COMUNICACIONES ÓPTICAS

T 1.1. Introducción y conceptos básicos de propagación en fibras ópticas.
T 1.2. Análisis de la propagación en fibras ópticas a través de Óptica Geométrica.
T 1.3. Análisis de la propagación en fibras ópticas a través de la Teoría Electromagnética para guías-onda dieléctricas.

T 2.1. Atenuación en fibras ópticas.
T 2.2. Dispersión en fibras ópticas.

T 3.1. Teoría de semiconductores.
T 3.2. La unión P-N. El diodo electroluminiscente (LED).
T 3.3. El láser de semiconductor.

T 4.1. Detección de la radiación óptica.
T 4.2. El fotodiodo PIN.
T 4.3. El fotodiodo de avalancha (APD).

T 5.1. Sensibilidad de las fibras ópticas a las macrocurvaturas.
T 5.2. Cables submarinos de fibra óptica.

Visualización de un documental ilustrativo acerca de la historia y las aplicaciones de las Comunicaciones Ópticas. Demostración, por parte del profesor, de un equipo de comunicaciones ópticas en el laboratorio, donde se irán revisando las partes más importantes del transmisor y del receptor.

El comportamiento de la luz en el interior de las fibras ópticas obedece a las denominadas leyes de Snell, las cuales determinan los ángulos con los que los rayos luminosos se reflejan o se refractan cuando inciden sobre la superficie de separación de dos medios con índice de refracción diferente. En esta práctica, se aplicarán dichas leyes para analizar los fenómenos de refracción y reflexión de la luz y, además, se clarificarán diferentes conceptos como el de reflexión total interna, ángulo crítico, índice de refracción, velocidad de la luz en un medio o reflectividad. Así mismo, se comprobará en qué consiste un prisma de Newton y cómo se genera el arco iris. Para todo ello, utilizaremos el software de simulación PhET, desarrollado por la Universidad de Colorado.

El uso de fibras ópticas como medio de transmisión en las telecomunicaciones es hoy una realidad. En este sentido, la elección de unos parámetros adecuados para dichas fibras es una labor de gran importancia para cualquier sistema basado en tecnología fotónica. Características como la composición del material que las conforma o su perfil de índice de refracción van a influir de manera determinante en fenómenos tales como la dispersión, las pérdidas o las no linealidades, por lo que deben ser elegidas cuidadosamente con el fin de proporcionar un óptimo rendimiento. Todos estos parámetros de la fibra óptica pueden ser medidos previamente de manera experimental y así¬ encaminar el proceso de producción de una manera adecuada. Sin embargo, esta opción es extremadamente lenta y costosa, además del hecho de que ciertas características de la fibra no pueden ser medidas de manera directa. Por tanto, la utilización de herramientas informáticas de simulación para los fines de diseño anteriormente expuestos es una opción que está siendo considerada cada vez más dentro de la industria fotónica. En esta práctica, concretamente, el alumno se introducirá en el software gratuito para diseño de fibras ópticas RP Fiber Calculator, de la empresa RP Photonics.

En esta práctica, se realizará una introducción al programa gratuito OptiPerformer (de la empresa Optiwave), un software simulador de sistemas de comunicaciones ópticas que, a través de la gran cantidad de herramientas de medida que posee (medidores de potencia óptica, diagramas de ojo, estimadores de BER, etc.), permite la caracterización de un enlace de fibra óptica de manera muy visual y eficiente. Así, este software funciona a partir de un entorno de diagrama de bloques en el que se pueden ir situando los diferentes componentes del enlace a analizar (transmisor óptico, tramo de fibra, atenuador, receptor óptico, filtro, etc.) con sus correspondientes parámetros. De esta manera, tras ejecutar el esquemático, el programa arroja una serie de resultados con los que poder calibrar la bondad de un sistema de comunicaciones ópticas.

En esta práctica, se hallará el valor de la máxima longitud que puede tener un tramo de fibra de un sistema de comunicaciones ópticas para asegurar una cierta calidad del enlace. Para ello, se realizará el balance de potencias pertinente y, posteriormente, se simulará en OptiPerformer el sistema diseñado con el fin de comprobar si se cumplen los objetivos de rendimiento estipulados.

En esta práctica, se diseñarán y simularán, con el software OptiPerformer, fibras compensadoras de la dispersión cromática. Estas fibras se diseñan de manera que presenten un valor negativo de dispersión (es decir, prevalece la dispersión cromática debida al guiado), de forma que, situadas a continuación del tramo de fibra principal del enlace (que, en este caso, presentará un valor positivo de dispersión cromática), son capaces de compensar el ensanchamiento temporal de pulsos del primer tramo mediante un "estrechamiento" equivalente.

1.1.- Introduction and basic concepts in optical fiber propagation.
1.2.- Analysis of optical fiber propagation through Geometrical Optics.
1.3.- Analysis of propagation via optical fibers through the Electromagnetic Theory for Dielectric Waveguides.

2.1.- Attenuation in optical fibers.
2.2.- Dispersion in optical fibers.

3.1.- Semiconductor theory.
3.2.- The P-N junction. The light-emitting diode (LED).
3.3.- The semiconductor laser.

4.1.- Detection of optical radiation.
4.2.- The PIN photodiode.
4.3.- The avalanche photodiode (APD).

5.1.- Sensitivity of optical fibers to macrocurvatures.
5.2.- Submarine optical fiber cables.