El documento describe los principales componentes de los sistemas de comunicaciones por fibra óptica, incluyendo transmisores, receptores y amplificadores ópticos. Los transmisores convierten señales eléctricas en señales luminosas mediante dispositivos como LEDs y láseres. Los receptores transforman las señales luminosas de nuevo en señales eléctricas usando fotodiodos y fototransistores. Los amplificadores ópticos amplifican las señales ópticas sin necesidad de conversión a señales eléctricas

1. Editor: Diego González C: 20.919.425
Asignatura : Electiva V

2. Para las comunicaciones de
fibras ópticas los
transmisores y receptores
ópticos son los dispositivos
encargados de tomar la
señal eléctrica en forma de
voltaje o corriente y
convertirlas en señal
luminosa con el objetivo de
transportar información a
través de la fibra.
En este caso o en la
siguiente información
hablaremos de una manera
mas detallada pero
específicamente en los
puntos mas relevante e
importantes de la parte de
los transmisores ópticos..
El origen de la emisión de luz se
da gracias a la excitación o
calentamiento de los átomos.
Los cuales al estar en ese estado
provocan una energía adicional
que empujan los electrones a
orbitales de mayor energía . Y a
su vez cuando los electrones
caen dejando el estado de
excitación, la energía se vuelve a
emitir en forma de fotón.
1. Principio de emisión de luz.
Espectros de emisión

3. Son emisores de luz de
manera espontanea o
natural ya que cuentan
con un cuerpo cálido
que emite fotones por
su coeficiente de
emisión monocromático
por su temperatura y la
radiación de potencial
total.
La energía luminosa que
emite el led es
proporcional al nivel de
corriente de la
polarización del diodo.
Existen dos tipos de Led
• Led de superficie que emite la
luz a través
de la superficie de la lona activa
• Led de perfil que emite a
través de la sección
Transversal este tipo es mas
direccional.

4. 3. El oscilador laser
Es una cavidad resonante
operando en frecuencias
ópticas .Su funcionamiento se
da ya que en el material laser
almacena la energía por la
lámpara de excitación la
energía vuelve por emisión
estimulada al haz lo cual hace
que la energía en este aumente.
La cabida óptica cuenta con
dos espejos en sus extremos los
cuales hacen que se refleje la
radiación óptica, realizándose a
su vez una realimentación
óptica. La oscilación esta
constante ida y vuelta hasta
que las perdidas son menores a
la ganancia, entre las perdidas
se encuentran la radiación de
salida que esta en uno de los
espejos que es parcialmente
reflector.
•Modos en la cavidad
laser
Es un resonador
óptico, Tal como una
cavidad laser, no todas
las frecuencias pueden
oscilar. A diferencia de
los microondas en las
cavidad laser las
dimensiones de estas
son mucho mayores
que las de la radiación
Ya que para ondas
ópticas, Un gran
numero de
semilungitudes de
onda pueden existir en
la cavidad.

5.  Fibra Monomodal
Esta fibra óptica es la de menor diámetro y
solamente permite viajar al rayo óptico central
no sufre del efecto de las otras dos pero es mas
difícil de construir y de manipular . Es también
mas costosa pero permite distancias de
transmisión mayores.
 Fibra multimodal.
Este tipo de fibra óptica el núcleo esta hecho
de varias capas concéntricas de material
óptico con diferentes índices de refracción .
En estas fibras el numero de rayos ópticos es
diferentes que viajan es menor y por lo tanto
sufren menos el severo problema de las fibras
multimodales.

6.  Laser DBR Sintonizable.
El laser DBR (Distributed Bragg Reflector). Es un
laser de Monofrecuencia (2) , ya que selecciona un
modo único de longitud de la cavidad, cuenta con
tecnología muy compleja para su uso y por
consecuencia es de muy alto precio.
Su nombre en Modo SINTONIZABLE es: LASER
DBR MULTISECCION.
 Bloque de Alimentación RF.
Es también llamado o conocido por fuente de
alimentación de radiofrecuencia ya que es el
dispositivo que se encarga de generar ,por medio del
suministro externo las diferentes tensiones que
requiere las siguientes etapas que proceden.
 Rendimiento Óptico.
Estos foto detectores son diodos semiconductores
que operan polarizados inversamente. Durante la
absorción de la luz, cuando un fotodetector es
iluminado, las partículas de energía luminosa,
también llamadas fotones, son absorbidas
generando pares electrón - hueco, que en
presencia de un campo eléctrico producen una
corriente eléctrica.

