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FUENTES OPTICAS. INTEGRANTES: REBECA BUENO PASTEN VICTOR H. COLLAZOS QUISPE RAUL ARTEAGA LARREA IVAN YUJRA FERNANDEZ. PRINCIPIOS DE GENERACION DEL FOTON.

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fuentes opticas

FUENTES OPTICAS

INTEGRANTES:

REBECA BUENO PASTEN

VICTOR H. COLLAZOS QUISPE

RAUL ARTEAGA LARREA

IVAN YUJRA FERNANDEZ

principios de generacion del foton
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

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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 4×10-19julios; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión.

conformacion de la luz
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

TRANSMISOR OPTICO

CONTROLADOR: Fuente de alimentación.

MODULADOR: Modulación PCM - Modulación AM.

ACOPLADOR: Focaliza la luz .

FUENTE OPTICA: La función es convertir energía eléctrica en energía óptica

requerimientos principales
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
TIPOS DE FUENTES OPTICAS
  • DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
  • DIODO DE INYECCIÓN LÁSER (ILD)
diodos emisores de luz
DIODOS EMISORES DE LUZ

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

Fabricado casi siempre con un material semiconductor como:

  • Arseniuro de aluminio y galio (ALGaAs).
  • Arseniuro fosfuro de galio (GaAsP).
led de homouni n
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 homouni n1
LED DE HOMOUNIÓN

ESTRUCTURAS DE LED DE HOMUNIÓN:

(A) ARSENIURO DE GALIO DOPADO CON SILICIO

(B) DIFUSIÓN PLANA

led de heterouni n
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 heterouni n1
LED DE HETEROUNIÓN:

VENTAJAS SOBRE LOS DE HOMOUNION

  • Aumento de densidad de corriente generando una mancha luminosa más brillante.
  • Menor área emisora facilitando acoplar la luz emitida a una fibra.
  • 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
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
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
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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.

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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.

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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.
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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.

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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.

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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.
par metros de un sistema optico

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. 

par metros estructurales
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.
par metros de transmisi n
PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN
  • Atenuación.

Es la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar por cualquier medio de transmisionoptico.

  • Ancho de banda.
  • Inmunidad a las Interferencias:
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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
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
PRECIOS
    • FUENTES LED
  • KIT LIGERO ÓPTICO DE FIBRA DEL LED, LUZ DE FIBRA ÓPTICA/ILUMINACIÓN, FUENTE DE LUZ DEL LED (ORP-011)

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 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.

COSTO entre 20$ y 40$

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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: LS-1310/1550

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
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.