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TEMA: FUENTE DE LUZ DE UNA FIBRA ÓPTICA NOMBRE: JUAN SEBASTIAN GALLO VARGAS REGISTRO: 509263 CARRERA: ING. ELECTRONICA Y SISTEMAS DOCENTE: ING. EMILIO MARTÍNEZ LUGO MATERIA: ELECTIVA 1 (ELECTRONICA)

FECHA: 29/05/2020

SANTA CRUZ – BOLIVIA

ÍNDICE INTRODUCCION.............................................................................................................................2 QUE ES UN FOTON........................................................................................................................3 FUENTES OPTICOS.........................................................................................................................3 LED............................................................................................................................................4 Estructura interna del chip de un diodo led...............................................................................4 Los LEDs se utiliza generalmente en sistemas de comunicación con..........................................5 Tipos de LED..................................................................................................................................5 LEDs de emisión superficial.......................................................................................................6 LEDs de emisión lateral.............................................................................................................6 LEDs superradiantes..................................................................................................................7 LASER (AMPLIFICACIÓN DE LUZ POR EMISIÓN ESTIMULADA DE RADIACIÓN)...............................7 Fabryperot.................................................................................................................................8 VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)..........................................................................8 DFB (DistributedFeedBack Laser)...............................................................................................8 DBR (DidtributedBragg Reflector)..............................................................................................8 Espectro LED y LASER....................................................................................................................9 Láser se utiliza generalmente en sistemas de comunicación con:..................................................9 Diferencia de LED y LD...................................................................................................................9 VENTAJAS DE LOS ILD SOBRE LOS LED.........................................................................................10 DESVENTAJAS DE LOS ILD SOBRE LOS LED...................................................................................10 COMPARATIVAS..........................................................................................................................10 Conclusión...................................................................................................................................11 BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................................12

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INTRODUCCION 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.

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QUE ES UN FOTON 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

FUENTES OPTICOS Existen 2 tipos de fuentes ópticas las cuales son: Diodo Laser, Diodo Led Estos dispositivos son usados universalmente como fuentes luminosas En los sistemas de comunicación óptica

LED El LED es un dispositivo sencillo de manipular y económico, que se adapta bien a enlaces de Comunicaciones Ópticas de poco alcance y moderado ancho de banda. Tienen habitualmente un diagrama de radiación lambertiano (coseno), es decir, bastante abierto, por lo que se adaptan mejor a fibras ópticas con apertura numérica alta, como las fibras multimodo. Es común utilizar LEDs asociados a fibras multimodo de índice gradual en redes de área local. 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.ESTRUCTURA DE UN LEDCapsula de revestimientoChip o diodo semiconductorTeminal negativoTeminal positivo

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Estructura interna del chip de un diodo led El chip se compone de nitruro de galio (GaN) como elemento semiconductor Cuando a este chip se le aplica un voltaje que lo polarice de forma directa, los electrones adquieren la energía extra necesaria que les permite circular y atravesar las dos regiones que lo componen y pueden pasar a ocupar los huecos existentes en la región “P” (positiva).La corriente de electrones “I” penetra en el diodo LED por el cátodo (negativo)

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

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Tipos de LED Existe tres tipos básicos de LED para sistemas de comunicaciones ópticas por fibra: el LED de emisión superficial (SLED), el de emisión por borde o lateral (ELED) y el diodo superluminiscente (SLD) o superradiante. Sus características electroópticas y dinámicas son diferentes, por lo que resultan apropiados en distintas aplicaciones. Así, en distancias cortas (0-3 km), con tasas binarias bajas, se usan SLEDs y ELEDs. Un SLED típico puede funcionar eficientemente hasta 250 Mbps. Van invariablemente asociados a fibras ópticas multimodo, puesto que su diagrama de radiación suele ser bastante abierto (lambertiano). Para distancias mayores y/o tasas binarias más altas, se prefieren los ELED. Éstos pueden modularse a tasas superiores a 400 Mbps, y se asocian tanto a fibras monomodo como multimodo. A distancias y tasas aún mayores se usan los ELED y los SLD. Los SLD son ELEDs diseñados para operar en modo superluminiciscente, por amplificación de emisión espontánea (ASE), tal como se comenta posteriormente

LEDs de emisión superficial Los SLED son diodos que emiten por una de sus caras, p o n. Los más conocidos son los de tipo Burrus , llamados así en honor de C.A. Burrus, que fue quien los desarrolló. Existe otra variedad llamada plana, que se diferencia básicamente en la estructura, Tanto en uno como en otro caso, el tamaño de la región activa de emisión se limita a una zona circular de 20–50 µm, en el centro de la cara. Para mejorar la eficiencia, se adelgaza la parte de la cara de emisión situada sobre la región activa, ya sea por ataque químico (Burrus) o por construcción. Sobre el hueco practicado se suele fijar una fibra óptica con un adhesivo de tipo epoxi, de modo que la fibra queda situada perpendicularmente a la zona activa. Además de garantizar un acoplamiento óptimo de la luz, el adhesivo permite emparejar los índices de refracción reduciendo la reflexión Fresnel de las caras.

LEDs de emisión lateral Los LEDs de emission lateral o de borde (edge-emitting LEDs o ELED) surgieron como desarrollo posterior ante la demanda de fuentes que pudiesen alcanzar mayor distancia, a mayor longitud de onda y con mayor tasa binaria. En los ELED, la región activa es una tira estrecha que se crea bajo la superficie del sustrato. Éste se corta o se pule de manera que la tira alcanza los dos extremos del dispositivo. 6

Se emplea una doble heteroestructura con los mismos fines que en los SLED, y además como guiaonda, haciendo el índice de la zona activa superior al de las dos zonas inmediatas. También se confina lateralmente. La faceta trasera se suele tallar o recubrir para hacerla reflectante, mientras que la delantera, por donde se produce la salida del haz de luz, se recubre de un material antirreflexivo. De este modo se optimiza la salida a un solo borde. Los ELED son capaces de acoplar mayor porcentaje de potencia que los SLED a fibras con baja apertura numérica. En algunas aplicaciones se utilizan asociados a fibras monomodo. El rango espectral de la emisión es asimismo más estrecho en los ELED. Como contrapartida, los ELED son más sensibles a los cambios de temperatura que los SLED.

