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WDMCoupler1310/1550nmUltraHighIsolation

ACOPLADORESPTICOS
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ACOPLADORESPTICOS


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Prdida deretorno:Eslamedidadelasealderetornoquese obtiene en el puerto del acoplador por el que se ha

inyectadolaseal.

Prdidasderetornotpicasestnen 50o 60dB.

Prdidas por divisin: Las prdidas por divisin (SplittingLoss) son las que se producen por el reparto de potencia

entrelosn puertosdesalidadeunacoplador. Para acopladores con un reparto de potencias idntico, las

prdidaspordivisinvienendadaspor:

Prdidaspordivisin(dB)=10log (1/n)

ACOPLADORESPTICOS


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Relacin de acoplamiento: Representa el reparto depotencias que se produce en cada puerto de salida delacopladorcon respectode lapotencia insertada.Seexpresa

enporcentajeoendB.

La relacin de acoplamiento es variable en funcin de la

longituddeonda,porloquesiempreseespecificaenfuncin

de lamisma.Elclculode larelacindepotenciaesunitario

paracadapuertodesalidadeseado.

Si se considera un acoplador con dos puertos de salida, la

relacindeacoplamientoparaelpuertodesalida1sera:

Relacin deacoplo(puerto1)(%)=100.P1/(P1+P2)

Losmrgenesdevariacindelarelacindeacoplamiento

varandesdeel1%hastael90%.

ACOPLADORESPTICOS Prdidasdeexceso: Es laprdidatotaldepotencia lumnica


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p p

queseproduceenelacopladorysedefinecomo larelacin

entrelasumaalgebraicadelaspotenciaslumnicaspresentes

encadaunodelospuertosdesalidadeseadosdelacopladory

lapotencialumnicainsertada.Valorestpicosdeprdidasdeexcesoparaacopladorespticosestnenelordende0.5dB.

Prdida deinsercin.Sedefinecomolaatenuacintotalque

seproducedesdecualquierpuertodeentradahastacualquierpuertodesalida.Suclculoserealiza deformaunitariapara

cadapuertodesalidadeseado.As,paraunacopladordedos

puertossuatenuacincaractersticaparaelpuerto1sera:Prdidadeinsercin(puerto1)(dB)=10log (P1/Pentrada)

Losvalorestpicosdeprdidasdeinsercinpara

acopladorescomercialessondelordende3dB.

AcopladoresenT Estetipodeacopladoressonlosmsclsicos.


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Su funcin es la de llevar la seal que va por una

fibra a otras dos de salida (en cuyo caso se suele

denominardivisorpticoosplitter),o ladeunificarlasealquevienedesdedosfibrasenunanicafibra

de salida (en cuyo caso se denomina combinador

ptico). Las prdidas producidas en estos acopladores

aumentanconelnmerodederivacionesrealizadas.

AcopladoresenT


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Pueden ir desde el simple enfrentamiento de unafibracon lasotrasdos receptoras,a la introduccin

deunespejosemitransparente.

En ambos pueden lograrse diferentes potencias en

losdosterminalesdesalida.

Enelprimeromedianteelgradodesolapamientodecadaunadelasdosfibrasreceptorasconlaemisora

yenelsegundopormediodevariacionesenelgrado

de transmisin y reflexin que posea el espejosemitransparente.

Las prdidas que suelen tenerse en este tipo de

acopladoresseencuentranentre1y2dB.

ACOPLADORESPTICOS AcopladoresenEstrella

d bl


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Esundispositivopticopasivo insertable,convariospuertosdesalidayunoovariospuertosdeentrada.

Las prdidas en estos acopladores aumentan en forma

logartmicaconelnmerodederivacionesrealizadas. Elvalorcaractersticodeatenuacinque introducenest en

funcindelnmerodepuertosdesalida.

Este tipo de acoplador ptico es siempre equipotencial ypresenta por tanto idntica potencia ptica en todos los

puertosdesalida.

ACOPLADORESPTICOS AcopladorTAP E di i i i i idi i l i


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Es un dispositivo ptico pasivo unidireccional con variospuertosdesalidayunoovariospuertosdeentrada.

Se caracteriza por no ser equipotencial al presentar una

relacindesigualenelrepartodepotenciasentrelosdistintospuertosdesalida.

Suconfiguracinhabituales1puertodeentraday2puertos

desalida(configuracin1x2). Lasrelacioneshabitualesentrelaspotenciasdelospuertosde

salidaparalaconfiguracin1x2son:10% 90%,20% 80%,

30% 70%,40% 60%. PorejemplounTAP1x2conrelacindeacoplamiento20%

80%,repartelapotenciapticadeentradaensusdospuertos

desalidaas:20%alprimerpuertoy80%alsegundo.

MULTIPLEXORESWDM WDM i f d


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WDM es un proceso que consiste en conformar demanera simultnea un haz lumnico con diferentes

pulsos lumnicos, cada uno de ellos con su

correspondientelongituddeondaespecfica.

El haz lumnico constituido por las diversas

longitudes de onda provenientes de diferentesfuentesdeluz,sepropagautilizandounanicafibra.

Trabajan en forma independiente de la potencia

lumnica de cada fuente de luz, al ser nicamenteselectivosalalongituddeonda.

MULTIPLEXORESWDM L i t WDM li l t


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Los sistemas WDM, para realizar la tareaanteriormente descrita, requieren

acopladores selectivos de longitud de onda,

loscualesdistribuyenlasealdeacuerdoasu

longituddeonda.

