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FUENTES ÓPTICAS

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ING.FELIX PINTO FIBRA OPTICA. Diego Alarcón Ramírez Andrés Gonzales Zeballos. FUENTES ÓPTICAS.

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Presentation Transcript
diego alarc n ram rez andr s gonzales zeballos

ING.FELIX PINTO

FIBRA OPTICA

Diego Alarcón Ramírez

Andrés Gonzales Zeballos

FUENTES ÓPTICAS

introducci n

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.

Introducción
principio de generaci n del fot n
Principio de Generación del Fotón.
  • En física moderna, el fotón 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.
generaci n de la luz
Generación de la luz
  • Un fotón es una oscilación o una partícula, una conjunción de ondas, y un paquete de energía electromagnética.

Representación esquemática de la interacción entre fotones y electrones en los materiales.

conversi n el ctrica ptica
CONVERSIÓN ELÉCTRICA – ÓPTICA

Para transmitir información mediante señales luminosas a través de un conductor (fibra óptica) se requiere que en el punto emisor y receptor existan elementos para convertir las señales eléctricas en ópticas y viceversa.

  • Un fotón (quantum de energía) tiene una energía
  • h = constante de Plank
  • γ = Frecuencia del fotón
  • λ = longitud de onda
  • V= velocidad de la luz en el medio
conversion electrica optica
CONVERSION ELECTRICA - OPTICA

En el semiconductor para pasar un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, existe energía absorbida por incidencia de un fotón. Proceso inverso se realiza para liberar fotones.

E=EC - EV

Donde:

EC energía de un electrón, cuando se encuentra en la banda de conducción

EV energía de un electrón, cuando se encuentra en la banda de valencia

conversion electrica optica1
CONVERSION ELECTRICA - OPTICA

Cuando se libera un fotón se lo puede hacer de dos maneras: espontánea o estimulada.

En la emisión espontánea no existe ningún medio externo que induzca al electrón pasar de la banda de conducción a la banda de valencia. En la emisión estimulada un fotón induce a que el electrón pase a su estado de reposo, liberando un fotón, en cuyo caso se dice que existe amplificación, si además existe retroalimentación y un elemento de selectividad, se logrará tener emisiones coherentes (mediante espejos).

fuentes pticas

La fuente es la que genera los impulsos luminosos a partir de la señal eléctrica y se lo conoce un diodo semiconductor.Las fuentes de luz convierten la energía eléctrica en energía óptica, es decir, convertir electrones a protones.

FUENTES ÓPTICAS
slide9

Hay dos tipos básicos de fuentes de energía:

  • LED- Light-EmittingDiodes
  • Laser diodes.
tipos de fuentes pticas

LED (Light EmittingDiode)

(Diodo Emisor de Luz)

  • LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation)

(Amplificación de Luz por Estimulación de Emisión de Radiación)

TIPOS DE FUENTES ÓPTICAS
las caracter sticas que presentan son

La velocidad

  • La alimentación
  • Acoplamiento de la eficiencia
  • La direccionalidad
  • El ancho espectral
  • Coherencia
  • El costo
Las características que presentan son:
particularidades

Se puede decir, que los LED tienen anchos espectrales de, 30 a 50 nm, mientras que los láseres de inyección solo tienen anchos espectrales de 1 a 3 nm (1 nm equivale a una frecuencia aproximada de 178 GHz). Una fuente luminosa de 1320 nm.

  • Las longitudes de onda más utilizadas son:850 nm, 1310 nm, 1550 nm.
Particularidades
slide13

LED- Light-EmittingDiodes

Se utilizan en la emisión de señales de luz que se transmiten a través de fibra óptica.

Han sido utilizados por su bajo costo.

diodo emisor de luz led

Un diodo emisor de luz (LED) es un dispositivo semiconductor que al pasar una corriente por él emite luz incoherente, a través de emisión espontánea.

La emisión espontánea de luz en el semiconductor LED produce ondas de luz cuya fase no es uniforme. Se llama incoherente a las ondas de luz cuyas fases no son uniformes.

DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
led de homouni n

Una unión p-n formada con dos mezclas distintas de igual tipo de átomos se llama estructura de homounión. Las estructuras más sencillas de LED son las de homounión y de crecimiento epitaxial, o dispositivos semiconductores de un solo semiconductor difundido.

