Redes Opticas

Universidad de las Américas. Vargas Edwin. Amplificadores Ópticos EDFA, SOA, SLA, Filtros Ópticos, Bragg Reflectors, Cavidades Fabry Perot

Resumen — En este documento se analizara temas relacionados con la fibra óptica, como por ejemplo los amplificadores ópticos EDFA, SOA y SLA, y otros componentes necesarios para que la señal óptica pueda ir atreves del medio con la mayor eficiencia posible. Para ello se analizaran diferentes aspectos químicos relacionados a los componentes de cada elemento así como fenómenos físicos y eléctricos que se producen a través del medio de transmisión.

Índice de Términos—

Erbio: El erbio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Er y su número atómico es 68. El erbio es un elemento un tanto raro de color plateado perteneciente a los lantánidos y que aparece asociado a otros lantánidos en el mineral gadolinita procedente de Ytterby (Suecia).Laser: Un láser (de la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente. Dopaje: En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar.

I. INTRODUCCIÓN

Debido a que la fibra óptica en las líneas de trasmisión de datos es cada vez más usada a nivel mundial, debido a las necesidades de cada vez desplazarse a través de distancias más considerables, llega la necesidad de implementar nuevas tecnologías, aparatos y protocolos que permitan que la fibra óptica atraviese esas distancias con la menor cantidad de perdidas posibles y con la mayor efectividad de la señal como sea posible, además que según la necesidad se puede requerir recuperar, amplificar, redibujar, re sincronizar toda o solo una parte de una señal óptica. Debido a esta necesidad aparecen

los amplificadores ópticos EDFA, SOA, SLA, filtros ópticos, reflectores, lasers y demás elementos que facilitan este proceso de regenerar la señal óptica por medio de elementos químicos como el erbio, físicos como espejos (fenómenos de reflexión de luz), entre otros que dependiendo la necesidad del sistema se implementaran en una parte especifica de la línea de transmisión de fibra óptica.

II. EMISIÓN ESTIMULADA

Los diodos láser (LD) usados en comunicaciones ópticas se basan en el fenómeno conocido como emisión estimulada. Esta emisión fue predicha teóricamente por Albert Einstein a principios del siglo pasado, y confirmada experimentalmente poco tiempo después.

A. El cuerpo negro (CN)

Albert Einstein dedujo un hipotético material que sería capaz de absorber la radiación de cualquier longitud de onda. Para finales del siglo XIX ya se habían construido algunos dispositivos de laboratorio que imitaban con una muy alta exactitud un CN ideal (cualquier cuerpo que esté suficientemente caliente reproduce un CN cercano). La emisión característica de ese CN, constituyó un auténtico problema por muchos años, porque no correspondía con las predicciones deducidas de simples argumentos termodinámicos. En 1900, recabando varias contribuciones

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Amplificadores Ópticos EDFA, SOA, SLA, Filtros Ópticos, Bragg Reflectors, Cavidades Fabry

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anteriores, Planck propuso la fórmula para la densidad de energía emitida por el CN:

B. CN de los niveles de Einstein

Einstein fue uno de los primeros que abarco con todas las consecuencias la nueva teoría y la utilizó poco tiempo después para explicar otro de los misterios de la época, el efecto fotoeléctrico, que fue el primer fenómeno justificado con argumentos cuánticos. Años más tarde, volvió a apoyarse en los mismos para plantear el comportamiento de absorción y emisión de materiales que interaccionan con una radiación incidente. Para simplificar al máximo el problema, Einstein supuso un cuerpo negro con tan sólo dos niveles.

Se supone el CN en equilibrio termodinámico con el exterior. Está emitiendo una densidad de fotones. Si se mantiene en equilibrio, entonces la energía absorbida y emitida serán idénticas. Las poblaciones N1 y N2 están relacionadas en el equilibrio por la distribución de Maxwell-Boltzmann:

Para conseguir que el planteamiento encaje con el formulismo de Planck, Einstein postuló la existencia de un nuevo proceso de desactivación dependiente de la densidad de fotones, que recibió el nombre de emisión estimulada. Ese proceso consiste en la emisión de dos fotones idénticos por incidencia de un fotón sobre un elemento de la N2:

Tendríamos ahora tres procesos, cuyas dependencias se resumen en la Tabla.

