RECEPTORES OPTICOSRECEPTORES OPTICOS

NOMBRES:NOMBRES:ALVARO RODRIGO MOLLINEDO LAURAALVARO RODRIGO MOLLINEDO LAURACRISTHIAN DANIEL PINTO BRAVOCRISTHIAN DANIEL PINTO BRAVOLUIS ENRRIQUE MOLINA PORTUGALLUIS ENRRIQUE MOLINA PORTUGAL

ÍndiceÍndice

IntroducciónIntroducción Receptores ÓpticosReceptores Ópticos Convertidores Opto-ElectrónicosConvertidores Opto-Electrónicos Detectores ópticosDetectores ópticos CaracterísticasCaracterísticas ConclusiónConclusión

IntroducciónIntroducción

El detectorEl detector Un receptorUn receptor

Receptores Ópticos.Receptores Ópticos.Un sistema con fibra óptica tiene 2 tipos de semiconductores Un sistema con fibra óptica tiene 2 tipos de semiconductores

detectores de luz:detectores de luz: FototransistorFototransistor

Fotodetector o FotodiodoFotodetector o Fotodiodo

Existen dos tipos de fotodiodos usuales para recepción ópticaExisten dos tipos de fotodiodos usuales para recepción óptica fotodiodo PIN fotodiodo PIN

fotodiodo de avalancha APDfotodiodo de avalancha APD

Modelos de un típicos receptor Modelos de un típicos receptor óptico con detección directaóptico con detección directa

Con fotodiodos PIN, el factor limitante de la sensibilidad del Con fotodiodos PIN, el factor limitante de la sensibilidad del receptor es el ruido térmico, generado en la salida del receptor es el ruido térmico, generado en la salida del fotodiodo.fotodiodo.

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

amplificador ópticoamplificador óptico

Existe 2 alternativas para superar esta limitaciónExiste 2 alternativas para superar esta limitación 1º Es el uso de fotodiodo de avalancha APD, donde el 1º Es el uso de fotodiodo de avalancha APD, donde el

mecanismo de multiplicación de la corriente fotogenerada en mecanismo de multiplicación de la corriente fotogenerada en el fotodiodo amplifica la señal fotodetectado. el fotodiodo amplifica la señal fotodetectado.

2º es la utilización de un PRE-amplificador óptico antes del 2º es la utilización de un PRE-amplificador óptico antes del fotodetector, para amplificar la señal óptica antes de la fotodetector, para amplificar la señal óptica antes de la detección.detección.

Modelo de un típico receptor Modelo de un típico receptor óptico con detección coherenteóptico con detección coherente

Una configuración mas compleja de receptor óptico es el Una configuración mas compleja de receptor óptico es el empleo de los receptores de detección coherenteempleo de los receptores de detección coherente

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

Formula frecuencia intermediaFormula frecuencia intermedia

Donde: Donde: ffFIFI es la frecuencia intermediaria, es la frecuencia intermediaria, ffS S es la frecuencia de la señal recibida es la frecuencia de la señal recibida ffLOLO es la frecuencia do oscilador local es la frecuencia do oscilador local

Formula frecuencia intermediaFormula frecuencia intermedia En los sistemas homodinosEn los sistemas homodinos

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

En los heterodinosEn los heterodinos

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

Receptores Analógicos y DigitalesReceptores Analógicos y Digitales

Receptores AnalógicosReceptores Analógicos

ReceptoresReceptores Digitales Digitales

Receptores Analógicos y Receptores Analógicos y DigitalesDigitales

Los parámetros básicos para diferenciar las características Los parámetros básicos para diferenciar las características Los receptores analógicos Los receptores analógicos

• linealidadlinealidad o o distorsióndistorsión • Ancho de bandaAncho de banda• Nivel de impedancia Nivel de impedancia relación señal/ruidorelación señal/ruido • Nivel e impedancia de salida para las analógicasNivel e impedancia de salida para las analógicas

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

transmisión.transmisión.• tasa de errorestasa de errores• Codificación para transmisores digitalesCodificación para transmisores digitales

La La potencia de ruido equivalentepotencia de ruido equivalente > AL Fotodiodo > AL Fotodiodo control automático de ganancia (CAG)control automático de ganancia (CAG)

Ruido en los receptores ópticos

Detectores ópticos.

Son los encargados de transformar las señales luminosas en señales eléctricas.

Estos fotodetectores son diodos semiconductores que operan polarizados inversamente.

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.

Consideraciones de los detectores ópticos

Consideraciones :

- La obtención de una potencia lumínica pequeña que sea detectable.

- La velocidad de transmisión en el dispositivo convertidor deberá poseer una velocidad de reacción muy grande.

Consideraciones de los detectores ópticos

Tal sensibilidad está constituida por la potencia óptica mínima que es capaz de recibir, garantizando una tasa de error BER determinada.

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.

b

5020

c

Velocida de Transmision'

100 200 500Mbit/s 2000

a

BER = 10 -9

FET de alta impedancia en 1300nm

c Fotodiodo de silicio tipo "avalancha" en 850nm

a Fotodiodo de germanio tipo "avalancha"

Potencia de recepcion media necesaria enfuncion de la proporcion de errores

b Fotodiodo InGaAs-PIN con amplificador

en 1300nm

'

'

'

Tipos de Fotodetectores

Los principales tipos de receptores son:

Fotodetectores PIN. Fotodetectores PIN con

preamplificadores FET. Fotodetectores de avalancha APD.

Tipos de FotodetectoresLos fotodiodos PIN de silicio se utilizan como receptores ópticos en las longitudes de onda entre 0,8 y 1 um.

Tipos de Fotodetectores

Estos 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).

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.

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.

Características PIN-APDCaracterísticas PIN-APD Costo:Costo:

Los diodos APD son más complejos y Los diodos APD son más complejos y por ende más carospor ende más caros

Vida:Vida:Los diodos PIN presentan tiempos de Los diodos PIN presentan tiempos de vida útil superioresvida útil superiores

TemperaturaTemperaturaLos diodos APD son más sensibles a Los diodos APD son más sensibles a las variaciones de temperaturalas variaciones de temperatura

VelocidadVelocidadLos diodos APD poseen velocidades de Los diodos APD poseen velocidades de respuesta mayores, por lo tanto respuesta mayores, por lo tanto permiten la transmisión de mayores permiten la transmisión de mayores tasas de información.tasas de información.

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

Combinación Emisor-Receptor Combinación Emisor-Receptor según Longitud de Ondasegún Longitud de Onda

Comparación fotodetectores Comparación fotodetectores

Parámetros.Parámetros.

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

ConclusionesConclusiones Los APD son más sensibles que Los APD son más sensibles que

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

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

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

LAMINA: CIRCUITO DETECTOR OPTICO. Un equipo de fibras ópticas SDH, la unidad de transmisión y recepción

óptica y un detalle del detector.

Otras Aplicaciones para la F.O.

GRACIASGRACIAS