LED de homounión
led de heterouni n

Los LED de heterounión se fabrican con material semiconductor tipo p de un conjunto de átomos, y material semiconductor tipo n, de otro conjunto.

LED de heterounión
led de superficie emisora y pozo grabado de burrus

Es un LED de superficie emisora, y se ve en la fig. Emite luz en muchas direcciones, y ayuda a concentrar la luz emitida en un área muy pequeña. También se puede poner lentes en domo, sobre la superficie emisora, para dirigir la luz hacia un área menor.

LED de superficie emisora y pozo grabado de Burrus
led emisores de borde

El LED emisor de borde, desarrollado por la RCA, Estos LED emiten una distribución más direccional de luz que los LED de superficie emisora. La fabricación se parece a los diodos planos y de Burrus, pero la superficie emisora es una banda, más que un área circular confinada. La luz de emite de una banda activa y forma un haz elíptico.

LED emisores de borde
slide20

Diodos laser:

Es un dispositivo semiconductor que emite luz láser.

Se utiliza para la comunicación de datos por fibra óptica.

Es la más utilizada actualmente debido a que focaliza más las señales de luz y permite un mayor alcance de la misma.

laser light amplification by simulated emission of radiation

Los diodos láser son semiconductores complejos que convierten una corriente eléctrica en luz.

Láser es el acrónimo de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. La emisión estimulada se produce cuando el diodo semiconductor es bombeado con fotones. Al pasar un fotón por el medio se genera otro fotón que tiene la misma frecuencia, fase y dirección que el primero. La luz generada es coherente y está focalizada.

LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation)
tipos de laser

Los tipos de laser son:

Laser de gas

Laser de liquido

Laser de sólido

Laser de semiconductor

TIPOS DE LASER
l ser de gas

Los láseres de gas usan una mezcla de helio y neón encerrada en un tubo de vidrio. Cuando se descarga una corriente en el gas se emite un flujo de ondas luminosas coherentes (de una frecuencia) a través del acoplador de salida. La salida de onda luminosa continua es monocromática (de un valor).

Láser de gas
l ser de l quido

En estos láseres se usan colorantes orgánicos encerrados en un tubo de vidrio, como medio activo. El colorante se hace circular con una bomba dentro del tubo. Un pulso poderoso de luz excita al colorante orgánico.

Láser de líquido.
l ser de s lido

En ellos se usa un cristal cilíndrico y macizo, como el rubí, como medio activo. Cada extremo del rubí esta pulido y paralelo al otro. El rubí se excita con una lámpara de tungsteno conectada a una fuente de poder de corriente alterna. La salida del láser es una onda continua.

Láser de sólido.
l ser de semiconductor

Estos láseres se fabrican con semiconductores de unión p-n y se suelen llamar diodos de laser de inyección (ILD, de injection laser diode). El mecanismo de excitación es un suministro de corriente directa que controla la cantidad de corriente al medio activo. La luz de salida de un ILD se modula con facilidad, y eso lo hace muy útil en muchas aplicaciones de comunicaciones electrónicas.

Láser de semiconductor.
proceso de emision

EMISORES DE LUZ: LED Y LASER.- Ambos son semiconductores de estado sólido y emiten espontáneamente luz cuando se los somete a una corriente eléctrica.

La potencia del LED es inferior a la del LASER. El problema es que el LASER requiere de un conjunto de circuitos de enfriamiento, dado el elevado calor. De ambos, el LASER es más caro, aunque evidentemente es el mejor. El ancho espectral del LED y del LASER varían, el LASER particularmente tiene un ancho espectral menor, lo que significa que tiene mayor potencia y viceversa

PROCESO DE EMISION
ventajas y desventajas de los ild sobre los led

VENTAJAS

  • Como los ILD tienen una distribución de irradiación más dirigida, es más fácil de acoplar su luz en una fibra óptica. Esto reduce las perdidas por acoplamiento y permite usar fibras más pequeñas.
  • 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 de longitudes de onda.

DESVENTAJAS

  • Los ILD cuestan normalmente 10 veces más que los LED.
  • Como los ILD trabajan con mayores potencias, suelen tener duraciones mucho menores que los LED.
  • Los ILD dependen más de la temperatura que los ILD.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ILD SOBRE LOS LED