En estas condiciones, para alcanzar el equilibrio se iguala la tasa de absorción a las dos tasas de emisión, la espontánea y la estimulada.

Agrupando:

A. Proceso de Estimulación

En la figura se muestra el principio del proceso de emisión estimulada. Que es la interacción entre un fotón y un átomo que inicialmente se encuentra en su estado de conducción. Como resultado de esta interacción el átomo pasa a su estado base y en el proceso emite un fotón con las mismas características de dirección y de fase que el fotón inicial.

El amplificador óptico es un sistema tal que al introducirle un flujo inicial de fotones Si proporciona en su salida un flujo final de fotones Sf mayor que el inicial Si.

III. AMPLIFICADORES OPTICOS

El fundamento de un amplificador óptico es el proceso de emisión estimulada al igual que en un láser. Su estructura es similar, con excepción que no posee una realimentación para evitar que el dispositivo oscile, de forma que puede elevar el nivel de potencia de señal pero no genera una señal óptica coherente.

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La fuente de bombeo inyecta energía en la zona activa del amplificador. Esta energía es absorbida por los electrones que incrementan los niveles de energía produciéndose la inversión de población. Al ser alcanzados los electrones por los fotones de la señal óptica de entrada caen a niveles energéticos más bajos, que dan lugar a un nuevo fotón, esto es el proceso de emisión estimulada, produciéndose así la amplificación de la señal.

La amplificación se produce dentro de un rango de frecuencias que dependen del material, así como de su estructura.

En los SOA la zona activa esta construida con aleaciones de elementos semiconductores como el fósforo, el indio, el galio y el arsénico. En los EDFA es un núcleo de fibra óptica dopada con iones de tierras raras como el Erbio (Er), el Praseodimio (Pr), el Iterbio (Yb) o el Neodimio (Nd).

A. Amplificador EDFA

El amplificador de fibra dopada más común es el EDFA (del inglés, Erbium Doped Fiber Amplifier) que se basa en el dopaje con Erbio de una fibra óptica, aunque existen otras combinaciones que varian según el elemento y la longitud de onda.

Algunas características típicas de los EDFAs comerciales

son:

(aproximadamente de 1530 a 1625 nm).

Para el funcionamiento en banda S (por debajo de 1480 nm) son necesarios otros dopantes.

Bajo factor de ruido (típicamente entre 3-6 dB).

Ganancia entre (15-40 dB).

Baja sensibilidad al estado de polarización de la luz de entrada.

Máxima potencia de salida: 14-25 dBm.

Ganancia interna: 25-50 dB.

Variación de la ganancia: +/- 0,5 dB.

Longitud de fibra dopada: 10-60 m para EDFAs de banda C y 50-300 m para los de banda L.

Número de láseres de bombeo: 1-6.

Longitud de onda de bombeo: 980 nm o 1480 nm.

Ruido predominante: ASE (Amplified Spontaneous Emission).

Frecuencia de operación: bandas C y L

El ruido ASE generado a la salida de un amplificador de este tipo se puede calcular como:

donde, es el factor de emisión espontánea, es la

ganancia del amplificador y es el ancho de banda óptico del amplificador.

El EDFA es el amplificador de fibra dopada más empleado en la actualidad, ya que es posible amplificar señales en la tercera ventana (1550nm). El motivo puede deducirse del diagrama de niveles del erbio.

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Al dopar con iones de erbio el núcleo de una fibra óptica se provoca un ensanchamiento de las bandas de transición. Esto a su vez provoca un ensanchamiento considerable del rango de longitudes de onda que pueden ser amplificadas. Este efecto puede mejorarse añadiendo al núcleo, aluminio y óxido de germanio.

Las dos longitudes de onda de bombeo más adecuadas son 1480nm (mediante un diodo láser de InGaAsP) y 980nm (mediante un diodo láser de InGaAs). El empleo de una u otra longitud de onda depende de ciertas características del proceso de absorción en cada uno de estos niveles, derivadas de los diferentes tipos de ruido al que pueden originarse, de la disponibilidad de las fuentes de bombeo o de la saturación de ganancia. El bombeo a 1480nm supone un amplificador más ruidoso pero más inmune a la saturación de ganancia. Mientras que el bombeo a 980nm proporciona un amplificador con prestaciones de ruido excelentes pero es más proclive a la saturación de ganancia. En ambos casos es posible obtener ganancias entre 30 y 50 dB.

