FUENTES OPTICAS
INTEGRANTES:
REBECA BUENO PASTEN
VICTOR H. COLLAZOS QUISPE
RAUL ARTEAGA LARREA
IVAN YUJRA FERNANDEZ
PRINCIPIOS DE GENERACION DEL
FOTON
En física moderna, el fotón (Griego luz) es
la partícula elemental responsable de las
manifestaciones cuánticas del fenómeno
electromagnético.
Es
la
partícula
portadora de todas las formas de
radiación electromagnética, incluyendo a
los rayos gamma, los rayos X, la luz
ultravioleta, la luz visible (espectro
electromagnético), la luz infrarroja, las
microondas, y las ondas de radio
donde h es la constante de Planck, c es la velocidad de la
luz, y es la longitud de onda. Esto difiere de lo que ocurre
con las ondas clásicas, que pueden ganar o perder
cantidades arbitrarias de energía. Para la luz visible, la
energía portada por un fotón es de alrededor de 4×1019julios; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar
lugar a la visión.
CONFORMACION DE LA LUZ
• La generación de luz en fuentes ópticas usuales
para uso en sistemas de comunicación por fibra
óptica envuelve la transición de un electrón que
está en un estado excitado E2 (mayor nivel de
energía) para un estado menos excitado E1
(menor nivel de energía). Este tipo de generación
es un proceso discretizado más comúnmente
llamado de proceso cuántico. La liberación de
energía es realizada en la forma de fotones. El
fóton es el menor valor de energía de un proceso
cuántico.
.
TRANSMISOR OPTICO
CONTROLADOR:
MODULADOR:
ACOPLADOR:
FUENTE OPTICA:
Fuente de alimentación.
Modulación PCM - Modulación AM.
Focaliza la luz .
La función es convertir energía
eléctrica en energía óptica
REQUERIMIENTOS PRINCIPALES
• Dimensiones compatibles con el
de la fibra.
• Linealidad en la característica
de conversión electro – óptica.
• Gran capacidad de modulación.
• Suficiente potencia óptica de
salida
y
eficiencia
de
acoplamiento.
• Funcionamiento estable con la
temperatura.
• Confiabilidad. (Tiempo de vida
útil).
• Bajo consumo de energía.
TIPOS DE FUENTES OPTICAS
• DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
• DIODO DE INYECCIÓN LÁSER (ILD)
DIODOS EMISORES DE LUZ
Fabricado casi siempre
con un material
semiconductor como:
• Arseniuro de aluminio
y galio (ALGaAs).
• Arseniuro fosfuro de
galio (GaAsP).
Para longitudes de onda
mayores, el galio, junto con
el indio (In), se combinan
con átomos de fosforo (P) y
arsénico, con lo que se
forma arseniuro fosfuro de
galio e indio (GaInAsP).
Se
indica
algunos
materiales semiconductores
comunes que se usan para
fabricar LED, con sus
respectivas longitudes de
onda
LED DE HOMOUNIÓN
CARACTERISTICAS
 Unión P/N formada con dos mezclas distintas de
igual tipo de átomos.
 Fabricado por lo general con Arseniuro de galio
dopado con silicio.
 Longitud de onda normal emitida de 940 nm.
 Potencia normal de salida de aproximadamente 2
mW (3 dBm)a 100 mA de corriente directa.
 Los LED de homounion de difusión plana producen
más o menos 500 uW a 900 nm de longitud de onda.
 La principal desventaja de los LED de homunion es
la no direccionalidad de su luz emitida.
LED DE HOMOUNIÓN
ESTRUCTURAS DE LED DE HOMUNIÓN:
(A) ARSENIURO DE GALIO DOPADO CON SILICIO
(B) DIFUSIÓN PLANA
LED DE HETEROUNIÓN:
Fabricado con material semiconductor del tipo P de un conjunto
de átomos, y material semiconductor tipo N, de otro conjunto
LED DE HETEROUNION PLANA
LED DE HETEROUNIÓN:
VENTAJAS SOBRE LOS DE
HOMOUNION
o Aumento de densidad de corriente
generando una mancha luminosa más
brillante.
o Menor área emisora facilitando acoplar la
luz emitida a una fibra.
o Pequeña área efectiva con menor
capacitancia, lo que permite usar el LED de
heterounion a mayores velocidades.
LED DE SUPERFICIE EMISORA Y
POZO GRABADO DE BURRUS
Para las aplicaciones mas practicas como en
telecomunicaciones, se requieren velocidades de datos
mayores que 100 Mbps.
LED DE BURRUS, DE SUPERFICIE EMISORA Y POZO GRABADO
LED EMISORES DE BORDE
 La luz se emite de una banda activa y forma un
haz elíptico
 La potencia óptica de salida de un LED esta en
función de la temperatura de funcionamiento
DIODO DE INYECCIÓN LASER ILD
ESTRUCTURA DEL ILD
Por debajo de cierta corriente de umbral, un ILD funciona en forma parecida a un LED. Arriba
de la corriente de umbral, un ILD oscila y se produce la emisión laser. Al pasar la corriente por
un diodo de unión p-n de polarización directa, se emite luz por emisión espontanea, a una
frecuencia determinada por la banda prohibida del material semiconductor. Cuando se llega a
determinado valor de corriente, la cantidad de portadores minoritarios y de fotones que se
producen en ambos lados de la unión p-n llega a un valor en el que comienzan a chocar
portadores minoritarios ya excitados. Esto causa un aumento en el nivel de la energía de
ionización y hace que los portadores sean inestables. Al suceder eso, un portador normal se
re combina con un portador del tipo contrario a un valor de la energía que es mayor que su
valor normal antes del choque. En el proceso se crean dos fotones; Uno es el estimulado por
el otro.
