FUENTES Y DETECTORES OPTICOS

FUENTES Y DETECTORES OPTICOS

MiguelGuarín

migue.guarin@hotmail.es

Tatiana Gomez

tattiannav@hotmail.com

Resumen

Este trabajo consta de dos partes, la primera de ella habla sobre las fuentes ópticas y sus dos divisiones LED e ILD y algunos ejemplos de cada uno de ellos, hablando de sus características principales. Y adicionalmente hablaremos de los detectores ópticos, con sus funciones, características y modelos

Introducción

Frente al limitado espectro de frecuencias de las microondas y a la susceptibilidad al debilitamiento que representa el medio radio, la fibra óptica, o la tecnología óptica, se convierte rápidamente en el método preferido para la transmisión digital. Las fibras ópticas superan las desventajas de las microondas. Presentan un gran ancho de banda, no son susceptibles ni a las interferencias ni al debilitamiento y las comunicaciones pueden conducirse sobre un sistema de fibra óptica con la casi completa garantía de seguridad.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

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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.

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.

Diodo emisor de luz (LED) (Light EmittingDiode).

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:

LED de emisión lateral o por el borde, ELED.

Este tipo de LED presenta una superficie emisora de luz seméjate 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 por 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.

Este tipo de LED 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, lo que se conoce como diodo de Burrus. 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.

Proceso de emisión.

El proceso de generación de la luz en un LED se basa en la recombinación de electrones y huecos en una unión p-n, lo que provoca emisión de fotones.

A este efecto se le llama electroluminiscencia. La longitud de onda de la luz emitida depende de la diferencia de energía E entre los niveles energéticos:

Donde h es la constante de Plank y c la velocidad de la luz. En un LED la luz se emite según los 360° que se corresponden en una radiación esférica, pero en la práctica esto queda limitado por la construcción mecánica del diodo, la reflexión de la luz en el material metalizado y la absorción en el metal semiconductor.

La apertura numérica puede variar desde 0,9 para un LED de gran ángulo hasta 0,2 para uno de estrecho ángulo. Aunque la apertura numérica de 0,2 es bastante pequeña, el área de emisión es grande comparada con la de un laser. La baja densidad de potencia resultante reduce enormemente la potencia que se puede acoplar a una fibra de índice gradual y hace casi imposible el acoplo a una fibra monomodo.

Un ancho de banda típico para un buen diodo es de 200Mhz. Rendimientos de 50 W/mA son usuales, y no se requiere corriente umbral.

La luz del diodo puede filtrarse, de modo que solamente parte del espectro total pase a la fibra, pero esto se hace a costa de una disminución de la potencia disponible de la fuente de luz.

En la siguiente tabla podemos ver las características de los LEDs.

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.

LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation).

Son Fuentes de luz coherente de emisión estimulada con espejos semireflejantes formando una cavidad resonante, la cual sirve para realizar la retroalimentación óptica, así como el elemento de selectividad (igual fase y frecuencia).

El laser se caracteriza por emitir haces luminosos estimulados y por lo tanto coherentes,

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