receptores opticos

30
RECEPTORES OPTICOS

Upload: tabib

Post on 06-Jan-2016

111 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

RECEPTORES OPTICOS. Índice. Introducción Receptores Ópticos Convertidores Opto-Electrónicos Detectores ópticos Amplificadores Características Conclusión. INTRODUCCIÓN. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: RECEPTORES OPTICOS

RECEPTORES OPTICOS

Page 2: RECEPTORES OPTICOS

Índice

- Introducción-Receptores Ópticos-Convertidores Opto-Electrónicos -Detectores ópticos -Amplificadores-Características -Conclusión

Page 3: RECEPTORES OPTICOS

INTRODUCCIÓN

En las comunicaciones a través de fibras ópticas los transmisores y receptores ópticos son los dispositivos encargados de tomar la señal eléctrica en forma de voltaje o corriente y convertirla en una señal luminosa con el objetivo de transportar información

Básicamente, el detector es un dispositivo que convierte fotones en electrones, un receptor se compone de un detector y de los circuitos necesarios asociados que lo capaciten para funcionar en un sistema de comunicaciones ópticas

Page 4: RECEPTORES OPTICOS

INTRODUCCIÓN

Page 5: RECEPTORES OPTICOS

Introducción

Page 6: RECEPTORES OPTICOS

RECEPTORES OPTICOS

Fotodetector convierte el flujo de los fotones incidentes en un flujo de electrones. Después esta corriente es amplificada y procesada.

Existen dos tipos de fotodiodos usuales para recepción óptica, fotodiodo PIN y fotodiodo de avalancha APD.

Modelo de un típico receptor óptico con detección directa:

Page 7: RECEPTORES OPTICOS

RECEPTORES OPTICOS

Utilizando un pre-amplificador óptico antes del foto detector se supera la limitación del ruido térmico generado a la salida del fotodiodo PIN

Modelo de un típico receptor óptico con detección directa utilizando un pre-amplificador óptico

Page 8: RECEPTORES OPTICOS

RECEPTORES OPTICOS

Con el nivel de potencia del oscilador local tan alto que el ruido térmico se hace mucho menor que el producto del batimento entre la señal del oscilador local y la señal recibida

Modelo de un típico receptor óptico con detección coherente

Page 9: RECEPTORES OPTICOS

Formula frecuencia intermedia En los sistemas homodinos

fFI = 0 y como es nula, ocurre una concentración de las energías de las dos bandas laterales en la única banda existente

En los heterodinos

fFI es diferente de cero, o sea, el espectro está simplemente trasladado de la frecuencia óptica para la frecuencia intermediaria.

Page 10: RECEPTORES OPTICOS

Receptores Analógicos y DigitalesReceptores Analógicos

Receptores Digitales

Page 11: RECEPTORES OPTICOS

Receptores Analógicos y Digitales

Los parámetros básicos para diferenciar las características Los receptores analógicos

linealidad o distorsión Ancho de banda Nivel de impedancia relación señal/ruido

Los receptores digitales La linealidad no es importante El ancho de banda se reemplaza por la máxima velocidad de

transmisión. tasa de errores Codificación para transmisores digitales

Page 12: RECEPTORES OPTICOS

Ruido en los receptores ópticos

El ruido se presenta en tres etapas del fotodectector:1. RUIDO SHOT2. RUIDO TERMICO3. RUIDO DEL AMPLICADOR

Page 13: RECEPTORES OPTICOS

Detectores ópticos. Son los encargados de transformar las señales

luminosas en señales eléctricas. Estos fotodetectores son diodos semiconductores que

operan polarizados inversamente.

Esquema básico de del funcionamiento de un fotoconductor y Configuración más habitual para fotoconductores comerciales.

Page 14: RECEPTORES OPTICOS

Detectores ópticos.

Durante la absorción de la luz,

cuando un fotodetector es

iluminado, las partículas de

energía luminosa, también

llamadas fotones, son absorbidas

generando pares electrón -

hueco, que en presencia de un

campo eléctrico producen una

corriente eléctrica.

Page 15: RECEPTORES OPTICOS

Consideraciones de los detectores ópticos

Consideraciones :

o La obtención de una potencia lumínica

pequeña que sea detectable.

o La velocidad de transmisión en el

dispositivo convertidor deberá poseer

una velocidad de reacción muy grande.

o Tal sensibilidad está constituida por la

potencia óptica mínima que es capaz

de recibir, garantizando una tasa de

error BER determinada.