LASER SEMICONDUCTOR DE
GANANCIA GUIADA
1ra estructura: Un dieléctrico es depositado sobre la capa-p con una
abertura central a través de la cual la corriente es inyectada.
LASER SEMICONDUCTOR DE GANANCIA
GUIADA
2da estructura: Una capa tipo-n es depositada encima de la capa
tipo p. La difusión del n en la región central convierte la región tipo-n
en tipo-p.
LASER SEMICONDUCTOR DE ÍNDICE
DÉBILES RIDGE WAVEGUIDES
Se deposita una capa de SiO2 para bloquear la circulación de
corriente e inducir un débil índice guiado. Ya que el índice de
refracción del SiO2 es más pequeño que la de la región p, el índice
efectivo del modo transversal es diferente en las dos regiones
resultando en un nL~ 0.01.
LASER SEMICONDUCTOR DE
ÍNDICE ROBUSTO
La región activa tiene dimensiones ~ 0.1x1 µm2 encerrada por todos
los lados de capas de índices refractivos más bajos, por esto se
denominan heteroestructura encerradas.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL
ILD
Ventajas
•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 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
•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.
PARÁMETROS DE UN SISTEMA
OPTICO.
Existen varios parámetros que
caracterizan a distintos tipos de
fuentes ópticas:
Parámetros estructurales.
Transmisión.
Establecen las condiciones en
las que se puede realizar la
transmisión de información.
PARÁMETROS ESTRUCTURALES
• El perfil de índice de
refracción.
Determina la reducción de
la velocidad de la luz al
propagarse por un medio
homogéneo.
• El diámetro del núcleo.
• La apertura numérica.
Es el número adimensional
que caracteriza el rango de
angulos para los cuales el
sistema acepta luz
• Longitud de onda de
corte.
PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN
• Atenuación.
Es la pérdida de potencia sufrida
por la misma al transitar por
cualquier medio de transmision
optico.
• Ancho de banda.
• Inmunidad a las Interferencias:
• El uso de medios transparentes
para la propagación de ondas
electromagnéticas en forma de luz
hace que no necesite voltajes ni
de corrientes
• Estos parámetros fueron factores
muy importantes que motivaron su
uso militar.
• El hecho de no necesitar
corrientes ni voltaje hace que los
diferentes tipos óptica sea idónea
para aplicaciones en donde se
requiere de una probabilidad nula
de provocar chispas, como el caso
de pozos petroleros y las
industrias químicas.
APERTURA NUMERICA
La apertura numérica (NA), es una figura de
mérito que se usa para describir la unión de
la luz o habilidad de recoger la luz de una
fibra óptica. Entre más grande la magnitud de
una NA, mayor es la cantidad de luz
aceptada por la fibra de la fuente de luz
externa. Para una fibra de índice de escalón,
una
apertura
numérica
se
define
matemáticamente corno el seno del medio
ángulo de aceptación. Por lo tanto
Para un índice graduado, NA es simplemente el seno del ángulo crítico:
PRECIOS
FUENTES LED
KIT LIGERO ÓPTICO DE FIBRA DEL LED,
LUZ DE FIBRA ÓPTICA/ILUMINACIÓN,
FUENTE DE LUZ DEL LED (ORP-011)
COSTO entre
20$ y 40$
Descripción del producto
Las fuentes de luz de TLsanli LED son nuestro último desarrollo.
Incluye solo color y multicolor. La fuente de luz del LED se diseña
especialmente para el mercado de bricolaje, su mezcla duradera, a
todo color, la fácil-operación y el bajo costo enble el motor de alta
tecnología de la fibra y de la luz entran cada familia y todos que
estén interesadas en ellos. Tenemos tres tipos: Kit de la fuente de
luz del poder más elevado LED, kit ligero normal del motor del LED
y kit óptico de fibra del RGB LED. Incluye el color multicolor, del
poder más elevado que cambia y cambio del color del RGB. La
fuente de luz de TLsanli LED se diseña especialmente para el
mercado de bricolaje, su mezcla duradera, a todo color, la fáciloperación y el bajo costo enble el motor de alta tecnología de la
fibra y de la luz entran cada familia y todos que estén interesadas
en ellos.
FUENTES LÁSER
Fuente de láser óptico SimpliFiber de Linealidad
de las mediciones ±0,1 dB3 (1.310 nm y 1.550
nm)
SimpliFiber 1310 1.310 nm. Comprobación de
fibra
±0,2 dB4 (850 nm).
Especificaciones del entornoFuente
Fuente de láser óptico SimpliFiber de
Temperatura de funcionamiento: De 0° a 40° C
SimpliFiber 1550 1.550 nm. Comprobación de
fibra
FUENTE LÁSER DE TRIPLE LONGITUD DE ONDA
Temperatura de
almacenamiento:De -20° a 60°
Cmonomodo 95% (de 10º a 35°
C) Humedad relativa: LS1310/1550
Fuente de láser óptico de 1.310
y 1.550
75% (de 35º a 40° C)(% de HR
sin condensación)nm.
COSTO entre 300$ y 600$
CONCLUSIONES:
•Los ILD son más eficientes que los otros tipos pero su
costo es superior.
•El LED emisor de borde es más efectivo que los otros
tipos de LED debido a su emisión en un área reducida.
•Debido a que trabaja a mayor potencia el ILD tiene un
tiempo de vida reducido con respecto al LED.
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TRANSMISOR OPTICO - Comunicaciones Opticas