Los elementos básicos para implementar un EDFA son:

El medio activo donde se produce la inversión de población. Formado por un tramo de fibra óptica de Si0 2 con el núcleo dopado con iones de erbio.

La fuente de bombeo óptico a 1480 o 980nm, formada por un láser semiconductor.

B. Amplificador SOA

Los amplificadores ópticos de semiconductor tienen una estructura similar a un láser Fabry-Perot salvo por la presencia de un antireflectante en los extremos. El antireflectante incluye un recubrimiento antirreflejos y una guía de onda cortada en ángulo para evitar que la estructura se comporte como un láser.

El amplificador óptico de semiconductor suele ser de pequeño tamaño y el bombeo se implementa de forma eléctrica. Podría ser menos caro que un EDFA y puede ser integrado con otros dispositivos (láseres, moduladores...).

Sin embargo, en la actualidad, las prestaciones no son tan buenas como las que presentan los EDFAs. Los SOAs presentan mayor factor de ruido, menos ganancia, sensibilidad a la polarización, son muy alineales cuando se operan a elevadas velocidades...

Su elevada no linealidad hacen atractivos los SOAs para aplicaciones de procesado como la conmutación todo óptica o la conversión de longitud de onda. También se está estudiando su uso para implementar puertas lógicas.

Para alta potencia de salida, se utilizan amplificadores ópticos con estructura cónica. El rango de longitud de onda es de 633 nm a 1480 nm.

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De forma general, el estudio de gran señal se resuelve numéricamente a partir de las ecuaciones enunciadas en el apartado 2.2.1, considerando que la potencia inyectada al SOA se define mediante la expresión:

Donde P(t) es la potencia de salida, Pin(t) es la potencia óptica de entrada al modulador, m es el índice de modulación y x(t) la señal de datos. En modulación digital x(t) será una señal de pulsos PRBS (Pseudo-Random Binary Sequence). Sin embargo, el estudio del SOA en pequeña señal también resulta muy útil, puesto que permite analizar ciertas características del amplificador, como su ancho de banda de modulación (capacidad del SOA para seguir la velocidad de la señal entrante) y el ancho de banda de modulación del electrodo (modulación de la corriente de entrada). Dado que las variaciones de la densidad de portadores involucradas en pequeña señal son pequeñas, se pueden realizar ciertas aproximaciones que permiten obtener expresiones analíticas que facilitan el análisis fenomenológico. Aquí mencionaremos dos modelos de pequeña señal. El primero estudia la conversión en longitud de onda como consecuencia de la modulación cruzada de ganancia (XGM). El segundo [29] propone el SOA como modulador, mediante las variaciones de corriente eléctrica inyectada en la cavidad activa. En la referencia [32] encontramos una ampliación de la ecuación 2.7 y su solución exacta para conversión basada en modulación cruzada de ganancia codireccional. La extensión de la ecuación 2.7 en [32] contempla el caso en el que la señal de entrada está modulada en pequeña señal, es decir, la potencia de entrada al SOA se puede expresar como:

Donde P(z) es la potencia media de la señal, m(z) el índice de modulación complejo y Ω la pulsación de modulación de radiofrecuencia.

C. Amplificador SLA

Los amplificadores SLA comprenden un gama de amplificadores de alta potencia que combinan bajo peso, calidad de audio excepcional y la fiabilidad D.A.S. Los amplificadores SLA ofrecen diferentes modelos de potencias hasta los 4.000 vatios y son capaces de trabajar con cargas de 2 ohmios. Gracias a su fuente de alimentación conmutada, la cual reemplaza el pesado transformador AC, ofrecen una alta eficiencia y diseño ligero, idóneo para su utilización en sistemas portátiles.

IV. FILTROS OPTICOS

Un filtro óptico es un medio que sólo permite el paso a través de él de luz con ciertas propiedades, suprimiendo o atenuando la luz restante. Los filtros ópticos más comunes son los filtros de color, es decir, aquellos que sólo dejan pasar luz de una determinada longitud de onda. Si se limitan a atenuar la luz uniformemente en todo el rango de frecuencias se denominan filtros de densidad neutra.

