AMPLIFICADORES ÓPTICOS W. OSCAR SULCANI RAMOS

INTRODUCCIÓN.- Los amplificadores ópticos operan en base a los fotones No es necesario amplificadores optoeléctronicos entre tramos de fibra Da solución simple a la atenuación Independiente del tipo de modulación y ancho de banda Particularizando en sistemas monomodo

Amplificador de fibra dopada con Erbio (EDFA) Concepto.- La idea basica de la amplificación de los amplificadores ópticos es: Emisión estimulada Mismo principio con que operan los láseres Los AO no tienen retroalimentación

Principio de operación de los AO La fibra dopada con Erbio, al ser estimulada mediante una señal de bombeo causa: Que los átomos absorban fotones quedando estos en estado excitado en un intervalo Al volver a su estado original, liberan energía almacenada fenómeno conocido como emisión

Emisión en dos formas distintas Emisión espontanea No existe relación de fase entre: Fotones emitidos e incidentes Emisión estimulada Producto de la incidencia de un foton Los fotones emitidos e incidente coinciden

Producir el fenomeno de emision dentro del amplificador óptico Debe producirse una inversión de poblacion A nivel de estados de energía Que se traduce En la cantidad de iones en estado excitado Sea mayor Que la cantidad de iones en el estado básico de energía

La inversión de población : Se logra Inyectando potencia a la fibra dopada Realizada mediante un bombeo externo

Operación de un EDFA a través de un esquema de bombeo de tres niveles

Operación de un EDFA a través de un esquema de bombeo de tres niveles Se inyecta una señal a la fibra dopada Los fotones incidentes son absorbidos por los iones del Erbio Esto provoca una transición de electrones Desde el nivel básico E3 al nivel superior E1 Dado que la vida en E3 es ~ 1µs Comparando con la vida media del nivel metaestable E2 ~ 10 ms se tiene que :

Los electrones decaeran al nivel de energia metaestable(E2) * Los electrones decaeran al nivel de energia metaestable(E2) * a traves de una transicion no radiativa Dada la extensa duración del tiempo de vida media que posee el nivel metaestable (E2) Si la señal de bombeo se mantiene se produce una inversión de población Entre el nivel de energia E2 metaestable y el nivel de energia E3 basico

*Es a partir de esa energía que: Se produce la amplificación Mediante la emisión estimulada Tambien se produce la emision expontanea Originando el ruido de emisión espontanea, que se propaga, disminuye la poblacion en el estado metaestable y disminuye la ganancia del EDFA

- Transición de importancia Donde se produce la emisión estimulada es : Se establece entre los niveles basico y el nivel metaestable

Esquema de funcionamiento de un EDFA

AMPLIFICADOR ÓPTICO DE SEMICONDUCTOR -Conceptos.- -Obtención de un amplificador óptico (AOS) semiconductor a partir de el laser semiconductor (L S)

Diagrama de un AOS guiado por indice

-en un LS-FP (laser semiconductor- Fabry Perot -la región activa es una guia de onda Limitado en sus extremos por 2 espejos Formados naturalmente en el momento de clivar le estructura Corte perfecto que produce una interfase Semiconductora – aire, que refleja la luz que viaja dentro la región activa

-dado que el indice de refracción del semiconductor es -Es tres veces mayor que el del aire Para obtener el AOS a partir de el LS-FP Se debe disminuir la reflexividad de las facetas del laser Esto se logra, depositando películas antireflexivas en las facetas de LS-FP

Al depositar la película, reducción de reflectividad de las facetas el: *laser semiconductor FP se convierte en AOS El AOS amplificador óptico semiconductor ; con amplificacion de un solo paso, dado que no tiene retroalimentación Se tiene: un amplificador de onda progresiva

Amplificadores Raman La amplificación Raman cubre grandes distancias Convierte a la fibra en un medio de transmisión de banda ancha y ganancia distribuida Es decir la fibra actúa como un amplificador óptico de gran longitud

-los amplificadores Raman se emplean -en configuracion de contrapropagación -la mayor parte de la amplificación ocurre al final del trayecto -Evitan superar el umbral de efectos no lineales -La amplificación Raman reducen la emisión de ruido de los EDFA´s

-La amplificación Raman depende de la polarización -La fuente despolarizada proporciona la misma potencia en cada eje de polarizacion de la fibra -esto se consigue multiplexando en polarización dos laseres de bombeo -

Efecto Raman -Cuando la señal de bombeo encuentra la fibra -Experimenta dispersión espacial -La señal desplazada se llama campo de Stokes -Y el efecto no lineal se denomina dispersion de Raman

Este campo de Stokes puede mezclarse nuevamente con la señal optica para dar frecuencias adicionales A su vez, estas señales dirigen las vibraciones del cristal El resultado es un campo de Stokes mas intenso llamado dispersion estimulada de Raman

GRACIAS POR SU TIEMPO FIN