Amplificadores de fibra óptica dopada con Erbio e Iterbio (EDFAs y YEDFAs)

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

Departamento de Teoría de la Señal e Ingeniería Telemática Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal

Amplificadores de fibra óptica dopada con Erbio e Iterbio

(EDFAs y YEDFAs)

U N I V E R S I D A D D E V A L L A D O L I D

Amplificadores de fibra óptica dopada con Erbio e Iterbio (EDFAs y YEDFAs)

P. MARTÍN RAMOS Ingeniero de Telecomunicación Departamento de Teoría de la Señal e Ingeniería Telemática ETS de Ingenieros de Telecomunicación Universidad de Valladolid Valladolid, España J. MARTÍN GIL Profesor Titular de Universidad Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal ETS de Ingenierías Agrarias Universidad de Valladolid Palencia, España P. CHAMORRO POSADA Profesor Titular de Universidad Departamento de Teoría de la Señal e Ingeniería Telemática ETS de Ingenieros de Telecomunicación Universidad de Valladolid Valladolid, España

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ÍNDICE AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA DOPADA CON ERBIO E ITERBIO (EDFAs Y YEDFAs) 1. AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA

1.1. Introducción histórica 1.2. Tipos de amplificadores

2. AMPLIFICADORES DE FIBRA DOPADA CON ERBIO (EDFAs) O CO-DOPADA CON

ERBIO E ITERBIO (YEDFAs) 2.1. Esquemas básicos y mecanismos de bombeo 2.2. Características de los amplificadores EDFA 2.3. Configuraciones 2.4. Evaluación de un EDFA 2.5. Evolución de los sistemas de transmisión óptica con EDFAs:

Solitones y sistemas DWDM. El mercado de los EDFAs

3. FABRICACIÓN DE FIBRA ÓPTICA 3.1. Tipos de fibra 3.2. Procesos de fabricación

3.2.1. Fabricación de la preforma 3.2.2. Estirado de la preforma y devanado en carrete 3.2.3. Pruebas y mediciones

4. NUEVOS MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE EDFAs y YEDFAs 4.1. Problemas que afectan a los materiales para fabricación de EDFAs 4.2. Soluciones posibles

5. METODOLOGÍA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE NUEVOS COMPLEJOS DE

ERBIO E ITERBIO COMO DOPANTES 5.1. Metodología para la elucidación estructural por difracción de rayos X. 5.2. Metodología para la caracterización de propiedades espectroscópicas. 5.3. Metodología para la caracterización de propiedades térmicas. 5.4. Metodología para la caracterización de propiedades fotoluminiscentes.

6. ENSAYOS DE INTRODUCCIÓN DE IONES ERBIO (E ITERBIO) EN LAS CAPAS

SUPERFICIALES DE LOS SUSTRATOS VÍTREOS 7. ALTERNATIVAS A LA SÍLICE VÍTREA COMO HUÉSPED DE LOS NUEVOS

MATERIALES DOPANTES: CONSIDERACIONES SOBRE LA POSIBILIDAD DE UTILIZAR VIDRIOS FLUORADOS TIPO ZBLAN Y MATERIALES PLÁSTICOS PERFLUORADOS.

8. PREVISIONES PARA LOS NUEVOS MATERIALES EN SU APLICACIÓN A EDFAS Y

YEDFAS.