Page 16: RECEPTORES OPTICOS

Consideraciones de los detectores ópticos

Potencia de recepción media necesaria en función de la proporción de errores

a) fotodiodo de germanio tipo “avalancha” en 1300nm.

b) Fotodiodo InGaAs-PIN con amplificador FET de alta impedancia en 1300nm.

c) Fotodiodo de silicio tipo “avalancha” en 850 nm.

Page 17: RECEPTORES OPTICOS

Tipos de Fotodetectores Los principales tipos de

receptores son:

Fotodetectores PIN.

Fotodetectores PIN con preamplificadores FET.

Fotodetectores de avalancha APD.

Page 18: RECEPTORES OPTICOS

Tipos de FotodetectoresLos fotodiodos PIN trabajan como receptores ópticos en las longitudes de onda entre:

Page 19: RECEPTORES OPTICOS

Tipos de FotodetectoresEstos fotodiodos APD pueden elegirse

entre diferentes modelos y tipos, como:

APD de silicio (longitudes de onda de hasta 1100 nm).

APD de InGaAs /InP (longitudes de onda para 1300 nm).

APD de germanio (para 1300 nm).

Page 20: RECEPTORES OPTICOS

Fotodetectores PIN. Es relativamente fácil de fabricar, altamente fiable, tiene bajo

ruido y es compatible con circuitos amplificadores de tensión. Además es sensible a un gran ancho de banda debido a que no tiene mecanismo de ganancia.

Page 21: RECEPTORES OPTICOS

Fotodetectores de Avalancha APD.-

Los APD también son diodos polarizados en inversa, pero en

este caso las tensiones inversas son elevadas, originando un

fuete campo eléctrico que acelera los portadores generados,

de manera que estos colisionas con otros átomos del

semiconductor y generan ,as pares electrón-hueco.

Esta ionizacion por impacto determina la ganancia de

avalancha.

Page 22: RECEPTORES OPTICOS

Fotodetectores de Avalancha APD.-

Page 23: RECEPTORES OPTICOS

AMPLIFICADORES

Amplificador óptico

En fibra óptica, un amplificador óptico es un dispositivo que amplifica una señal óptica directamente, sin la necesidad de convertir la señal al dominio eléctrico, amplificar en eléctrico y volver a pasar a óptico.

Page 24: RECEPTORES OPTICOS

Características PIN-APD Costo:

Los diodos APD son más complejos y por ende más caros

Vida:Los diodos PIN presentan tiempos de vida útil superiores

Circuitos de polarización:Los diodos PIN requieren circuitos de polarización más simples, pues trabajan a menores tensiones.

Page 25: RECEPTORES OPTICOS

Wide Bandwidth, High Optical Power, Low DistortionInGaAs PIN Photodiodes

Diodo PIN diseñado para comunicaciones de 10,20,40 o 80 Gbits/s• Enlaces digitales RZ y NRZ• Este photodiode PIN InGaAs es utilizada para aplicaciones sobre las

ventanas 850,1310,1550 y 1610• Factor de perdida en la onda de +/- 1 dB

Page 26: RECEPTORES OPTICOS

Combinación Emisor-Receptor según Longitud de Onda

Page 27: RECEPTORES OPTICOS

Comparación fotodetectores

Page 28: RECEPTORES OPTICOS

Parámetros. Los parámetros de

los receptores analógicos son la linealidad o distorsión y el ancho de banda, mientras que para receptores digitales la linealidad no es importante y el ancho de banda.

DISPOSITIVO PINDISPOSITIVO APD

Page 29: RECEPTORES OPTICOS

Conclusiones Los APD son más sensibles que los

diodos PIN y requieren de menos amplificación adicional. Las desventajas de los APD son los tiempos de transición, relativamente largos y ruido adicional internamente generado, debido al factor de la multiplicación de avalancha.

Los receptores PIN y APD según el material que se use varia las características de los mismos dando como resultado diferentes tipos de longitudes de onda.

Los receptores PIN y APD también sirve para demostrar en que ventana de trabajo las longitudes de onda estan.

Page 30: RECEPTORES OPTICOS

PREGUNTAS ??