Simulador de fuentes opticas

Universidad de Carabobo[pic 1][pic 2]

Facultad de Ingeniería

Escuela de Telecomunicaciones

Departamento de Electromagnetismo y Radiación

Comunicaciones Ópticas

ASIGNACIÓN 1:

OPTISYSTEM-FUENTES ÓPTICAS

Integrantes:

Guillermo Vieira    C.I.: 19.010.020

Neidymar Brito    C.I.: 19.414.027

Hecmar Escalona    C.I.: 19.973.194

Ana Benítez    C.I.: 20.731.962

Edwi Subero    C.I.: 22.423.775

Bárbula, 24 de noviembre de 2016

INTRODUCCIÓN

En el siguiente reporte se estudiará el comportamiento que tienen las fuentes ópticas (LED y LASER). En el caso del diodo LED se observarán los modos que emite y como se propagan en una fibra multimodo, mientras que en el caso del LASER, se apreciará cómo es su comportamiento transitorio, como se genera el fenómeno llamado oscilación de relajación en éste y como durante el mismo se producen modos no deseados que generan  una dispersión considerable debido a la contribución de potencia  de los modos adyacentes al modo fundamental, para evitar este fenómeno se plantean 2 métodos para su corrección. Para lograr ilustrar todo lo antes mencionado,  se utilizará como apoyo el software de simulación OPTISYSTEM.

1. SISTEMA ÓPTICO DONDE SE PUEDAN VISUALIZAR VARIOS MODOS LP.

Para realizar este sistema se necesitará una fuente óptica LED y una fibra óptica multimodo, las mismas serán descritas con sus respectivos datasheet, los cuales  serán anexados al final del reporte.

El esquema del sistema óptico será el siguiente.        

[pic 3]

Fig.1 Sistema óptico donde se visualizan los modos LP

El sistema anterior está conformado por los siguientes elementos:

• Un Generador de secuencia de bits definido (tasa de bits: 100Mbps)
• Un Generador de pulso NRZ
• Un diodo LED (Spatial Led, definido por su datasheet)
• Fibra Multimodo (definida por su datasheet)
• Visualizador Espacial (Spatial Visualizer)

Una vez hecho el esquema y definidas las propiedades de sus elementos (las cuales se observan en el diagrama anterior) se procede a realizar la simulación, donde se observaron los siguientes resultados en el Spatial Visualizer.

  [pic 4]              [pic 5]

                 Modo LP 0,1                                           Modo LP 1,1  

  [pic 6]             [pic 7]

                   Modo LP 2,1                                             Modo LP 0,2

       Fig. 2 Modos de propagación LP de diodo LP (primeros 4)

Hay que tomar en consideración que al momento de determinar cuántos modos se propagarían en la fibra, calculando la frecuencia normalizada, se observó que se propagarían todos los modos, por lo cual se expusieron los primeros 4 modos, siendo considerados suficientes para el estudio a realizar, haciendo más sencilla la configuración del led en el programa optisystem.

 Análisis de Resultados.

Se pudo observar en la simulación como dependiendo del modo de propagación varía la intensidad del haz de luz en forma radial y/o acimutal. En el modo LP 0,1 y el modo LP 0,2  su variación es solo radial, y para el caso de los modos LP 1,1 y LP 2,1 su variación es tanto radial como acimutal, afianzando y verificando los conocimientos vistos en clases.

1. SISTEMA ÓPTICO DONDE SE OBSERVE EL EFECTO DE LAS OSCILACIONES POR RELAJACIÓN. IMPLEMENTAR 2 MÉTODOS PARA REDUCIR EL EFECTO.

• Método 1: A la corriente suministrada al laser se le aplicará una corriente de bias ( ) mayor a la corriente umbral ( ), esta corriente umbral es donde ocurre la transición del comportamiento Led a Laser de una fuente óptica Laser. Haciendo la corriente de bias mayor a la corriente umbral no existirá tal transición y por consiguiente no se apreciará el fenómeno de oscilación de relajación. [pic 8][pic 9]

[pic 10]

Fig.3 Comportamiento de la potencia de una fuente óptica Laser.

Para realizar este sistema se necesitará  una fuente óptica Laser y una fibra óptica monomodo, las mismas serán descritas con sus respectivos datasheet, que serán anexados al final del reporte.

El esquema del sistema óptico a estudiar es el siguiente:

[pic 11]

Fig. 4 Sistema óptico donde se visualizara oscilación de relajación.

El sistema anterior está conformado por los siguientes elementos:

• Un Generador de secuencia de bits definido (tasa de bits: 1Gbps)
• Un Generador de pulso NRZ
• Un Osciloscopio
• Un Laser (Laser Rate Equations, Laser DFB definido por su datasheet)
• Fibra Monomodo (definida por su datasheet)
• Visualizador óptico en el dominio del tiempo
• Analizador de espectro Óptico

Una vez hecho el esquema y definidas las propiedades de sus elementos (estas se observan en el diagrama anterior en cada uno de ellos), se procede a realizar la simulación. En primera instancia se simuló el sistema sin inyectar la corriente de bias (), donde se obtuvo como resultado:[pic 12]

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Fig. 5 Corriente de entrada a la Fuente Laser

[pic 14]               [pic 15]

     Visualizador optico en el dominio del tiempo                Analizador de espectro óptico

Fig.6 Señal a la salida de la fuente Laser en el dominio del tiempo y la frecuencia respectivamente sin inyectar la corriente de bias ()[pic 16]

Ahora se inyectará la corriente de bias mayor a la corriente umbral, para eliminar el fenomeno de oscilacion de relajacion que se observa en la Fig. 6, al realizar lo antes mencionado y simular el programa arrojó los resultados siguientes:

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