9. BIBLIOGRAFÍA

25

710

17 19

24

29

334041

4244

4546

4748

49

51

55

56

2

AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA DOPADA CON ERBIO E ITERBIO 1. AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA 1.1. Introducción histórica El fenómeno físico responsable de la amplificación es la emisión estimulada, que fue introducida por Albert Einstein en 1917. A diferencia de lo que ocurre con la emisión espontánea, que se reparte por igual en todas las direcciones del espacio, la emisión estimulada solamente tiene lugar en la misma dirección y sentido del haz de luz estimulador. Además, los fotones emitidos por emisión estimulada tienen las mismas características que los fotones estimuladores, lo que los hace indistinguibles de éstos. Por ello, un haz de luz puede amplificarse, al pasar por un medio material en el que se provoquen más emisiones estimuladas que absorciones. Para ello, es preciso excitar a los átomos que componen el medio material, mediante lo que se llama energía de bombeo, parte de la cual se transfiere al haz de luz que se amplifica. Si uno de tales medios se encierra en una cavidad formada por dos superficies reflectantes enfrentadas, se puede producir un haz de luz láser, originado por el fenómeno de amplificación de la fluorescencia emitida por los átomos excitados, cuando ésta pasa múltiples veces por el medio amplificador [1]. La realización práctica de estas ideas no llegó inmediatamente, pues la tecnología todavía no estaba preparada y además hubo que medir las energías y vidas medias de los niveles de muchos átomos y moléculas para encontrar aquellos que cumplían las condiciones necesarias para obtener amplificación. Hacia 1940 la información obtenida sobre estos parámetros era suficiente. En cuanto a las dificultades tecnológicas, éstas crecían al disminuir la longitud de onda de la radiación láser, debido al aumento de la proporción de emisión espontánea frente a la de emisión estimulada. Por otra parte, durante la segunda guerra mundial se dedicó una atención muy especial a las microondas, por motivos militares. Todo esto llevó a la longitud de onda de operación del primer amplificador de ondas electromagnéticas al dominio de las microondas. Así apareció, en 1954, el máser (acrónimo inglés de amplificación de microondas mediante emisión estimulada de radiación) que había sido desarrollado por Charles Townes y sus colaboradores. En 1958, Charles Townes y Arthur Schawlow consideraron que podía conseguirse la extensión de este dispositivo a zonas del espectro visible e infrarrojo, a pesar de las dificultades añadidas que aparecía en esta zona del espectro. Esto motivó el comienzo de las investigaciones, por parte de varios laboratorios, en lo que primero se llamó máser óptico y después láser (amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación). El primer láser apareció en el verano de 1960 y fue desarrollado por Theodore Maiman, utilizando una barra de rubí bombeada mediante una lámpara pulsante. En 1961 apareció el primer láser de gas, el láser de helio-neón, que emitía menos potencia pero lo hacía en régimen continúo. Durante el resto de los años sesenta los investigadores probaron los más variados métodos para obtener acción láser y consiguieron desarrollar la mayor parte de los tipos de láseres que conocemos, aunque éstos necesitaron de un perfeccionamiento posterior. Por ejemplo, en 1962 se consiguió poner en funcionamiento el primer láser de semiconductor (aunque éste trabajaba a bajas temperaturas), en 1964 se obtuvieron los primeros resultados de amplificación en una fibra óptica dopada con neodimio y en 1965 en una fibra dopada con erbio (aunque el bombeo se hacía con una lámpara que rodeaba a la fibra y era muy poco eficiente). En definitiva, la tecnología del láser permitió disponer de fuentes de alta intensidad, con divergencias del haz inferiores al milirradián y muy monocromáticas. Si a esto añadimos el desarrollo que experimentaron los detectores

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de estado sólido, es fácil de comprender que en los años sesenta se emprendiese el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas, basados en láseres trabajando en el espectro visible y propagándose en la atmósfera. ¿Pero qué había sido de las fibras ópticas que podían proporcionar otra alternativa? En 1950, en Estados Unidos, se consiguió la transmisión de una imagen a través de un haz de fibras ópticas. No obstante su uso práctico no llegó hasta 1953, cuando se consiguió fabricar fibras ópticas con recubrimiento. Esto originó una importante mejora en las propiedades de transmisión de las fibras ópticas y permitió que en los haces de fibras éstas pudiesen estar en contacto, con la consiguiente reducción del grosor del haz. Durante los años que siguieron hubo un considerable desarrollo de los endoscopios de fibra óptica para aplicaciones médicas y, hasta 1970, ésta fue su principal aplicación. El primer estudio detallado sobre la posibilidad de uso de fibras ópticas en comunicaciones fue hecho en Inglaterra, en 1966, por Charles Kao (premio Nobel de Física en 2009) y sus colaboradores, que sentaron las bases de las comunicaciones por fibra óptica. No obstante, en aquellos tiempos las mejores fibras ópticas originaban atenuaciones del orden de 1000 dB/km, mientras que en un día claro la atenuación atmosférica era del orden de 1 dB/km. Por ello se consideró que las comunicaciones por fibra óptica no serían prácticas a no ser que se consiguiesen atenuaciones de 20 dB/km. Ello permitiría la transmisión de señales a distancias de 2 km (espaciado habitual de los repetidores en comunicaciones eléctricas) con una reducción de potencia de 40dB, que se consideraba podría ser aceptable. Por el momento quedaba la propagación en atmósfera como el único medio real para transmitir información por vía óptica. El gran cambio llegó en 1970, cuando Corning Glass anunció la obtención de una fibra óptica con una atenuación de 20 dB/km para la longitud de onda de 633 nm, correspondiente al láser de helio-neón. Además, en el mismo año se consiguió hacer funcionar un láser de semiconductor, en régimen continuo y a temperatura ambiente. A partir de aquel momento se inició una carrera, en los laboratorios más importantes, para tratar de minimizar la atenuación. Esto se llevó a cabo por dos caminos: uno, perfeccionando los vidrios y los métodos de fabricación de fibras ópticas; y otro, desarrollando láseres de semiconductor que pudiesen emitir en zonas del espectro infrarrojo, donde la atenuación de los vidrios era menor. En 1973 se consiguió una atenuación de 2 dB/km en 850 nm (primera ventana de comunicaciones ópticas), en 1976 la atenuación bajó a 0.5 dB/km en 1300 nm (segunda ventana) y en 1979 se llegó a 0.2 dB/km en 1550 nm (tercera ventana), que se redujo en 1982 a 0.15 dB/km. Esto significaba que la luz podía propagarse en el interior de una fibra óptica hasta distancias del orden de los cien kilómetros, sin necesidad de repetidores, frente a la corta distancia necesaria en comunicaciones eléctricas.