Enestecasoelacopladornoesunelemento

totalmente pasivo, pues debe ser capaz de

diferenciarunaslongitudesdeondadeotrasyencaminardeterminada longituddeondapor

lafibraocanalcorrespondiente.
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CoarseWavelengthDivisionMultiplexer(CWDM

Module)

MULTIPLEXORESWDM Filt I t f i l
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Filtros

Interferenciales Son elementos pticos que se comportan como

filtrossintonizadosconunadeterminadalongitudde

onda.

SufundamentoeselinterfermetrodeFabry Perot y

su elemento constructivo bsico es la pelculainterferencial.

La pelcula interferencial se encuentra sintonizada

con una determinada longitud de onda y es

transparente aella,reflejandoelrestodelongitudes

deondaqueincidanenlapelculainterferencial.

MULTIPLEXORESWDM R d d Dif i


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Redes

de

Difraccin Elementos pticos que se comportan como filtros

sintonizadoscon

diversas

longitudes

de

onda.

Difractan la luz que incide en ellas y separan

espacialmente las longitudes de onda unitarias que

conformanelespectrodelhazlumnicoincidente. Sebasanen lapropiedadquepresentan lasredesde

difraccindereflejarloshaceslumnicosincidentesen

ellasconunosngulosdesalidaespecficos paracada

una de las longitudes de onda unitarias que

conforman

el

haz

lumnico

que

ingresa

a

la

red

de

difraccin.

MULTIPLEXORESWDM Redes de Difraccin


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Redes

de

Difraccin

Su elemento constructivo bsico es una

superficieoredqueseencuentraescalonadayquepresentadiversos ndicesde refraccin

consecutivos y en orden creciente para cada

unodesusescalones.

Introducenprdidasdeinsercindelordende

3 dB y con un aislamiento mnimo entresealesde30dB.

MULTIPLEXORESWDM M lti l Add/Drop


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MultiplexoresAdd/Drop

Los multiplexores adddrop son un tipo de

acopladores selectivos de longitud de onda, los

cuales separan una longitud de onda para enrutar

dicha seal a un destino particular, mientras

continanenviandolasotraslongitudesdeonda.

Tambinpuedenincorporarunanuevasealdeuna

determinadalongituddeonda.

ATENUADORPTICO Es un dispositivo ptico pasivo insertable en un

i i i id d d


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sistemaptico,constituidoporunpuertodeentrada

yunpuertodesalida.

Este elemento reduce la intensidad del haz de luz.Permitevariaravoluntad,dentrodelosmrgenesde

regulacin permitidos, la relacin entre la potencia

lumnicadeentraday lapotencia lumnicapresentealasalidadelatenuadorptico.

Esto posibilita por tanto obtener una prdida de

potencialumnicacontroladayespecifica.

ATENUADORPTICO Utiliza dos lentes de Grin y un prisma de


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Utiliza dos lentes de Grin y un prisma deabsorcinenelcentro,conuncoeficientede

absorcin lumnica variable a voluntad en

funcindeldesplazamientoradialdelprisma.

Cuando el prisma de absorcin se desplaza

radialmente vara la absorcin lumnica del

atenuador, que es mxima cuando ste

presenta su seccin translucida y es mnimacuando el prisma de absorcin presenta su

seccintransparente.

ATENUADORPTICO Tpicamentesetienenatenuadoresfijosconatenuacionesde:

5 10 15 y 20 dB o atenuadores variables en un rango


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5, 10, 15 y 20 dB, o atenuadores variables en un rango

comprendidoentre2y70dB.

Son dependientes de la longitud de onda de trabajo y se

fabricanparadiferenteslongitudesdeonda.
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AISLADORPTICO Es un elemento ptico pasivo insertable, con un

puerto de entrada y un puerto de salida


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puertodeentradayunpuertodesalida.

Unaisladorpticoesunelementoque transmite la

luzsolamenteenunadireccin,e impideelpasodecualquierhazlumnicoenelsentidocontrario.

Secomportacomoundiodoptico.

Su elemento constructivo bsico es el rotador de

Faraday que se construye con un material

magnetoptico,

y

que

presenta

la

propiedad

de

defasar cualquierhazlumnicoqueincideenl.

FILTROPTICO

Los filtros bloquean selectivamente la luz oi l l i d d d


101/103

Los filtros bloquean selectivamente la luz, otransmiten solamente longitudes de ondaseleccionadas,bloqueandootras longitudesdeonda

quepuedengenerarruidouotrosproblemas. Un tipo especial de filtros son los ecualizadores,

requeridostodavezqueunamplificadordefibrano

amplificapor igual todas las longitudesdeonda,ya

quesugananciavaraconlalongituddeonda.

Unecualizadorbalanceaelgradodeamplificacindelassealesadiferenteslongitudesdeonda.

COMPENSADORDEDISPERSIN Elndicederefraccindeunmaterialdependedela

longitud de onda; as el ndice de refraccin en el


102/103

longitud de onda; as, el ndice de refraccin en el

vidriodisminuyeamedidaqueaumenta la longitud

de onda; por tanto las ms grandes usualmente

adelantanalasmscortas.

Sin embargo, es posible compensar la dispersin

usando fibras especiales o rejillas de fibra parareducirladispersintotaldelsistema.

COMPENSADORDEDISPERSIN

E l ili fib d d


103/103

En el caso que se utilicen fibras compensadoras de

dispersin (DCF, Dispersion Compensating Fiber), la

dispersindestasdebeserdesignocontrarioa laintroducidaporlafibraprincipal.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que estos

tramos de fibras compensadoras de dispersin

elevan laatenuacindelsistema,puesdebidoasus

propiedades especiales, su atenuacin es mucho

mas elevada que en una longitud similar de fibra

convencional.

iv receptores opticos-estudiantes

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