Según su procedimiento de acción pueden ser de absorción, si absorben parte de la luz, o bien reflectivos si la reflejan. A este último grupo pertenecen los filtros dicroicos. Los usos de los filtros ópticos incluyen la fotografía, iluminación y numerosos usos científicos. Los filtros de absorción se elaboran depositando sobre la superficie de un sustrato transparente o mezclado en él, una sustancia con propiedades absorbentes de la luz.

Según el rango de frecuencias que dejan sin filtrar, se clasifican en filtros de paso alto o de paso bajo, según si dejan sin filtrar las radiaciones de frecuencia superior o inferior respectivamente a cierto valor, denominada frecuencia de corte. En los filtros de paso de banda se filtran las frecuencias por encima y por debajo de ciertos límites.

A. Filtros polarizadores

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Los filtros polarizadores permiten únicamente el paso de luz polarizada en cierto plano. También pueden ser absorbentes, si absorben la radiación no polarizada en el ángulo deseado o de división de haz, si dividen la luz en un haz polarizado y otro no polarizado, como los de tipo Glan. Existen minerales que muestran de forma natural propiedades polarizadoras como laturmalina, pero en la práctica se suelen fabricar de materiales absorbentes del tipo del polaroid, un polímero de nitrocelulosa recubierto de cristales microscópicos de iodoquinina, orientados mediante campos eléctricos.

B. Filtro Dicroico

El término dicroísmo (del griego dikroos, dos colores) hace referencia a la división de un haz de luz en dos bandas de frecuencia. Un filtro dicroico ointerferencial está formado por una lámina transparente que posee un recubrimiento reflectante en una de sus superficies que refleja la luz que se desea filtrar. De este modo se consigue separar la luz en dos haces cromáticos mediante el principio de interferencia. Este tipo de filtros se fabrican depositando en el vacío capas de sustancias reflectivas sobre un sustrato, generalmente de vidrio. Variando el número y grosor de estas capas se puede ajustar el filtro a la frecuencia y ancho de banda deseado con mucha precisión siguiendo los principios del interferómetro de Fabry-Perot.

C. Bragg reflector

Un reflector Bragg distribuido (DBR) es un reflector utilizado en guías de ondas, tales como fibras ópticas. Es una estructura formada a partir de múltiples capas de alternancia de materiales con diferentes índice de refracción, o por la variación periódica de alguna característica (por ejemplo, altura) de una guía de onda dieléctrica, lo que resulta en la variación periódica en el índice de refracción efectivo en la guía. Cada capa límite provoca un reflejo parcial de una onda óptica. Para las ondas cuya longitud de onda está cerca de cuatro veces el espesor óptico de las capas, las muchas reflexiones se combinan con interferencia constructiva, y las capas actúan como un reflector de alta calidad. La gama de longitudes de onda que son reflejadas se denomina banda de detención fotónica. Dentro de este rango de longitudes de onda, la luz es "prohibido" para propagar en la estructura.

Aumentar el número de pares en un DBR aumenta la reflectividad del espejo y aumentando el contraste de índice de refracción entre los materiales en los pares de Bragg aumenta tanto la reflectividad y el ancho de banda. Una opción común de materiales para la pila es dióxido de titanio (n≈2.5) y sílice (n≈1.5). [2] Sustituyendo en la fórmula anterior da un ancho de banda de aproximadamente 200 nm para la luz 630 nm.Reflectores Bragg distribuidos son componentes críticos en la superficie de cavidad vertical que emiten rayos láser y otros tipos de diodos láser estrecho ancho de línea, tales como la retroalimentación distribuida (DFB) láseres y reflector de Bragg distribuido (DBR) láseres. También se utilizan para formar el resonador de cavidad (o cavidad óptica) en láseres de fibra y láseres de electrones libres.

1) Modo de Reflectividad TE y TM

En esta sección se analiza la interacción de eléctrico transversal (TE) y magnético (TM) de luz polarizada transversal con la estructura DBR, durante varias longitudes de onda y ángulos de incidencia. Esta reflectividad de la estructura de DBR (descrito a continuación) se calculó utilizando el método de transferencia de matriz (TMM), donde el modo TE solo es altamente reflejada por esta pila, mientras que los modos TM se pasan a través. Esto también muestra el DBR actuando como un polarizador.