Debido a estos progresos, en la década de los ochenta se llevó a cabo, de forma masiva, la instalación de fibra óptica para comunicaciones. Primero se usaron fibras multimodo de step index o de salto de índice, luego se desarrollaron fibras multimodo graded index o de gradiente de índice (adecuada para distancias cortas, como por ejemplo redes LAN o sistemas de videovigilancia) y finalmente, fibras monomodo (diseñadas para sistemas de comunicaciones ópticas de larga distancia y fáciles de manejar y conectar, propiedades que las hacen deseables en el mercado, tanto las LAN como WAN).

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6

- Amplificadores de difusión Raman estimulada. Se basan en una interacción no lineal entre la señal óptica y la señal de bombeo de alta potencia (con lo que la fibra convencional ya instalada puede ser usada como medio con ganancia para la amplificación). Precisan unos pocos km de fibra, potencia de bombeo de algunos vatios y la anchura de banda del espectro de amplificación es superior a 20 nm.

En estos amplificadores, la longitud de onda de amplificación queda fijada por la longitud de onda de bombeo y cambia con ella y con las propiedades del material del que está hecha la fibra. El pequeñísimo ancho de banda de los amplificadores basados en efecto Brillouin y la considerable potencia de bombeo necesaria en los amplificadores basados en efecto Raman resultan ser inconvenientes importantes. Amplificadores ópticos basados en fibras activas. En ellos, la acción láser se obtiene por emisión estimulada, correspondiente a la transición entre dos niveles de un ión dado de los elementos lantánidos. Las longitudes de onda de bombeo y de amplificación quedan fijadas por la estructura de niveles de dichos iones: el de Er3+ presenta ganancia en la región de tercera ventana y el de Pr3+ presenta ganancia en segunda ventana. La gran ventaja de los amplificadores ópticos basados en fibras activas es que son dispositivos todo-fibra, con lo que se eliminan los problemas de los SOAs u OSAs: no hay que alinear fibras, no dependen de la polarización y no existe cruce de canales. La longitud de fibra amplificadora necesaria es de unas decenas de metros y la potencia de bombeo típica es de varias decenas o centenas de mW, dependiendo del ión dopante. Los mejores resultados se han conseguido con el de erbio en fibra de sílice (EDFA o Erbium Doped Fiber Amplifier) para la tercera ventana, el de praseodimio en fibra de ZBLAN para la segunda ventana y el de mezcla de tulio y erbio en fibra de ZBLAN para la primera ventana. Comparación entre amplificadores:

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on el receptodo sería el r ASE. La res batidos o cas cohereco E1) y se ón homodinaa potencia

leva un térmrincipio, arbiinos de ruid

nos en (i) bado entre el A

plificadores,términos de

plificadores odo shot, la aproduciéndoerada.

de batido ena salida del . El término a.

enerado a la

PASE = 2

el factor de eda B0) el an

óptica de ruid

or, se podríruido cuánticalidad es quinterferenciantes: si llegmezcla en

a) o ligeramrecibida no

mino en trario) y que

do ya no sonatido entre laASE y el prop

la varianzaebidos a ruid

obtenemos, aparición de ose un batid

tre señal y Aamplificadosp-sp pued

a salida de u

2(G-1)nsp hν

emisión espocho de band

do debida a

a pensar quco debido aue se trata das que se prga señal a el detector

mente difereo es simplem

e da lugar an sólo los dea señal y el Apio ruido cuá

a de la intedo shot y ruid

además denuevas frec

do que repe

ASE (sig-spor (van con Ge reducirse

un amplificad

. ∆νop

ontánea, G eda óptico de

l ASE se pu

ue el único a la potenciae un fenómeroducen al huna determcon otra se

ente (deteccmente P1+

donde a un batidoe ruido cuánASE (ii) batántico.

ensidad recido térmico:

e un aumencuencias óp

ercutirá en n

p) y entre ASG2), incluso usando filtr

dor EDFA se

es la ganancl amplificado

ede escribir

término quea de emisióneno más comhacer interfeminada longeñal de longción heterodP2 sino la

θ es el desfentre las sentico y ruidoido entre AS

bida en el

nto en la popticas, que vnuevas oscil

SE y ASE (spor encima

ros ópticos q

e puede calc

cia del amplor.

como:

e debería sn espontánemplejo y tienerir dos ondaitud de ond

gitud de onddina) (campresultante d

fase entre loeñales. Por o térmico sinSE y el prop

detector só

otencia, y pvan a juntarsaciones de

sp-sp) son lode los ruido

que limiten s

cular como:

ificador y ∆ν

er ea ne as da da po de

os lo

no pio

ólo

or se la

os os su

νop

Fig Parfigu

Trafigu

En ya 980efetrabdB.

