Estudiante:Tito Ronaldo Quispe Condori FUENTES ÓPTICAS Estudiante:Tito Ronaldo Quispe Condori

DEFINICIÓN: Las fuentes ópticas son componentes activos en un sistema de comunicaciones por fibra óptica. Su función es convertir la energía eléctrica en energía óptica, de modo que permita que la salida de luz sea inyectada o acoplada dentro de la fibra óptica.

REQUERIMIENTOS DE FUENTES ÓPTICAS Funcionamiento estable con la temperatura Confiabilidad. (Tiempo de vida útil)   Bajo consumo de energía  Economía   Dimensiones compatibles con el de la fibra  Linealidad en la característica de conversión electro – óptica  Gran capacidad de modulación  Modulación directa  Suficiente potencia óptica de salida y eficiencia de acoplamiento

CARACTERÍSTICAS Convierte impulsos eléctricos en señales luminosas. Genera luz compuesta por corpúsculos de energía o cuantos de luz. (fotones) Las longitudes de onda más utilizadas son: 850 nm, 1310 nm, 1550 nm.

SISTEMA DE COMUNICACIONES OPTICAS

SISTEMAS DE CONVERSION OPTICO/ELECTRICO Estos sistemas están compuestos por un transmisor, cuya misión es la de convertir la señal eléctrica en señal óptica para ser enviada a través de una fibra óptica. En el extremo opuesto de la fibra óptica se encuentra el receptor , cuya misión es la de convertir la señal óptica en señal eléctrica nuevamente. El transmisor puede emplear un LED o un diodo LASER como elemento de salida. A estos elementos se los denomina conversores electro-ópticos (E/O).

PRINCIPIO DE GENERACIÓN DEL FOTÓN En física moderna, el fotón (griego luz) es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio. Para la luz visible, la energía portada por un fotón es de alrededor de 4×10-19 julios; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión.

GENERACIÓN DE LA LUZ En fuentes ópticas para uso en sistemas de comunicación por fibra óptica envuelve la transformación de un electrón que está en un estado excitado (mayor nivel de energía) para un estado menos excitado (menor nivel de energía). Este tipo de generación es un proceso comúnmente llamado de proceso cuántico. La liberación de energía es realizada en la forma de fotones. El fotón es el menor valor de energía de un proceso cuántico. Sin embargo, la energía de un fotón depende de la longitud de onda de la radiación asociado al fotón.

TRANSMISOR ÓPTICO Controlador: Fuente de alimentación. Modulador: Modulación PCM - modulación AM. Acoplador: Focaliza la luz. Fuente óptica: La función es convertir energía eléctrica en energía óptica.

TIPOS DE FUENTES ÓPTICAS El láser de semiconductores (diodo laser) y el LED (diodo electroluminiscente) se usan universalmente como fuentes luminosas en los sistemas de comunicaciones ópticas, debido a ningún otro tipo de fuente óptica puede modularse directamente a las altas velocidades de transmisión requerida, con tan baja excitación y tan baja salida. LED (Light Emitting Diode) (Diodo Emisor de Luz) LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation) (Amplificación de Luz por Estimulación de Emisión de Radiación)

DIODO EMISOR DE LUZ (LED) Un diodo emisor de luz (LED) es un dispositivo semiconductor que al pasar una corriente por él emite luz incoherente, a través de emisión espontánea. La emisión espontánea de luz en el semiconductor LED produce ondas de luz cuya fase no es uniforme. Se llama incoherente a las ondas de luz cuyas fases no son uniformes.

ESTRUCTURA INTERNA DEL CHIP DE UN DIODO LED:

LED de emisión lateral o por el borde, ELED. Este tipo de LED presenta una superficie emisora de luz semejante a una tira estrecha en el mismo plano de la unión p-n, consiguiendo así que la luz radie de forma transversal haciéndose mas directiva y las pérdidas de acoplamiento a la fibra sean menores.

LED súper luminiscente, SLD Su particularidad radica en que una de sus caras por donde va a salir la luz es tallada y tiene una cierta capacidad de reflexión, la otra cara no es tallada, de manera que el efecto laser no se presenta pero hay una cierta amplificación.

LED por emisión superficial, SLED. Fue desarrollado para aplicaciones con necesidades altas de velocidad de transmisión (mayores a 100Mbps). Este tipo de LED emite luz en muchas direcciones pero concentrando la luz emitida en un área muy pequeña. Son más eficientes que los anteriores y permiten que se acople más potencia en la fibra óptica. Sin embargo, son más costosos y difíciles de elaborar.

CARACTERÍSTICAS DE LOS LEDS

LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation) Los diodos láser son semiconductores complejos que convierten una corriente eléctrica en luz. El laser se caracteriza por emitir haces luminosos estimulados y por lo tanto coherentes, lo que produce que se aumente la potencia de salida, disminuyan los anchos espectrales y el haz de luz sea mucho mas directivo.