7.  Tiempo de respuesta.
Estos dispositivos son muy rápidos, de alta
sensibilidad y pequeñas dimensiones. La corriente
eléctrica generada por ellos es del orden de los
nanoamperios y por lo tanto se requiere de una
amplificación para manipular adecuadamente la
señal.
 longitud de onda espectral.
El espectro electromagnético se extiende desde la
radiación de menor longitud de onda (rayos
gamma, rayos X), hasta las de mayor longitud de
onda (ondas de radio). De esta manera las
Radiaciones electromagnéticas se transmiten a la
velocidad de la luz (300.000km/seg) en forma de
onda. Es decir q mientras la longitud sea corta, la
frecuencia será alta.

8. DETECTORES OPTICOS.
1. Principio de absorción Óptica.
2. Diagrama de Bloques De Receptores de
detección directa.
El receptor de detección directa tiene una
configuración básica, donde el fotodetector
convierte el flujo de fotones incidentes en un flujo
de electrones, para si esta corriente ser ampliada y
procesada .
Son los encargados de transformar las señales
luminosas en señales eléctricas. En los sistemas de
transmisión analógica el receptor debe amplificar la
salida del fotodetector y después demodularla para
obtener la información. En los sistemas de
transmisión digital el receptor debe producir una
secuencia de pulsos (unos y ceros) que contienen la
información del mensaje transmitido.

9. 3.Fotodiodos P-I-N y de avalancha.
Los fotodiodos PIN son diodos
semiconductores al que su zona
intermedia se le denomina intrínseca
para q a su vez la eficiencia del
fotodiodo sea mas alta.
Su mayor problema es que el tiempo de transito de los
fotoportadores es mayor , aumentando el tiempo de
respuesta de tal manera q el tamaño de la zona
intrínseca se encoge por la eficiencia y tiempo de
respuesta.
Los fotodiodos de avalancha o APD
es un diodo que cuenta con ganancia
interna debido a su condición de
avalancha.. Por la absorción de
fotones se crea un par electrón –
hueco y así este produce pares
secundarios llamados corriente
secundaria.

10. 4. Componentes de ruido del receptor.
La capacidad que tiene un receptor óptico para detectar
señales de luz débiles viene dada gracias a su sensibilidad y
en particular del ruido propio.
Los agentes causantes del ruido son la señal óptica, el diodo
en sí y el circuito eléctrico que le sigue. El límite en cuanto a
detección se da cuando la suma de todas las corrientes de
ruido (cuántico, de la corriente de oscuridad, granular,
térmico) iguala a la corriente de la señal a la salida del
receptor. Esta potencia equivalente al ruido suele ser sin
embargo menos importante que la potencia óptica (mínima)
requerida para garantizar la deseada relación señal/ruido o
tasa de error.
5. Sensibilidad y rendimiento cuántico del receptor.
Tiempo de respuesta.
La capacidad de un receptor óptico para detectar
señales de luz débiles depende de su sensibilidad y
en particular del ruido propio. Los agentes causantes
del ruido son la señal óptica, el diodo en sí y el
circuito eléctrico que le sigue. El límite en cuanto a
detección se da cuando la suma de todas las
corrientes de ruido (cuántico, de la corriente de
oscuridad, granular, térmico) iguala a la corriente de
la señal a la salida del receptor. Esta potencia
equivalente al ruido suele ser sin embargo menos
importante que la potencia óptica (mínima)
requerida para garantizar la deseada relación
señal/ruido o tasa de error.