Pol La en obs Lasbirrpola Parestecircelíppola

gura de ruid

ra cuantificaura de ruido,

abajando conura de ruido,

el mejor de que se com

0 nm la figuctivo, esto ebajando a m. Por lo tanto

larización e

ganancia de1993, M.G

servado que

s fibras perefringencia arización pu

ra tramos coe caso, los

culares o elípptica. De cuaarizador que

do:

ar la pérdida, que se defi

n las expres, esto es, la

los casos lamporta como

ra de ruido es, nsp tiend

muy altas poto podemos c

en los EDFA

e un EDFA . Taylor ind el funciona

erfectas no residual se

ueden variar

ortos de fibrs modos prpticos; que calquier modoe se compor

a de SNR qine como:

siones utilizapérdida en S

a figura de ro un láser dees bastantee a la unidatencias de bconocer cuá

A:

se considerdicó que enmiento depe

existen. Lintroduce da lo largo d

ra se suponeropios (eigecorrespondeo, debemos rta como un

que se prod

adas anterioSNR en el a

ruido es de 3e 3 niveles. e menor, ya ad. Tambiénbombeo por nto vale nsp:

raba indepen un enlace endía del est

Las fibras murante el proe la fibra.

e que la birrnmodes) de

en a una fibrtener claro retardador h

duce en un

ormente, se mplificador e

3 dB, y en ESi se utilizaque el esqu mejora la fel mismo mo: NF/2.

ndiente de lde 3100 k

tado de pola

monomodo oceso de fa

refringencia e polarizacira con birrefque una fibr

heterogéneo

amplificado

puede demes:

EDFAs es baan láseres duema de bomfigura de ruidotivo. Valore

la polarizacikm con 69 arización de

son birrefrbricación y

residual es ón pueden ringencia linra torcida eso [4].

r se utiliza

mostrar que

astante mayde bombeo dmbeo es mádo en láserees típicos: 4

ión hasta quEDFA, habla señal.

ringentes. Llos modos d

uniforme. Eser lineale

neal, circulars un elemen

la

la

or de ás es -8

ue bía

La de

En es, r o to

La

La un mis Es de exe

- - -

-

A pbid155venestestasobmá Sum

gran ventaj

auténtica grancho de ba

smo tiempo u

precisamenmultiplexac

ento de múlt

acumulacaparición inhomogemanera)no se pudegrada l

principios dedireccional d50 nm (tercntana). Posttrecha, carablecimiento

bre enlaces s adelante,

mario de ca

Frecnm)nece

Baja Gan Baja Máx Gan Vari Lon

para Núm Lon Ruid

ja:

ran ventaja anda óptico un número r

nte la existención (sin elloiples compli

ción de la disde fenómen

eneidad de l

ueden poneras propieda

e los 90 comde banda a

cera ventanateriormente, racterizado o de comunpunto a punen el aparta

aracterística

cuencia de o). Para el fuesarios otrosa figura de runancia entre a sensibilidaxima potencinancia interniación de la gitud de fibra los de banmero de lásegitud de onddo predomin

de los ampsuficientem

relativament

ncia de los Eos no sería caciones. E

spersión cronos no lineaa ganancia

r filtros óptiades del amp

menzó a utilincha, realiza) y el otro

a mediadopor una sicaciones binto de gran

ado 2.5.

as típicas d

operación: buncionamiens dopantes. uido (típicam15-45 dB

ad al estado ia de salida:

na: 25 - 50 dganancia: +ra dopada: 1da L

eres de bomda de bombenante: ASE

Bandas d

lificadores ómente grandete elevado d

EDFA lo queviable hace

ntre ellas po

omática (necles y especí(cada longit

cos tan fácplificador.

zarse lo quezando una deo sentido deos de los 9separación idireccionalelongitud. La

de los EDFA

bandas C y Lnto en band

mente entre

de polarizac 14 - 25 dBmB /- 0,5 dB 10 - 60 m pa

beo: 1 - 6 eo: 980 nm o

e transmisió

ópticos es qe como parae longitudes

e ha catapuer sistemas odemos citar

cesidad de coíficamente etud de onda

cilmente, lo

e se conocee las comune transmisió0 se desarreducida e

es 2x2 y 4x4a situación a

As comercia

L (aproximada S (por d

3 y 6 dB)

ción de la luzm

ara EDFAs d

o 1480 nm

ón óptica

ue su ganaa introducir ys de onda: W

ultado este nWDM), aun

r:

ompensarlan sistemas W se amplifica

que aumen

e como transnicaciones eón a 1310 rolló el WD

entre canale4 a 2,5 Gbitactual apare

ales:

damente dedebajo de 1

z de entrada

de banda C

ncia preseny amplificar

WDM.

