domingo, 14 de marzo de 2010

EMISORES Y DETECTORES OPTICOS


Las fuentes ópticas son transductores que generan una onda portadora óptica que será modulada por las señales eléctricas procedentes de un equipo analógico o digital, mientras que los detectores transforman señales ópticas procedentes de una fibra en eléctricas para su ataque a un equipo terminal o intermedio.

Las fuentes han de emitir luz a una longitud de onda concordante con una de las ventanas de bajas pérdidas en la fibra  también deben cumplir otros requisitos no menos importantes:

- Bajo consumo
- Alta fiabilidad con los cambios de temperatura
- Pequeño tamaño
- Alta potencia de salida y pureza espectral suficiente en los casos de largas secciones de regeneración.
- La fuente debe admitir en su interior la modulación a la velocidad de transmisión del sistema, aunque últimamente puede obviarse esta condición acudiendo a moduladores exteriores a la propia fuente.

Los detectores ópticos demodulan la portadora óptica recibida a través de la fibra, recuperando la señal eléctrica de información, a la que se somete posteriormente a procesos de amplificación, filtrado, etc. en el receptor.  Los detectores han de tener:

- Alta sensibilidad (potencia mínima necesaria en la entrada del detector para obtener una tasa de error menor que una prefijada).
- Bajo consumo y pequeño tamaño.
- Una baja tasa de error –típicamente menos de 10 -10 – para permitir la recuperación de la señal original.
- Bajo ruido
- Alta eficiencia cuántica – rendimiento – en la conversión optoeléctrica.


FUENTES O EMISORES ÓPTICOS

Existen dos opciones de fuentes semiconductoras para ser utilizadas en fibras ópticas como emisores de luz.

LED (Light Emiter Diodo)
(Diodo emisor de luz)

LASER (LD) (Light Amplification by Simulated Emisión of Radiation)
(Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación).

El diodo LED:

Es un diodo de material semiconductor, que forma una unión p-n de emisión espontánea  de las mismas características que un diodo convencional de germanio o silicio.  Al tratarse de una emisión de este tipo, no es de esperar que las ondas emitidas estén en fase entre sí, pues se trata de un fenómeno aleatorio:

La diferencia principal con los diodos convencionales radica en que ciertos materiales que se utilizan como dopadores en el LED, son elegidos de tal manera que el proceso de recombinación electrónica sea radiactivo y se genere luz.

De acuerdo al material utilizado para construir el LED, se determinará si la luz emitida por éste es visible o invisible y de que color.

Debido a la gran dispersión de luz y a la distribución espectral tan amplia que presenta un diodo LED, figura 39, éste es usado sólo cuando se requiere realizar transmisiones a distancias cortas y con poca salida de potencia.  Son relativamente baratos y poseen un tiempo de vida útil muy largo (107  horas).

Para aplicaciones prácticas en telecomunicaciones y por razones de velocidad y capacidad de transmisión, se desarrollaron los siguientes tipos de LED:

LED de Emisión por Superficie (Tipo Burrus)

Este diodo emite la luz en muchas direcciones, pero según la forma física de la unión, puede concentrarse en un área muy pequeña denominada pozo.  Con la ayuda de lentes ópticos que se colocan en superficie, se pueden lograr mayores concentraciones de luz.  

LED Emisor de Borde (Diodos ELED)

Este diodo emite un patrón de luz en forma elíptica, más direccional que el emitido por los diodos de emisión superficial.

Los diodos emisores superficiales son más utilizados que los diodos emisores de borde, porque emiten más luz; sin embargo, sus pérdidas de luz por conexión son mayores y su ancho de banda muy angosto.

De todo lo expuesto, se deduce que las aplicaciones en sistemas de comunicaciones se corresponden con:

- Fibras multimodo de apertura numérica alta, que compensa la gran superficie de emisión y la baja potencia de salida y fibras monomodo.
- Secciones de regeneración pequeñas o recorridos cortos) redes locales o tendidos en pequeñas áreas) que no precisen regeneradores, ya que el gran ancho  espectral  lleva a dispersiones muy altas, provocando incluso que la dispersión cromática pueda superar a la modal.
- Baja velocidad de modulación, función del ancho de banda permitido.


El diodo LASER:

EL LASER es básicamente un diodo semiconductor de emisión estimulada que cuando se polariza directamente emite una luz coherente, monocromática y muy estrecha en su ancho espectral, de 1 a 5 nm.  

Esta luz debido a su espectro tan estrecho, no se dispersa tanto como la luz producida por un diodo LED, por lo que se puede emplear eficientemente para transmisiones a mucha distancia y a frecuencia muy superiores a las 300 Mhz.

Consta básicamente de una estructura (p – n) y contactos metálicos, figura 43.  inicialmente se fabricó de GaAs, luego pasó a ser fabricado de GaAIAs, logrando así emisiones en la franja de 800 a 900 nm, que es donde está la primera ventana de transmisión de las fibras ópticas.

El diodo LASER produce una salida de 5 mw, con una corriente de 200 mA y una tensión de 1,5 voltios.

Existen 2 tipos de diodos LASER:

1. Diodos Laser de franjas de óxidos (DL) GaAIAs / GaAs.

2. Diodos Laser con control por índice (ILD) GaInAsP / InP.


Otras propiedades de los LASER

Por la rapidez de la emisión estimulada, los láseres pueden ser modulados a velocidades más altas que los LED.  Otra característica importante del láser es la dependencia de la potencia de emisión con la temperatura, lo que obliga a incorporar en el módulo transmisor circuitos de control de la corriente de polarización, o bien mantener el láser en un ambiente térmicamente estable.

En cuanto al espectro de emisión, es de notar que varía desplazándose a mayores longitudes de onda al aumentar la temperatura.


Ronellys Flores---CAF---Foro, materia fibra optica unet




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