Para TE y TM incidencia tenemos los espectros de reflexión de una pila de DBR, que corresponde a una pila 6 capa de contraste dieléctrica de 11,5, entre un aire y capas dieléctricas. Los espesores de las capas dieléctricas del aire y son 0,8 y 0,2 del período, respectivamente. La longitud de onda en las figuras siguientes, corresponde a múltiplos del período de célula.

Este DBR es también un ejemplo simple de un cristal fotónico 1D. Tiene una banda prohibida TE completa, pero sólo una banda prohibida TM.

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Reflectividad calculada para la luz modo TM en varios ángulos de incidencia, y longitudes de onda. Orange regiones corresponden a R = 1, mientras que las regiones azules corresponden a R = 0, y otros colores 0 <R <1.

D. Cavidades Fabry Perot

Una cavidad óptica o resonador óptico es un dispositivo en el que algunos rayos luminosos son susceptibles de permanecer confinados gracias a espejos sobre los que se reflejan. Estas cavidades son indispensables en los láseres para que su luz pase varias veces por su medio amplificador. A veces se utilizan en los interferómetros y en osciladores ópticos paramétricos.

Diferentes cavidades con dos espejos

1. plana.2. concéntrica.3. hemisférica.4. confocal.5. cóncavo-convexa.

La forma más fácil de realizar una cavidad óptica consiste en colocar dos espejos planos o esféricos frente a frente y separados por una distancia L. Encontrado esta configuración en el interferómetro de Fabry-Perot, y en muchos láseres pequeños. A pesar de su simplicidad, esta disposición no se puede usar en un equipo grande, debido a la dificultad de la alineación: los espejos deben ser paralelos aproximadamente

en unos segundos de arco de manera que la luz no se escape demasiado rápido. Este problema es más fácil de resolver cuando la cavidad es pequeña. Se encuentran también en lasmicrocavidades ópticas y en los láseres de semiconductores.

Los primeros informes del interferómetro de Fabry-Perot (FP) datan del siglo pasado, fue solamente después de la invención del láser, en la década del sesenta, que este dispositivo pasó a ser ampliamente empleado en investigaciones en las áreas de la física, astronomía y más recientemente su principio de funcionamiento fue empleado en la construcción de filtros ópticos.

Un filtro interferométrico de fabry-perot es, según se observa en la figura 2, constituido por una cavidad resonante formada por un medio óptico de longitud x, denominado etalón, colocado entre dos espejos idénticos de reflectividad R. Su principio de funcionamiento es bastante simple: la luz incidente en el dispositivo es alineada atravesando la cavidad siendo reflejada por la capa reflectora, esta señal reflejada a su vez atraviesa la cavidad en sentido contrario y es reflejada por la otra capa reflectora atravesando nuevamente la cavidad, así el rayo luminoso incidente sufre, al entrar en la cavidad, múltiples reflexiones. Las señales reflejadas a su vez interfieren con la señal incidente, en este caso éstas poseen una longitud de onda que será un múltiplo entero de la señal sufriendo interferencia constructiva y es transmitida fuera de la cavidad, en caso contrario la interferencia es destructiva y la señal es atenuada.

V. LASER

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El proceso de emisión estimulada tiene varias consecuencias, la más notable de las cuales es la existencia del láser y el máser. En estos dispositivos, la luz se amplifica por medio del proceso (LASER equivale a Light Amplified by Stimulated Emission of Radiation). Obsérvese que ambos procesos, absorción y emisión estimulada, coexisten en todo momento, son equiprobables y solo dependen de las poblaciones N1 y N2. Para que un medio amplifique, se necesita que la población de N2 sea más abundante que la de N1, a fin de que, en promedio, se produzcan más fotones que se pierden. Esta situación, denominada inversión de población, se consigue de distintas formas, sacando al sistema del equilibrio con un aporte externo de energía en forma, por ejemplo, de luz o de corriente eléctrica (como sucede en los LDs). En cualquier caso, en un error común suponer que sólo existe emisión estimulada en situaciones de inversión de población. Lo cierto es que tanto la absorción como la emisión estimulada se dan en todas las circunstancias. Lo que determina la inversión de población es el predominio de la emisión estimulada sobre la absorción, dando lugar a medios con ganancia óptica.