nuevo métodnque no es

). WDM a de diferen

nta el ruido

smisión WDn la región dnm (segund

DM de bandes y por t/s y 1550 nece expuest

e 1530 a 160480 nm) so

a

y 50 - 300

ta al

do stá

te

y

DM de da da el m

ta,

05 on

m

2.3

Con

Con

. Configura

nfiguracion

nfiguración

aciones

nes general

n detallada d

les:

de un EDFAA tamaño coompacto (Sumitomo Elecctric Industrie

es)

Esp

pecificacion

Especificacio

Especifica

nes:

ones de un ED

aciones de un

DFA banda C (

n DFA AGC de

(control analó

e alta velocida

gico), de Sum

ad, de Sumitom

mitomo Electric

mo Electric In

c Industries

dustries

2.4 La de carcarcomamam VarUnofasecuaASconcon Un tiemconsigu

Se altade

. Evaluació

evaluación dentrada y

racterizaciónracterizaciónmo se ha dplificada (Aplificador y p

rios métodoo de los mée. También

al es un métE sea medid

n la extinciónn conmutado

método mumpo como snvencional duiente) es el

utilizan tresa y fácil paraalta potencia

ón de un ED

de un EDFApotencia de

n de un EDn. Una de ladicho en epASE). La ASpuede deter

os para solutodos discrimexiste una ttodo atractivda directamn en el domiores acústico

uy sencillo dseñal de en

de fibra ópticl descrito en

formas de sa medir, (1a)a (1b) y puls

DFA

A requiere me bombeo dFA es a ve

as dificultadígrafes anteSE se sumriorar la prec

cionar este mina la señatécnica conovo para medente. Existeinio del tiemo-ópticos.

de caracterizntrada, y emca (véase s

n 2004 por C

señal de ent), pulsos corsos largos co

medidas de ladiferentes. Eeces complies de la ca

eriores, la pma con la cisión de las

problema hal de ruido mocida como edir ganancia e, asimismo,

mpo, la cual u

zar un EDFmpleando eq

istema expeCamas-Anzu

trada: pulsosrtos colocadon frecuenci

a ganancia pEn la literatcada, existi

aracterizaciópresencia deseñal amplmedidas de

han sido promediante unextinción enespectral p

, una versióutiliza un lás

FA utilizandouipamiento

erimental eseto et al [5].

s cortos de pos sobre unia de repetic

para un rangtura encontrendo variosn de un ame la emisiónificada en

e la amplifica

opuestos enna detecciónn el dominio uesto que pn modificad

ser sintoniza

o pulsos encomún de u

squematizad

potencia resa señal de o

ción muy baj

go de señaleramos que s métodos dmplificador en espontánela salida d

ación.

n la literaturn sensible a del tiempo,

permite que a relacionad

able modulad

n función dun laboratoro en la figu

spectivamenonda continua (1c).

es la

de es, ea del

ra. la la la

da do

del rio ra

te ua

Losbajaondaltade

s pulsos cortas, los pulsda continua as potenciasbajas poten

Comportde 150 μW

tos de 150 nsos cortos d

son útiles ps, y con los pcias, como l

tamiento de loW, potencia d

ns dan informde baja potepara medir lapulsos largola amplificac

os pulsos largoe bombeo de

mación acerencia de 15a amplificac

os de 5 ms pción de seña

os al pasar a t10 mW y una

rca de la am0 ns coloca

ción de señapodemos meal de altas po

través de un Efrecuencia de

plificación pados sobre ales de ondaedir la ampliotencias.

EDFA. Potence repetición de

para potenciauna señal da continua dificación tan

ia de entrada e 10 Hz.

as de de to

Despar

El e

Los

sde hace unra la caracte

esquema de

s resultados

nos años, seerización de

el sistema ex

obtenibles s

Ganancia

e viene come los EDFA

xperimental e

son:

a frente a seña

mercializandoen el labora

es el siguien

al para varias

o por OptoSatorio [6].

nte:

potencias de

ci un equipo

bombas

o instrumenttal

Ganan(G

Potenc

Potenciaacoplam

ncia frente a pGradiente de ga

ia ASE frente

a de salida iento de salid

potencia de boanancia = 5.5

a potencia se

frente a poa a una pérdid

omba para var6dB/mW, Efic

eñal para vario

otencia de bda intra-cavida

rios niveles deciencia de gan

os valores de

bombeo paraad de -12 dB

e señal de entnania 2dB/mW

potencia de b

a diversos p

trada W)

bomba

porcentajes dde

OtrETSasí conde modon

ro sistema sS – EDFA T

como las nexiones de

operación, dular tambiénde sea pos

sencillo paraTraining Sys

característentrada y stales como

én facilita eible.