11. 6. El fototransistor.
No es mas que la unión de un
fotodiodo y un transistor, el
cual es activado por la
entrada de luz en la base
generando portadores en ella.
Esta compuesto por material
semiconductor, tienen dos
junturas y las mismas tres
conexiones externas
(colector, base y emisor) de
un transistor normal. Por ser
sensible a la luz, cuenta con
una diferencia noble es que
por tener un a capsula
transparente deja q la luz
pase a las junturas
semiconductoras y produzca
el efecto fotoeléctrico.
7. Análisis del desempeño BER.
Es la cantidad de bits recibidos con errores que
se divide por la cantidad total de bits recibidos,
durante un tiempo estipulado. En español se
traduce como “Tasa de Error de Bits”.

12. El BER nos da indica cuando un paquete, o una
unidad de datos, tiene que ser retransmitida a causa
de un error. Un BER muy alto, puede indicar que una
velocidad menor de los datos podría reducir el
tiempo de transmisión para una determinada
cantidad de datos, ya que un BER más bajo reduciría
la cantidad de paquetes que deban ser
retransmitidos.
Así que de esta manera
se podría decir que “El
BER” es un parámetro
clave, usado para
evaluar los sistemas
que transmiten datos
de un lugar a otro. Los
sistemas en los cuales
el BER es aplicable
incluyen enlaces de
datos por radio o por
fibra óptica, Ethernet o
cualquier sistema que
transmita datos sobre
una red, cuando el
ruido, las
interferencias y
fluctuaciones de fase
pudieran provocar una
degradación de la señal
digital.

13. El medio de transmisión, por su naturaleza física, es
posible que modifique o degrade la señal en su
trayecto desde el transmisor al receptor debido a
ruido, interferencias o la propia distorsión del canal.
Por ello el receptor ha de tener un mecanismo de
decodificación capaz de recuperar el mensaje dentro
de ciertos límites de degradación de la señal. En
algunos casos, el receptor final es el oído o el ojo
humano (o en algún caso extremo otros órganos
sensoriales) y la recuperación del mensaje se hace
por la mente.
8. Consideraciones de diseño del receptor
La telecomunicación
puede ser punto a
punto, punto a
multipunto o
teledifusión, que es
una forma particular
de punto a
multipunto que
funciona solamente
desde el transmisor a
los receptores,
siendo su versión
más popular la
radiodifusión.

14. AMPLIFICADORES ÓPTICOS
Son los que a través de un proceso amplifican una
señal de entrada sin la necesidad de transformar
previamente en una señal eléctrica, estos son
usados en conjunto con los láseres para obtener la
señal a amplificar. Su mayor desventaja es que la
señal amplificada no posee en muchas ocasiones
una señal óptica coherente, pero esta puede ser
resuelto muy facil utilizando otros elementos
externos al amplificador.
Los amplificadores ópticos de semiconductor
poseen un diseño y estructura muy similar a
los láseres Fabru-Perot, sin embargo la diferencia
radica en que estos optoacopladores
poseen superficies anti-reflectantes en sus
extremos, esto es beneficioso ya que al poseer un
recubrimiento de ese material se evita que el
amplificador se comporte como un láser.
+ Amplificador óptico de semiconductor
(Semiconductor optical amplifier, SOA)

15. Estos suelen ser de un
tamaño reducido y el
bombeo se implementa de
forma eléctrica, además el
costo es mucho menor que
un EDFA y puede ser
integrado con otros
dispositivos (láseres,
moduladores).
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.
+ Amplificadores de fibra dopada
Estos tipos de amplificadores usan lo que se conoce
como fibra dopada, este tipo de fibras posee
compuestos de tierras de difícil adquisición, como la
mayoría de amplificadores se requiere de un bombeo
externo proveniente de un láser e onda continua
a una frecuencia óptica ligeramente superior a la
que amplifican. Las longitudes de onda de bombeo
suelen entrar en un rango de 980 nm a 1480
nm (siendo estas las más comunes). Para obtener
mejores resultados con estos tipos de amplificadores
se recomienda realizarse el procedimiento en la
misma dirección que la señal.