Características generales de los láseres de SC:

Pequeña anchura espectral del pico de emisión Capacidad de modulación elevada (fM> GHz) Coherencia espacial y temporal altas Potencia de emisión > mW Baja corriente umbral para alcanzar el “laseado”

Eficiencia cuantica externa diferencial ηD

ηD = (dP/hν)/(dI/e)=1/Eg[(dP·e)/dI]donde, Eg=hν (eV)

Eficiencia cuantica externa o eficiencia total ηT

ηT = Nº total fotones emitidos/Nº total e inyectados ηT = (P/hν)/(I/e)=(P·e)/(I·Eg)

Eficiencia de potencia externa o eficiencia del dispositivo

ηep = Popt/Pelect= [(Popt)/V·I]

ηep = ηT (Eg/e·V) x 100

La variación de la corriente umbral con la T viene dada por Iumb (T) = I0 · e(+T/T0)

Donde I0 y T0 son constantes propias de cada dispositivo laser

A. Láser DFB (Distributed Feedback Laser)

Enlaces largo alcance, DWDM Anchura espectral de 10-100MHz (0.08-0.008 pm) SMSR (Single Mode Size Rejection) >50dB

B. VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)

VCSEL son láseres de semiconductor, más específicamente diodos láser con un resonador láser monolítico, donde la luz emitida deja el dispositivo en una dirección perpendicular a la superficie del chip. El resonador (cavidad) se realiza con dos espejos de Bragg de semiconductores (→ distribuidos láseres de reflector de Bragg). Entre aquellos, hay una región activa (estructura de ganancia) con (típicamente) varios pozos cuánticos y un espesor total de sólo unos pocos micrómetros. En la mayoría de los casos, la región activa se bombea eléctricamente con unas pocas decenas de milivatios y genera una potencia de salida en el rango de 0,5 a 5 mW, o más altas potencias para dispositivos multimodo (ver abajo). La corriente se aplica a menudo a través de un electrodo de anillo, a través del cual el haz de salida puede ser extraído, y la corriente se limita a la región del modo de resonador usando eléctricamente conductoras (dopadas) capas de espejo con material aislante alrededor de ellos.

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VCSEL puede tener una buena calidad de haz sólo para áreas modo bastante pequeñas (diámetros de unos pocos micrones) y por lo tanto están limitados en términos de potencia de salida. Para áreas más grandes modo, la excitación de modos transversales de orden superior no se puede evitar; esto es una consecuencia de la extremadamente pequeña longitud del resonador de sólo unas pocas micras, y la dificultad en homogéneamente bombeo de una región activa más grande con un electrodo de anillo. El corto resonador, sin embargo, también hace que sea fácil de lograr el funcionamiento de una sola frecuencia, incluso combinado con un poco de capacidad de ajuste de longitud de onda. También, VECSELs pueden ser modulados con frecuencias altas, por lo que por ejemplo útil para las comunicaciones de fibra óptica.

Los reflectores distribuidos de Bragg (DBRs), llegan a formar espesor usando entre 40 60 pelíc las en cada DBR prod ciéndose n espesor total de entre 40 y 60 pelíc ulas en cada DBR, prod uciéndose u n espesor total de 6 μm –8 μm. Para crear la unión p-n se necesita que un DBR este dopado para hacerlo semiconductor tipo n y el otro DBR tipo p.

1) Aplicaciones

VCSEL tienen muchas aplicaciones, la más importante de las cuales se discuten brevemente a continuación.

Debido a la corta resonador tiempo de ida y vuelta, VCSEL pueden ser modulados con frecuencias bien en el rango de gigahertz. Esto los hace útiles como transmisores para comunicaciones de fibra óptica. Para las comunicaciones de corto alcance, VCSEL 850 nm se utilizan en combinación con fibras multimodo. Una velocidad de datos de, por ejemplo, 10 Gbit / s se puede llegar a una distancia de unos pocos cientos de metros.

Un área de aplicación que se desarrolló más tarde, pero ha adquirido un gran volumen de mercado, es el de los ratones de ordenador. Un ratón láser con un VCSEL como fuente de luz puede tener una alta precisión de seguimiento combinado con un bajo consumo de energía eléctrica, ya que es importante para los dispositivos que funcionan con baterías.