Ben

a la realizacitem”, diseñaicas de tal

salida adecuo operacionel estudio de

nchmark ETS

ón de práctado para moles bloquesadas para ses co- y co

e las caracte

S – EDFA Tra

icas sobre Eostrar los blos. Todos loser configuraontra-direccerísticas de

aining Syste

EDFAs es eoques de un

os bloques adas en difecionales. Es

los bloques

em

el “Benchman EDFA típicdisponen drentes modote dispositivs individuale

ark co de os vo es

24

2.5. Evolución de los sistemas de transmisión óptica con EDFA: solitones y sistemas DWDM. El mercado de los EDFAs Como se ha comentado en la introducción histórica, los amplificadores de fibra óptica (y en particular los de fibra dopada con lantánidos) se desarrollaron para tratar de sustituir los repetidores eléctricos por repetidores ópticos en las redes de comunicaciones por fibra óptica. En un repetidor se introduce la señal que se ha debilitado, debido a la atenuación experimentada en su propagación por la red de fibra, para volver a recuperar la potencia que tenía al comienzo del recorrido. Por tanto, el amplificador opera en régimen de baja señal, en el cual se consigue la ganancia suficiente (típicamente entre 30 y 40 dB) para que la señal amplificada pueda seguir propagándose a lo largo de alrededor de medio centenar de kilómetros, antes de necesitar otro repetidor. Estos repetidores, que son transparentes al tipo de codificación, se usan tanto en redes digitales (en telefonía, transmisión de datos, transmisión de vídeo digital, etc.) como en redes analógicas (fundamentalmente para transmisión de señales de audio y vídeo analógicos). Su uso, de gran utilidad en comunicaciones a larga distancia, es vital en el caso de cables submarinos, debido a su simplicidad y buenas prestaciones. Para ilustrar los resultados que se obtienen, cuando se utilizan amplificadores de fibra dopada con tierras raras, se dan a continuación dos ejemplos. El primero se refiere a un experimento de laboratorio. Utilizando varios carretes con fibra óptica enrollada, unidos por amplificadores de erbio, se ha llegado a conseguir la propagación de una señal de 2.5 Gb/s a lo largo de 21000 km. El segundo ejemplo se refiere a pruebas en una instalación de red de fibra, llevadas a cabo por las empresas AT&T y KDD, que consiguieron propagar una señal de 5 Gb/s, a lo largo de 9000 km, utilizando 274 amplificadores de erbio, situados a una distancia media de 33 km. Estos ejemplos evidencian que los citados amplificadores permiten cubrir perfectamente las distancias necesarias en nuestro planeta. En las redes de fibra, no solamente se necesitan amplificadores ópticos para ser usados como repetidores, sino también para otras finalidades. Por ejemplo, cuando se llega a una ramificación en la red, la potencia en cada rama puede quedar considerablemente reducida. Este problema puede solventarse poniendo un repetidor en cada rama, o bien poniendo un amplificador óptico antes de la ramificación, que eleve la potencia de la señal al nivel necesario para que la potencia después de la ramificación sea suficiente. Es evidente que se ahorran dispositivos utilizando esta última solución. Por otra parte, en los cables submarinos se hace preciso minimizar el número de repetidores (por razones evidentes) lo que puede llevarse a cabo utilizando amplificadores de potencia antes del extremo de entrada de la señal al cable. En concreto, los amplificadores de erbio son capaces de conseguir señales amplificadas de varios vatios de potencia, con la potencia de bombeo adecuada. A estos niveles de potencia hay que tener en cuenta que los efectos no lineales que se producen en las fibras pueden perturbar a las señales que se propagan, por lo que es preciso estudiar cuidadosamente el valor máximo de potencia que cada tipo de fibra permite. Otra ventaja importante de los amplificadores que estamos discutiendo se basa en que la colocación de un amplificador óptico justo antes de un detector de señal, produce un efecto de mejora de la sensibilidad del detector, lo que permite alargar la distancia que va desde éste hasta el último repetidor. En estas condiciones el amplificador óptico actúa como preamplificador del detector. Los preamplificadores ópticos (colocados antes del detector) tienen la ventaja de producir mucho menos ruido que los preamplificadores electrónicos (colocados después del detector) para las altas frecuencias que se utilizan en comunicaciones ópticas.

