Fuentes Ópticas

1. Fuentes Ópticas Docente: Félix Pinto M. Nombres: Pablo Juan Barrón Reyes Italo Mendoza Materia: Óptica

2. Tecnología La comunicación óptica es una idea que ha estado rondando durante más de un siglo. En el año 1880 Alexander Graham Bell, en la primera aplicación óptica conocida, obtuvo una patente para su fotófono. El fotófono era un equipo que modulaba un rayo de luz enfocado procedente del sol, y radiado al espacio libre hacia un receptor próximo.

3. En 1960 con la invención del rayo laser. Un laser produce un inmenso haz de luz casi coherente, es decir, sus rayos viajan por caminos paralelos.

4. Después esto impulsó las comunicaciones ópticas y se desarrollo la fibra de vidrio, de tal pureza que solamente es atenuada una pequeña porción de la señal luminosa emitida. Con una fuente laser disparada a alta velocidad, los cero y los unos de una comunicación digital pueden transmitirse hacia un detector.

5. Una fibra óptica típica presenta tres ventanas de transmisión situadas en: • 850nm. • 1310nm. • 1550nm.

6. Dualidad onda-corpúsculo

7. Generación de la luz Un fotón es una oscilación o una partícula, una conjunción de ondas, y un paquete de energía electromagnética.

8. Efecto fotoeléctrico El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se hace incidir sobre la radiación electromagnética. Dos tipos de interacción entre la luz y la materia: • Fotoconductividad: • Es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. • Efecto fotovoltaico: • Transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica.

9. Fuentes ópticas Las fuentes ópticas son componentes activos en un sistema de comunicaciones por fibra óptica, cuya función es convertir la energía eléctrica en energía óptica, de manera eficiente de modo que permita que la salida de luz sea efectivamente inyectada o acoplada dentro de la fibra óptica

10. Requerimientos Los requerimientos principales para una fuente óptica son: • 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. • Funcionamiento estable con la temperatura. • Confiabilidad. (Tiempo de vida útil). • Bajo consumo de energía. • Economía. • Tamaño y configuración óptimas para el acoplo de luz en la fibra. • Relación lineal entre potencia emitida y corriente inyectada. • Emitir luz a longitudes de onda idóneas para la fibra.

11. Tipos de fuentes ópticas El laser 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.

12. Diodo emisor de luz (LED) (Light Emitting Diode) 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. Básicamente existen tres clases de diodos LED utilizados en los sistemas de transmisión de fibra óptica y son:

13. LED de emisión lateral o por el borde, ELED. LED súper luminiscente, SLD. LED por emisión superficial, SLED.

14. Los LEDs se utiliza generalmente en sistemas de comunicación con: • Fibras multimodo de apertura numérica alta. • Secciones de regeneración pequeña o recorridos cortos como en redes locales o tendidas en pequeñas áreas. • Baja velocidades de modulación, función del ancho de banda permitido.

15. LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation). Son Fuentes de luz coherente de emisión estimulada con espejos semi-reflejantes formando una cavidad resonante, la cual sirve para realizar la retroalimentación óptica. 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. Entre los principales tipos de diodos laser se tiene:

16. Fabry Perot VCSEL (Vertical-Cavity SurfaceEmitting Laser) DFB (Distributed FeedBack Laser) DBR (Didtributed Bragg Reflector)

17. 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.

18. Diferencias entre Diodos LED e ILD Emisión de luz de LED-ILD

20. Ventajas de los ILD sobre los LED • Como los ILD tienen una dirección de irradiación mas 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 un LED. • 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.

21. 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.

22. Transmisor óptico

23. Controlador: Generalmente lo constituye la fuente de alimentación que, en ausencia de modulador externo, permite también modular la fuente óptica (control sobre la inyección de corriente) con la señal de entrada. Modulador: Los dos principales métodos empleados para variar la señal óptica de salida de los diodos son: La modulación PCM para sistemas digitales y la Modulación AM, para sistemas analógicos. Acoplador: Micro lentes para focalizar la luz en la entrada de la fibra. Fuente Óptica: Las fuentes ópticas son componentes activos en un sistema de comunicaciones por fibra óptica, cuya función es convertir la energía eléctrica en energía óptica, de manera eficiente de modo que permita que la salida de luz sea efectivamente inyectada o acoplada dentro de la fibra óptica.

24. Ejemplos de fuentes ópticas • Características: • 8 canales de módulos de fuente seleccionables por el usuario de laser. • 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.

25. Esta nueva fuente viene equipada con un potenciómetro, que permite adaptar la potencia de la luz a su aplicación. Puede incluir opcionalmente un mecanismo de obturación controlable, así como un sistema de regulación remoto vía Ethernet o RS-232 que permite el control desde cualquier sistema externo.

26. ELINCA produce fuentes de luz con tres tipos de familias de las lámparas: Los LED, HALÓGENO, HALURO del METAL, en diversos wattages a partir del 3 labran 250w. El denominador común de la amplia gama de fuentes de luz es el alto rendimiento, la larga vida, la instalación fácil y el mantenimiento reducido. • Cuerpo en de aluminio y/o plateado de metal sacada. Pintura de epoxy. • Ventiladores de enfriamiento silenciados del alto rendimiento. • Fusibles de la protección y protecciones termales del recomenzar automático. • Reflectores en vidrio fresco dicroico del espejo o aluminio estupendo-puro metalizado del alto vacío. • Color, IR y filtros ULTRAVIOLETA en vidrio con el tratamiento dicroico.Versiones IP40 a petición. • Voltajes especiales a petición.

27. Media Converter Adecomm Kit ligero óptico de fibra del LED, Fuente de luz LED (ORP-011)

28. Gracias