VI. CONCLUSIONES

Ya que para transmitir las señales ópticas atraves de la fibra se requieren de señales de luz en lugar de señales eléctricas, también se requiere de nuevos dispositivos o elementos capaces de amplificar, redibujar y resincronizar la señal óptica, a pesar de que el amplificador 3R resulta muy útil, amplificadores como el EDF, SOA y SLA resultan mas eficientes y menos costosos de implementar, ya que se requiere solo dopar a una pequeña parte del medio óptico para lograr la amplificación de la señal (numero de fotones), este fenómeno ayuda a regenerar la señal y resulta muy útil cuando se requiere transmitir a grandes distancias.

Los fenómenos ópticos son muy complejos sobretodo en el análisis matemático, se requiere de un alto nivel de conocimiento para realizar los cálculos de las señales o subcomponentes de una señal óptica, es recomendable enfocarse en un tema determinado cuando se quiere realizar un análisis más profundo de una señal óptica y tener en cuenta sobretodo que los fenómenos eléctricos no se aplican a la mayoría de fenómenos ópticos.

Los VCSELs tienen alto rendimiento y bajo costo, algunas de sus características son:

La estructura puede ser integrada en una configuración de arreglos de 2 dimensiones La estructura puede ser integrada en una configuración de arreglos de 2 dimensiones.

Su haz circular y baja divergencia eliminan la necesidad de óptica correctiva.

Comercialmente la corriente de umbral de un VCSEL es de aproximadamente 4 mA.

Alcanza potencias ópticas del orden de 10 mW. Su ancho espectral ( Dl ) es de aproximadamente

1nm. Su longitud de onda central es de aproximadamente

850 nm. Se puede aplicar un VCSEL en transmisión de datos en el rango de velocidad de 100 Mbs a 1 Gbs.

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VII. REFERENCIAS [1] Manzanedo. Ma. Dolores. Aplicación de los amplificadores ópticos de

semiconductor a la fotónica de microondas. 2013. Recuperado el 25 de Mayo del 2015 de: https://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/9483/1/memoria.pdf

[2] Amplificación óptica y óptica integrada. Recuperado el 25 de Mayo del 2015 de: http://www.iuma.ulpgc.es/users/jrsendra/Docencia/Com_Opt_I/download/Com_Opt_I/Temario/amplificacion_optica.pdf

[3] Fibra Optica. (s.f). Recuperado el 25 de Mayo del 2015 de: http://dspace.ucacue.edu.ec/bitstream/reducacue/4248/4/CAP%C3%8DTULO%20I%20Y%20II%203.pdf

[4] Tipos de amplificadores. (s.f.). Recuperado el 23 de Julio del 2015 de: http://nemesis.tel.uva.es/images/tCO/contenidos/tema2/tema2_8_2.htm

[5] Emision Estimulada. Recuperado el 25 de Junio del 2015 de: http://garciaargos.com/descargas/apuntes/5curso/ComunicacionesOpticas2/Emisi%F3n%20estimulada.pdfLaser DFB. Recuperado el 25 de Junio del 2015 de: http://britneyspears.ac/physics/vcsels/vcsels.htm

[6] Dispositivos y Medios de Transmisión Óptica. Recuperado el 25 de Junio del 2015 de: http://ocw.uc3m.es/tecnologia-electronica/dispositivos-y-medios-de-transmision-opticos/material-de-clase-1/modulo-1-emisores-opticos-tipos-y-parametros-caracteristicos

[7] Vertical cavity Surface-emitting lasers. Recuperado el 25 de Junio del 2015 de: http://www.rp-photonics.com/vertical_cavity_surface_emitting_lasers.html

[8] Fisica de Lasers. Recuperado el 25 de Junio del 2015 de: http://www-optica.inaoep.mx/investigadores/carlost/pdfs/JOSE_GABRIEL_AGUILAR_SOTO.pdf

[9] Vertical cavity Surface-emitting lasers (VCELS). Recuperado el 25 de Junio del 2015 de: http://britneyspears.ac/physics/vcsels/vcsels.htm¡

[10] Distributed Bragg Reflector. Recuperado el 25 de Junio del 2015 de: http://www.photodigm.com/Monolithic-DBR-laser-technology

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