Comse (amel ela pdistfuede sablos recañovalo En infola t Sol La comdeslinemaquecomdebSe se meen red Mu La mistran

En sistdist(Coprim

mo ilustraciópuede decir

mbos ópticosesquema anpotencia detancia que pnte de alime500 km. Es

bido, el fenópulsos rep

corrido, lo quos se ha hecores inferior

este momeormación, aptransmisión

litones

alternativa dmponentes splazamientoeal. De estantiene a lo le aumenta mpensar lasbajo del umbha llevado ahan obteniddiante pulsolaboratorio real la prop

ultiplexación

alternativa sma fibra sensmisión por

WDM se ditema DWDMtancia, DWDoarse Wavemeros se uti

ón cuantitatir que combs) se puede terior interca

e bombeo dpuede recorentación de ste tipo de meno de dis

presentativosue limita la cho un proges al ps/km·

ento, la únicaparte del recn mediante s

de los solitonespectrales

o de valor a manera seargo del recconsiderable

s pérdidas pbral, es necea cabo muco todavía re

os dispersivola propagac

pagación de

n en longitu

de multiplexñales de disr el número

stinguen típM (Dense WDM de larga elength Divislizan EDFAs

iva de la utiinando un aalargar la dialamos una

desde el exrrer la señal la fuente demontaje es

spersión cros de los difcapacidad dreso importa·nm que son

a alternativacurso a la msolitones.

nes consistes del pulopuesto, que consiguen

corrido (siememente la cpor atenuacesario colocaho trabajo s

esultados esos. Para ilus

ción de señaseñales de

ud de onda

xación en lostintas longitde longitude

Con

icamente cuWavelength distancia, y

ision Multipls mientras q

lidad de lasamplificador istancia sin rfibra dopad

xtremo iniciasin necesit

e bombeo dmuy útil en

mática que pferentes bitsde transmisiante en la ren muy difícile

a para aumemultiplexaci

e en compenso, originaue puede on pulsos (lla

mpre que la pcapacidad dción, que llear amplificad

sobre la teorspectacularestrar esto, seales de 10 G40 Gb/s a d

(WDM)

ongitud de tudes de ones de onda e

ncepto de WD

uatro familiaDivision M

y DWDM melexing). La ue el sistem

dos últimasde potencia

repetidores da con tierra al del recorrar dispositivel amplificadn cables supresentan las del mensón de informeducción dees de mejora

entar la capaión en long

nsar el desplado por laobtenerse gamados solpotencia seade transmisiegarían a ddores ópticoría y tecnoloes, en compae puede dec

Gb/s a lo largistancias de

onda consisda, lo que mempleadas.

DM

s de sistemaMultiplexing),etropolitano)

diferencia ma CWDW no

s aplicacionea con un prhasta unos rara a la qu

rido (bombevos electróndor) pasa a bmarinos. C

as fibras óptiaje se ensamación. A lo la dispersió

ar.

acidad de trgitud de ond

lazamiento qa dispersióracias al efitones) cuyaa superior a ón de infor

disminuir la os a lo largo ogía de solitoaración con cir que se hgo de 1.000

e 4.000 km.

ste en propmultiplica la

as, tres pert, (DWDM d y una al sisprincipal eso los requie

es discutidareamplificad300 km. Si eue se le enveo remoto) icos (como ser del orde

Como es bieicas hace quanchen en o largo de loón, llegando

ransmisión dda (WDM), e

que sufren laón, con ufecto Kerr na anchura sun umbral) mación. Papotencia pdel recorrid

ones, pero nlos obtenidoa conseguid

0.000 km y e

agar por uncapacidad d

tenecientes de ultra largstema CWDs que en lore.

as, or en vía

la la

en en ue el

os a

de es

as un no se lo ra or o.

no os do en

na de

al ga M os

Sisvídede unade de de velo

Es sist

Evo LasGb400segpor La clav

-

-

-

stemas DWDeo bajo dembanda. La

a forma ecomultiplexoretal modo questos canalocidades y f

decir, DWDtema de fibra

olución de sist

s redes DWDit/s (un total0 Gbit/s), la gundo. A drtadoras ópti

revolución dve de tres tip

La capacestable y El ancho completaLa transpmodulaciósimultáne

WDM. La intromanda o apsolución óp

onómica la ces, DWDM cue pueden sles, a distintformatos: SD

M puede mua óptica que

temas de tran

DM futuras s de 200 Gbcapacidad

diferencia deicas viajan p

de los sistepos de tecnoidad que poprecisa conde banda demente duran

parencia de ón y su ha

eamente.

oducción delicaciones mtima consist

capacidad decombina muser amplificata longitud dDH/SONET,

Modelo de t

ultiplexar vae utiliza luz c

smisión óptic

se espera quit/s), ó 40 caequivalenteel sistema por la fibra co

mas DWDMología:

oseen los dion un ancho de la fibra óptnte mucho tilos amplifica

abilidad para

e nuevos semultimedia rete en utilizae transporte

ultitud de canados y transde onda, puIP, ATM, et

trasporte (ban

rias señalescoherente lás

ca y despliegu

ue transportanales OC-1 a unos 90WDM conv

on separacio

M no hubiese

odos láseresde línea espetica (varios Tempo. adores óptica amplificar

ervicios de vequiere una

ar DWDM, qe de las rednales ópticosmitidos simuede transmtc.

