UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES
RECEPTORES (DETECTORES)
OPTICOS
FIBRA OPTICA
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INTEGRANTES:
•
RICARDO BARRIGA
•
ALEJANDRA FLORES TOLEDO
•
BRIAN QUENALLATA MENDO
•
ANDREA SANTIVAÑEZ TORREZ
RECEPTORES OPTICOS
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 INTRODUCCION:
El principal componente de un receptor óptico es una
célula fotoeléctrica, que convierte la luz en electricidad
mediante el efecto fotoeléctrico.
Hay varios tipos de fotodiodos, como:
 fotodiodos PN
 fotodiodo PIN
 fotodiodos de avalancha.
MARCO TEORICO
 Un Receptor Óptico se compone de un detector y de los circuitos necesarios
asociados que lo capaciten para funcionar en un sistema de comunicaciones ópticas,
RECEPTOR
 La finalidad de un Rx consiste en convertir la señal óptica en señal eléctrica. El Rx consta de un
detector de pulsos de luz que los convierte en señal eléctrica.
 El principal componente del Rx es el FOTODETECTOR.
 Losfotodetectores más comunes son los diodos PN, PIN,PIN-FET y APD.
EFECTO FOTOELECTRICO
 Características esenciales
Para cada sustancia hay una
frecuencia mínima o umbral
La emisión electrónica aumenta
cuando se incrementa la
intensidad de la radiación
 Los fotones del haz de luz tienen una energía característica determinada
por la frecuencia de la luz. En el proceso de fotoemisión, Siguiendo un
principio de "todo o nada". Toda la energía de un fotón debe ser absorbida y
utilizada para liberar un electrón de un enlace atómico, o sino la energía es
re-emitida.
 En resumen el efecto fotoeléctrico indica que los fotones pueden transferir
energía a los electrones
DETECTORES OPTICOS
 Son los encargados de transformar las señales luminosas en señales eléctricas.
 En los sistemas de transmisión analógica
 En los sistemas de transmisión digital
Las características principales que debe tener:
Sensibilidad alta a la longitud de onda de operación
Contribución mínima al ruido total del receptor
Ancho de banda grande (respuesta rápida)
Alta fidelidad.
Amplitud de respuesta eléctrica a la señal óptica
recibida.
Tiempo de respuesta corto.
Estabilidad de las características de ejecución.
PARAMETROS CARACTERISTICOS
 Longitud de Onda (λ)
 Responsividad (r)
 Corriente de Oscuridad (ld)
 Tiempo de Subida (tr)
 Tiempo de Bajada (tf)
 Potencia Equivalente de Ruido (NEP)
 Factor de Multiplicación de Avalancha (M)
FOTODIODO PN
semiconductor
con una banda energética
mas estrecha que la del fotón que se desea
detectar.
Polarizada inversamente
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los e son atraídos hacia el lado
n, se genera un par huecoelectrón , éste es arrastrado
hacia ese lado, y aumenta con
el flujo de fotones incidente
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Características del diodo P-N
 Estos fotodiodos se fabrican para que puedan generar
de 0.1 nA a 100 nA de fotocorriente.
 No trabaja a velocidades altas.
 La zona de unión es físicamente muy delgada
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VENTANAS DE TRABAJO Y MATERIAL
800-900 nm (Si) primera ventana
1330nm(segunda ventana)
1550nm (tercera ventana)
si λ<1 um (primera ventana del infrarrojo)
ge λ > 1um ventanas segunda y tercera.
Long. de onda de corte=coef.
absorción pequeño
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FOTODIODO PIN
La inserción de la capa intrínseca obedece a una cuestión de eficiencia de
la absorción dentro de una región de campo.
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Para conseguir la generación de pares electrón-hueco, el diodo PIN debe estar
polarizado en inversa cargas generadas en la zona intrínseca sean aceleradas
por el campo eléctrico presente entre las zonas p y n
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FOTODIODO PIN
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CARACTERÍSTICAS
 Si se incrementa el ancho de la región activa se
incrementa la eficiencia.
 El ancho de la región de agotamiento incrementa el
tiempo de tránsito de los fotones.
 Es relativamente fácil de fabricar.
 Altamente fiable.
 Tiene bajo ruido y es compatible con circuitos
amplificadores de tensión.
 Sensible a un gran ancho de banda debido a que no
tiene mecanismo de ganancia.
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FUENTES DE RUIDO EN UN FOTODIODO
PIN
luz-materia
fotón-electrón
Causas o tipos de ruidos:
 Ruido tipo granalla shot.- Derivados de la mencionada
interacción luz- materia
 Ruidos propiamente térmicos.- Debido a que los
electrones en un conductor poseen niveles de energía
cuyos valores instantáneos dependen de la temperatura
del material.
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FOTODIODO PIN-FET
 Algunos receptores reúnen las funciones de detector y
de amplificador (o
preamplificador) en un mismo
circuito integrado que sirve como un detector(pre)amplificador.
CUADRO COMPARATIVO
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RECEPTOR
PIN
PIN-FET
NIVEL DE
SENSIBILIDAD
-34 dBm
-53 dBm
-47 dBm
VELOCIDAD DE LONGITUD DE
TRANSMISIÓN
ONDA
2 a 34 Mbps
1a
y
2a
ventana
2 Mbps
2a
y
3a
34 Mbps
ventana
Para aumentar la sensibilidad del PIN se utilizan fotodiodos PIN
–con preamplificador FET– que poseen un ancho de banda
amplio, pudiendo ser utilizados para diferentes longitudes de
onda y diferentes tipos de fibras.
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CARACTERISTICAS
 Especialmente adecuado para aplicaciones de
400 nm A 1100 nm (SFH 203) y de 880 nm (SFH 203
FA)
 Es sensible a un gran ancho de banda
 Su constitución le permite obtener señales ópticas
de hasta el nano watts
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FOTODIODO APD (AVALANCHA)
 A diferencia de los diodos
PIN, los APD tienen que ser
polarizados a un alto voltaje
(150-300 V) para conseguir
el efecto de avalancha.
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EFECTO AVALANCHA…
 Se alcanza cuando el campo eléctrico creado por la elevada tensión
acelera fuertemente los portadores, presentes en la zona intrínseca, de
manera que colisionan con átomos del semiconductor.
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…EFECTO AVALANCHA
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FACTOR DE MULTIPLICACION “M”
Para pequeños valores de M
predomina el ruido térmico y
la relación S/N es baja.
Conforme crece M lo hace el
nivel
de
señal
tras
el
fotodetector, y comienza a
hacerse notar, la relación S/N
alcanza un optimo
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VENTANAS DE TRABAJO
 APD de silicio (longitudes de onda entre 600 a 900
nm).
 APD de InGaAs arseniuro de galio e indio (longitudes
de onda entre 1200 a 1600 nm).
 APD de germanio (entre1100 a 1500 nm).
 APD de InGaAsP arseniuro-fosfato de galio e indio con
GaAs-FET (longitudes de onda entre 1100 a 1600 nm).
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EN BASE AL MATERIAL DE FABRICACIÓN
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Comparación de fotodetectores
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Comparación de fotodetectores
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Comparación de fotodetectores
 Costo
 Vida
 Temperatura
Circuitos de polarización
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Fotodetector PIN
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Fotodetector APD
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Fotodetectores
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Conclusiones
Los fotodiodos APD.
Los fotodiodos PIN.
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GRACIAS
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2.3.1. FOTODIODO PN