Fabry Perot. Este diodo laser está constituido por dos espejos en los extremos de la guía, constituyéndose en una cavidad resonante en donde la luz es reflejada y vuelta a reflejar entre los dos espejos a ambos lados del semiconductor, presenta algo de inestabilidad en la potencia de salida y se utiliza para la transmisión de datos en el retorno.

VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) El laser emisor de superficie de cavidad vertical posee espejos resonadores arriba y abajo de la capa activa, lo que produce que la luz resuene perpendicular a la juntura y emerja a través de un área circular en la superficie. Posee menor corriente de umbral a la cual se presenta el efecto laser, además consume poca potencia y tiene mayor tiempo de vida útil. Se usa comúnmente con la fibra multimodo.

DFB (Distributed FeedBack Laser) En el laser de retroalimentación distribuida la red de difracción se distribuye a lo largo de todo el medio activo. La longitud de onda de la red determina la longitud de onda emitida por el laser, en una línea muy fina del espectro.

ESPECIFICACIONES ESTÁNDAR DE FUENTES DE FIBRA ÓPTICA TIPO DEDISPOSITIVO LONGITUD DEONDA (NM) POTENCIA DENTRO DELA FIBRA (DBM) ANCHO DE BANDA TIPO DE FIBRA   LED 850, 1300 -30 A -10 <250 MHZ MULTIMODO LÁSER FABRY- 850,1310 (1280- 0 A +10 >10 GHZ MULTIMODO, PEROT 1330), 1550 (1480- MONOMODO 1650) LÁSER DFB 1550 (1480-1650) 0 A + 13(+25 CONAMPLIFICADORÓPTICO) VCSEL 850 -10 A 0

COMPONENTES DEL DISPOSITIVO LÁSER Consta de un medio activo, un mecanismo de bombeo para generar el fotón inicial y 2 espejos, uno totalmente reflector y el otro parcialmente reflector.

De esta manera se ha producido una amplificación de luz a través de una emisión estimulada de radiación. Este es el efecto láser . Así también se llama el dispositivo láser o diodo láser también se conoce como diodo de inyección láser ILD Puede producir luz visible (roja, verde o azul) y luz invisible (infrarroja) en la segunda (1310 nm) y en la tercera ventana (1550 nm).

Láser se utiliza generalmente en sistemas de comunicación con: Gran longitud, donde se requiere alta potencia y baja dispersión en la fibra. Fibras nomomodo o multimodo. Potencias ópticas de salida alta. Alta velocidad máxima de modulación y grandes capacidades de transmisión.

DIFERENCIAS ENTRE DIODOS LED E ILD LA EMISIÓN DE LUZ LÁSER ES MONOCROMÁTICA Los fotones emitidos por un láser poseen longitudes de onda muy cercanas entre sí. En cambio, en la luz emitida por diodos LED, existen fotones con mayores dispersiones en cuanto a las longitudes de onda

La emisión de luz es dirigida en una sola dirección: Un diodo LED emite fotones en muchas direcciones. Un diodo láser, en cambio, consigue realizar un guiado de la luz preferencial una sola dirección.

VENTAJAS DE LOS ILD SOBRE LOS LED Como los ILD tienen una dirección de irradiación más dirigida, es más fácil de acoplar su luz en una fibra óptica. Esto reduce las perdidas por acoplamiento y permite usar fibras más pequeñas.  La potencia de salida radiante de un ILD es mayor que la de un LED. Una potencia normal de salida de un ILD en 5mW (7dBm), en comparación con 0.5mW (-3dBm) para lo LED. Eso permite que los ILD proporcionen una mayor potencia de activación, y usarlos en sistemas que funcionen a través de mayores distancias. Los ILD se pueden usar a frecuencias mayores de bits que los LED.  Los ILD generan luz monocromática, lo cual reduce la dispersión cromática o longitudes de onda.

DESVENTAJAS DE LOS ILD SOBRE LOS LED Como los ILD trabajan con mayores potencias, suelen tener duraciones menores que las de los LED. Los ILD dependen más de la temperatura que los LED. Los ILD cuestan normalmente 10 veces más que los LED.

DIFERENCIAS ENTRE DIODOS LED E ILD

EQUIPOS DE FUENTES OPTICAS FUENTES ÓPTICAS LASER IXL LIGHTWAVE(LASER) Fuente de iluminación óptIca CARACTERÍSTICAS: 8 canales de módulos de fuente seleccionables por el usuario de láser.  Estabilidad de la longitud de onda de ±3pm con estabilidad de la energía de ±0.003dB.  Fuentes especificadas cliente del WDM DFB que cubren S, C, y L vendas en hasta 20mW por el canal. Modulación síncrona interna a 500KHz. Módulos de interruptor ópticos de fibra disponibles. Interfaces GPIB/IEEE488 y RS-232. El FOM-7900B es una plataforma fibro óptica de alto rendimiento ica.

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