16. Amplificadores Brillouin.
Los efectos Raman y Brillouin, Son efectos no lineales
con la potencia, en este caso no se produce una
excitación electrónica en el interior de la fibra sino
debido a la interacción con fonones. Cuando la
potencia supera una determinada magnitud los
fotones pueden ceder parte de su energía a las
vibraciones de la red (fonones) o bien capturar esa
energía. Si la energía cedida es pequeña (50GHz de
frecuencia, o sea, 0,2meV) tenemos el efecto Brillouin,
si es grande (10meV) tenemos el efecto Raman. Para
pasar de energías a longitudes de onda primero habrá
que sumar (o restar) las energías a la del haz.
los amplificadores basados en la dispersión
Brillouin tienen características muy distintas. Los
anchos de banda de amplificación típicos son de
50MHz (para una longitud de onda de emisión de
870nm es una anchura de 104 nm, esto limita la
aplicación a comunicaciones de baja velocidad y
con espectros de emisión muy estrechos, la ventaja
es que con una potencia de bombeo de 10mW se
pueden conseguir ganancias de 20dB. £Cuál es la
utilidad de este tipo de amplificadores?, pues la de
filtros ópticos abruptos para WDM

17. El nombre de este
amplificador se da por que
su proceso de amplificar la
señal óptica se rige en
el efecto Raman, esta es
una gran diferencia con
respecto a los
amplificadores SOA y
EDFAs, debido a que los
Raman basan su
funcionamiento en la
interacción no lineal entre
la señal óptica y la señal de
bombeo.
Amplificadores Raman.
Su funcionamiento esta basado en la interacción no
lineal entre la señal óptica y la señal de bombeo. Con
respecto a los amplificadores SOA y EDFAs, la señal
de bombeo puede mandar de manera lineal o contra
direccional, en los amplificadores Raman es más
común el bombeo contra direccional puesto que esto
evita la amplificación de componentes no lineales.

18. Ruido en amplificadores. Ganancia del amplificador.
Utilizando la ganancia suministrada por la
dispersión Raman o Brillouin1. Ambos tipos de
amplificadores producen ganancias elevadas para
anchos de banda ópticos elevados lo que los hace
muy útiles. podemos ver las características de
amplificación de un amplificador de onda viajera
basado en láser semiconductor (TWSLA), el
amplificador de fibra dopada con Erbio, el
amplificador de fibra de efecto Raman y el de efecto
Brillouin. Los tres primeros tienen anchos de banda
grandes y el último pequeño. Los amplificadores
Brillouin se utilizan para aplicaciones específicas
como filtro paso banda, por ejemplo, en la salida de
acopladores WDM.
No hay generación óptica interna para emisión
láser aunque ya hay inversión de población y por
tanto la emisión estimulada es generada por los
fotones que penetran en la estructura desde la
fibra. La luz es amplificada aunque además de la
amplificación se genera un ruido debido a la
emisión de luz propia de FPA. Otro aspecto que
cabe resaltar es el filtrado de longitudes de onda
que aunque útil en determinadas aplicaciones
tiene el problema de que será muy sensible a
fluctuaciones térmicas.

19. Los amplificadores de potencia en circuitos
inalámbricos y circuitos RFID (identificación
por radio frecuencia) resultan ser un componente
muy importante dentro del diseño del circuito ya que
permiten trasferir información entre circuitos
emisores y receptores, por lo que un circuito
amplificador tiene que cumplir con estándares
estrictos durante su funcionamiento tales como:
rendimiento adecuado, potencia de salida lineal,
ganancia estable y lineal, esto para satisfacer las
condiciones establecidas por la UIT (Unión
Internacional de Telecomunicaciones) en cuanto a
circuitos aplicados a sistemas de comunicación.
Análisis de desempeño del amplificador. Aplicaciones
en sistemas.
Existen amplificadores que se usa en
telecomunicaciones inalámbricas los cuales deben
tener alta eficiencia durante todo el tiempo de
trasmisión de datos, para ello estos circuitos ofrecen
una alta eficiencia pero la potencia de salida tiene
un retardo de envió de niveles además baja
sensibilidad a las variaciones de carga. Los
amplificadores "SIGE HBT" están diseñados para un
máximo nivel de potencia a una máxima eficiencia,
sin embargo en la práctica operan con menos
eficiencia a niveles de potencia bajos lo que cual
limita la vida útil de una batería y reduce su tiempo
de uso.