comunicación óptica

1. MODULACION OPTICA
Resumen
El presente trabajo aborda una revisión de la modulación termo-óptica aplicada a un
interferómetro de Michelson en el cual la luz incidente se separa en la entrada en dos haces y se
vuelve a combinar a la salida. Se colocó fuego en uno de los brazos del interferómetroutilizando la
dependencia de temperatura que tiene el índice de refracción en materiales termo-ópticos,
expresada como el coeficiente Termo-Óptico para realizar dichos procesos. El haz resultante se
hizo incidir sobre una fotorresistencia que forma parte de un circuito repetidor de frecuencia, con
lo cual un diodo led a la salida del circuito oscila debido a la modificación que sufre el patrón de
interferencia derivado del interferómetro.
Introducción.
Los moduladores ópticos desempeñan unpapel extremamente importante en la comunicación
óptica, ya que las señales de información no siempre pueden ser transmitidas de manera directa
por lo que debemos someterlas a un proceso de cambio que se conoce como “modulación” para
una adecuada transmisión [1].
El circuito óptico más común de un modulador consiste en la combinación de un interferómetro
de Mach-Zehnder con control de la temperatura en la región de la guía en canalcon un electrodo
metálico resistivo aplicado en uno o en ambos brazos del interferómetro, y que permite generar
una diferencia de fase entre los caminos ópticos [2-6].
La literatura reporta un concepto de dispositivo que se propone para la modulación de la luz en los
dispositivos de cristal fotónico a base de silicio mediante el uso de modulación de alta
temperatura de un dispositivo compacto para variar la posición de la frecuencia de corte en una
guía de ondas de cristal fotónico y modular la luz [7],además de una serie de termo-ópticos
dispositivos moduladores de fase de baja potencia fabricados en material de SIMOX adecuado
para su uso en la detección distribuida o como atenuadores ópticos variables [8].
La técnica de modulación termo-óptico ha sido recientemente desarrollado y demostrado con
éxito por ejemplo para su uso en de detección de grietas de fatiga en las muestras de aluminio [9]
Por otro lado el efecto termo-óptico tiene lugar en el control activo de banda prohibida
plasmónica en una losa de cristal fotónico metálico y en la actualidad, con el uso de equipos que
realizan conmutación óptica, mediante este efecto, se alcanzan velocidades de conmutación que
varían en un rango de entre centenas de μ seg a varios mseg. Estos dispositivos consisten
básicamente en emplear calor para activar el mecanismo de conmutación [10-11].
En este trabajo serealizó de manera experimental un modulador termo-óptico, con el fin de
comprobar y analizar el efecto que tiene dicho modulador sobre un haz de luz resultante de un
patrón de interferencia de un interferómetro de Michelson incidente en un detector.

2. Marco teórico
El efecto termo-óptico es una modulación térmica del índice de refracción de un material.El índice
de refracción de un material puede ser modificado como función de su coeficiente termo óptico.
Este es un cambio en las propiedades del material producido por un calor de radiación.
Debido a la absorción, el material se calienta y su índice de refracción varía con la temperatura, la
modificación del índice es esencialmente debida a la modificación de la densidad del material.
N=n0+
(1)
Donde δn/δT es el coeficiente termo-óptico y es un valor constante (para una cierta longitud de
onda) que depende del material sobre el cual se aplique la variación de temperatura.
Cuando las propiedades del material sometido a estos cambios de temperatura son constantes y
se conocen se puede calcular en qué medida reacciona este cuerpo a la expansión producida por
la radiación de tal modo que existe la posibilidad de obtener n/ T en el intervalo de medición
[12-15].
Experimento.
Un interferómetro de Michelson es utilizado para generar un patrón de interferencia, éste
dispositivo consiste básicamente en una fuente láser divergente, la cual, al encontrarse un divisor
de haz (portaobjetos), es separada en dos frentes de onda idénticos, propagándose en direcciones
perpendiculares. Estos haces se reflejan en segundos espejos planos, volviéndose a recombinar
tras el divisor de haz.
El cambio en el patrón debido al efecto termo-óptico se realizó mediante la colocación de fuego
en uno de los brazos del interferómetro, entiéndase por brazo al espacio entre el divisor de haz y
cada uno de los espejos.
Para hacer notar de manera más fácil la alteración en el patrón de interferencia, el haz resultante
del interferómetro se hizo incidir sobre una fotorresistencia perteneciente a un circuito repetidor
de frecuencia construido a partir de un amplificador operacional como comparador, que tiene a la
salida un diodo led, el cual permite observar a través de su oscilación las variaciones que
presentanlas franjas luminosas de dicho patrón incidente.
REFERENCIAS:
[1]Martínez Pérez, Bethzabe Yaziriam, “Modulación de coherencia óptica con dispositivos electroópticos con aplicaciones en detección de campos eléctricos”,Universidad de las Américas Puebla,
2012.
[2] Paulo Jorge Brandão, “Moreira Óptica Integrada em Tecnologia Sol-Gel Híbrido”, Faculdade de
Ciências da Universidade do Porto, Dezembro 2005.
[3] F. J. Leonberger, "High-Speed Operation of LiNbO3 Electro-Optic Interferometric Wave-Guide
Modulators", Optics Letters, vol. 5, 7, pp. 312-314, 1980.

3. [4] C. H. Bulmer and W. K. Burns, "Linear Interferometric Modulators in Ti-LiNbO3", Journal of
Lightwave Technology, vol. 2, 4, pp. 512-521, 1984.
[5] T. R. Ranganath and S. Wang, "Ti-Diffused LiNbO3 Branched-Waveguide Modulators Performance and Design", IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. QE 13, 4, pp. 290-295, 1977.
[6] R. G. Walker, "High-Speed III-V Semiconductor Intensity Modulators", IEEE Journal of Quantum
Electronics, vol. QE 27, 3, pp. 654-667, 1991.
[7]Mark T. Tinker and Jeong-Bong Lee, “Thermo-optic photonic crystal light modulator”,American
Institute of Physics, 2005.
[8] Stewart A. Clark, “Thermo-Optic Phase Modulators in SIMOX Material”, Bookham Technology
Ltd, Abingdon.
[9] Zhongyu Yan, Peter B. Nagy, “Thermo-optical modulation of ultrasonic surface waves for NDE”,
Elsevier Science B.V, 2002.
[10] Fanghui Ren,”Thermo-optic modulation of plasmonic bandgap on metallic photonic crystal
slab”, Appl. Phys. Lett, 2013.
[11] Ricardo Xavier Llugsi cañar, “estudio de la conmutación por etiqueta óptica”, quito, mayo
2008.
[12]Francisco Guzmán, Eddy García, “Desarrollo experimental de una compuerta óptica inversora
basada en nanopartículas de oro”, México D.F., Junio 2012.
[13]Fernando Carreño, Miguel Angel Antón, “Optica física”, Pearson Educación, 2001. Pp. 164.
[14] Álvaro Rosa Escutia, “Desarrollo de una estructura interferométrica multimodo sintonizable
mediante efecto termo-óptico en tecnología de fotónica de silicio”, Universidad Politécnica de
Valencia.
[15] Cocorullo, G.; Rendina, I. "Thermo-optical modulation at 1.5 mu m in silicon etalon,Jan. 1992,
vol.28, no.1, pp.83-85.