LEDs superradiantes Los LEDs superradiantes o superluminiscentes (SLD) son ELED que funcionan a un alto régimen de inyección de corriente. El fenómeno de la superluminiscencia (obtención de más de un fotón en promedio por cada recombinación espontánea) aparece cuando los fotones producidos por emisión espontánea experimentan ganancia por emisión estimulada debida a la alta concentración de pares e- -h+ existentes en cada momento. La salida de un Figura 6. LED de emisión lateral. COPT2004 IEM-JMO LEDs y LDs – 9 SLD procede de esta amplificación de la emisión espontánea (ASE) y como consecuencia es parcialmente coherente. Los SLD son dispositivos intermedios entre los LED convencionales y los láseres. Presentan una anchura espectral menor que los primeros y mayor que los segundos. Su geometría se aproxima a los LDs, pero carecen de un mecanismo eficiente de realimentación óptica necesario para conseguir alta coherencia (llevan una capa antirreflexiva para destruir la cavidad Fabry-Perot). Cuando se ataca un SLD con baja intensidad, su funcionamiento es semejante al de un ELED. A medida que se incrementa el nivel de corriente, comienza a actuar el fenómeno de la superluminiscencia, y la potencia óptica aumenta de forma no lineal a la vez que se reduce la anchura espectral. Las ventajas principales de los SLD son su mayor potencia acoplada, mayor ancho de banda y menor anchura espectral. Por el contrario, la respuesta no lineal corriente-potencia óptica supone una desventaja, además de su alta sensibilidad a la temperatura, menor fiabilidad y alto precio.

LASER (AMPLIFICACIÓN DE LUZ POR EMISIÓN ESTIMULADA DE RADIACIÓN) El laser es un dispositivo óptico que genera un haz luminoso de una sola frecuencia, monocromático, coherente muy intenso, mediante la estimulación eléctrica o térmica de los átomos, moléculas, iones de un material.

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El láser se caracteriza por emitir haces luminosos estimulados y por lo tanto coherentes, lo que produce que se aumente la potencia de salida, disminuyan los anchos espectrales y el haz de luz sea mucho más directivo

Fabryperot Este diodo laser está constituido por dos espejos en los extremos de la guía, constituyéndose en una cavidad resonante en donde la luz es reflejada y vuelta a reflejar entre los dos espejos a ambos lados del semiconductor, presenta algo de inestabilidad en la potencia de salida y se utiliza para la transmisión de datos en el retorno VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) El laser emisor de superficie de cavidad vertical posee espejos resonadores arriba y abajo de la capa activa, lo que produce que la luz resuene perpendicular a la juntura y emerja a través de un área circular en la superficie. Posee menor corriente de umbral a la cual se presenta el efecto 8

laser, además consume poca potencia y tiene mayor tiempo de vida útil. Se usa comúnmente con la fibra multimodo DFB (DistributedFeedBack Laser) En el laser de retroalimentación distribuida la red de difracción se distribuye a lo largo de todo el medio activo. La longitud de onda de la red determina la longitud de onda emitida por el laser, en una línea muy fina del espectro. DBR (DidtributedBragg Reflector) El reflector de Bragg distribuido, en este dispositivo la red de difracción esta fuera de la zona activa, en donde no circula corriente (parte pasiva de la cavidad). Los diodos DFB y DBR son utilizados en fibras monomodo y son sensibles a variaciones de temperature.

Espectro LED y LASER

Láser se utiliza generalmente en sistemas de comunicación con: -Potencias ópticas de salida alta. -Fibras nomomodo o multimodo. -Alta velocidad máxima de modulación y grandes capacidades de transmisión. -Gran longitud, donde se requiere alta potencia y baja dispersión en la fibra .

Diferencia de LED y LD 9

VENTAJAS DE LOS ILD SOBRE LOS LED -Como los ILD tienen una dirección 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. -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. 10

-Los ILD generan luz monocromática, lo cual reduce la dispersión cromática o longitudes de onda.

DESVENTAJAS DE LOS ILD SOBRE LOS LED -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 .

COMPARATIVAS -Espectro de emisión del LED es mucho más ancho que el del LD. -La potencia emitida por el LD suele ser más elevada que las del LED para valores de corriente comparables. -En cuanto a Pout, la curva del LED es cuasi lineal mientras que la del LD presenta dos pendientes diferentes (cuando trabaja en modo LED o en modo láser, antes o después del codo de la curva).

Conclusión Los dos tipos de fuente de luz que puede conllevar una fibra óptica se sud dividen en varios tipos más de LED y LD, teniendo en si cada una combinación de materiales y espejos para determinar su capacidad de transmisión y alcance, En resumen, cada uno tiene sus ventajas y desventajas

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BIBLIOGRAFÍA https://slideplayer.es/slide/10937438/ file:///C:/Users/Home-PC/Downloads/MayaOrFM.pdf http://ocw.uc3m.es/tecnologia-electronica/dispositivos-y-medios-de-transmisionopticos/material-de-clase-1/modulo-1-emisores-opticos-tipos-y-parametros-caracteristicos https://nanopdf.com/download/tipos-de-fuentes-opticas_pdf http://jasp.net/optics/fuentes.xhtml 12