FUENTES OPTICAS

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.

SISTEMA DE COMUNICACIONES OPTICAS

REQUERIMIENTOS Dimensiones compatibles con el de la fibra Linealidad en la característica de conversión electro – óptica Modulación directa Suficiente potencia óptica de salida y eficiencia de acoplamiento Confiabilidad. (Tiempo de vida útil) Bajo consumo de energía Economía Las longitudes de onda más utilizadas son: 850 nm, 1310 nm, 1550 nm.

DEFINICION FOTÓN Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética Incluye a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio

GENERACIÓN DE LA LUZ.

TIPOS DE FUENTES ÓPTICAS Existen 2 tipos de fuentes ópticas las cuales son: Diodo Laser Diodo Led Estos dispositivos son usados universalmente como fuentes luminosas En los sistemas de comunicación óptica

Para anchos de banda grandes y largos alcances. Para anchos de banda menores y cortas distancias

DIODO EMISOR DE LUZ (LED) Las fuentes de luz no coherente LED son una unión p-n polarizada que emiten radiación óptica de acuerdo con la intensidad eléctrica que se haga pasar por la misma. ESTRUCTURA DE UN LED Capsula de revestimiento Chip o diodo semiconductor Teminal negativo Teminal positivo

Estructura interna del chip de un diodo led El chip se compone de nitruro de galio (GaN) como elemento semiconductor Cuando a este chip se le aplica un voltaje que lo polarice de forma directa, los electrones adquieren la energía extra necesaria que les permite circular y atravesar las dos regiones que lo componen y pueden pasar a ocupar los huecos existentes en la región “P” (positiva). La corriente de electrones “I” penetra en el diodo LED por el cátodo (negativo)

LED de emisión lateral o por el borde, ELED TIPOS DE LEDS LED de emisión lateral o por el borde, ELED Tiene como característica que su luz radie de forma transversal haciéndose más directiva y las pérdidas de acoplamiento a la fibra sean menores.

LED súper luminiscente, SLD Una de sus características es que una de sus caras por donde va a salir la luz es tallada por que tiene una cierta capacidad de reflexión, la otra cara no es tallada, de manera que el efecto laser no se presenta.

LED por emisión superficial, SLED Los LEDs súper radiantes o súper luminiscentes (SLD) son ELED que funcionan a un alto régimen de inyección de corriente. El fenómeno de la súper luminiscencia (obtención de más de un fotón en promedio por cada recombinación espontánea) aparece cuando los fotones producidos por emisión espontánea experimentan ganancia por emisión estimulada. Fue Desarrollado para aplicaciones con necesidades altas de velocidad de transmisión (mayores a 100Mbps) Emite luz en muchas direcciones pero concentrando la luz emitida en un área muy pequeña

Proceso de emisión Se basa en la recombinación de electrones y huecos en la unión p-n, lo que provoca emisión de fotones. Electroluminiscencia

LASER

LASER (AMPLIFICACIÓN DE LUZ POR EMISIÓN ESTIMULADA DE RADIACIÓN) El laser es un dispositivo óptico que genera un haz luminoso de una sola frecuencia, monocromático, coherente muy intenso, mediante la estimulación eléctrica o térmica de los átomos, moléculas, iones de un material

PRINCIPALES TIPOS DE DIODOS LASER

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

VCSEL El láser 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 Los VCSELs pueden ser construidos con GaAs, InGaAs.

DFB En el láser 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 láser, en una línea muy fina del espectro

ESPECIFICACIONES ESTÁNDAR DE FUENTES DE FIBRA ÓPTICA TIPO DE DISPOSITIVO LONGITUD DE ONDA (NM) POTENCIA DENTRO DE LA FIBRA (DBM) ANCHO DE BANDA TIPO DE FIBRA LED 850, 1300 -30 A -10 <250 MHZ MULTIMODO LÁSER FABRY-PEROT (1280-1330) 0 A +10 >10 GHZ MULTIMODO, LÁSER DFB 1480 - 1650 0 A + 13 (+25 CON AMPLIFICADOR ÓPTICO) MONOMODO VCSEL 850 -10 A 0

PROCESO DE EMISIÓN.

COMPONENTES DEL DISPOSITIVO LÁSER

PROPIEDADES DEL HAZ LÁSER

CARACTERÍSTICAS DE LOS LÁSER SEGÚN SU COMPOSICION:

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

DIFERENCIAS ENTRE DIODOS LED E ILD.

Emisión de luz de LED-ILD

LASER LED Más rápido Mayor estabilidad térmica Potencia de salida mayor Menor potencia de salida, mayor tiempo de vida Emisión coherente de luz Emisión incoherente Construcción es más compleja Más económico Actúan como fuentes adecuadas en sistemas Se acoplan a fibras ópticas en distancias cortas de de telecomunicaciones transmisión Modulación a altas velocidades, hasta GHz Velocidad de modulación hasta 200MHz

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. Los ILD cuestan normalmente 10 veces más que 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.

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