nda ancha)

s TDM (Timeser) sobre la

ue comercial a

ten 80 canal192/STM-64.000 volúmevencional, eones inferior

e sido posib

s de emitir luectral muy eTHz), el cua

cos de fibra r de forma

valor añadida gran cantidque permite es existente

os sobre unamultáneamenmitir señales

e División Ma misma fibr

apoyado en los

es OC-48/S de 10 Gbit/enes de encen este cares a 1 nm.

ble sin las c

uz a una longstrecho.

al no ha sido

(EDFA) a launiforme va

do tales comdad de anchaumentar d

es. Por meda misma fibrnte. Cada un

de diferente

ultiplexing, ura.

s mismos [7].

STM-16 de 2/s (un total dciclopedia pso todas la

característica

gitud de ond

aprovechad

as señales darios canale

mo ho de dio ra, no es

un

2,5 de or as

as

da

do

de es

En perhayde máde longParconespconConcienmej LosdemcamDWaltaéxitaum La de mú(de La intrserarqmuestaconcapanidem

los sistemarmiten la amy que utilizarlos amplificas usados deplanaridad dgitudes de ora evitar estncentracionepectrales, rentrolar de fon estos méton longitudesjores perspe

s rápidos avmanda de smbios susta

WDM se estáa velocidad hto alcanzadmento espec

primera gencapacidad

ltiples longitel orden de 1

segunda geroduce protervicio propouitecturas dltiservicio pras mejoras

nvencionalespacidad, cosllos metropomultiplexan a

s DWDM, lomplificación s

r longitudes adores. En eentro de la fde la curva donda puedano se han de

es de alumdes de Bragrma dinámicodos se hans de onda y ectivas que l

vances produservicios de anciales en á expandiendhacia las redo por las s

ctacular en la

neración de de las red

tudes de on6) y la prote

eneración deección de anrcionen ser

de red que erotegidos, tas son enos, la segunste, escalabolitanos se antes de ser

W

os amplificadsimultanea dde onda que

el caso de lofamilia de ade ganancian alcanzar pesarrollado v

minio en el gg o filtros aca la potencn conseguido

parece quela de propag

ucidos en DWalta velocidlas arquitecdo progresivdes metroposoluciones Da capacidad

redes WDMdes SDH/Sda en una m

ección se rea

e redes metrnillo y OADMvicios basa

emplean DWales como Gormes en da generacbilidad y gerealiza de fr conmutada

WDM. Multiplex

dores ópticoe todas las e se encuen

os amplificadamplificadore espectral h

potencias muvarios métodnúcleo de

activos (por cia de salidao buenos re

e, por el momgación de so

WDM en losdad y gran cturas de lavamente desolitanas y de DWDM de ld de las rede

M surgió paraONET, y cmisma fibra.alizaba en la

ropolitanas DMs estáticos,

dos en lonWDM de segGigabit Ether

comparacición de redestión de reforma centraas/enrutadas

xación en long

s juegan unseñales mu

ntren dentro dores dopades dopados ace que las uy diferentesdos de aplan

las fibras ejemplo filtr

a de las distsultados conmento, la alolitones.

s últimos añancho de b

as redes ópsde el núcleacceso. Y t

argo alcances ópticas de

a aliviar el pconsistía sim. El número as capas 2 ó

DWDM dobla permitiendogitud de onunda generrnet, ESCONión con laes posee lied. La conmalizada y las de forma in

gitud de onda

papel impoltiplexadas. del espectroos con erbiocon tierras señales de s, lo que nonamiento: utdopadas, u

ros acústico-intas longitun multiplexaternativa de

os, junto cobanda, estánpticas. Así, o de las redtodo ello proce que han e transporte.

problema demplemente de canales

ó 3.

a el númeroo que los prnda. Adicionación soporN y SDH/SOas redes imitaciones mutación ens longitudesndividual.

a

ortante porquNaturalmen

o de gananco (que son loraras) la fallas diferente

o es deseabltilizando altausando filtro-ópticos) pa

udes de ondación de hase WDM ofrec

on la crecienn provocandla tecnolog

des ópticas dovocado por

permitido u.

l agotamienen combin era pequeñ

o de canalesoveedores dnalmente, lartan interfaceONET. Si bie

SDH/SONEen cuanto

ntre múltiples de onda s

ue te

cia os ta es e. as os ra a.

sta ce

te do ía de el

un

to ar ño

e de as es en ET

a es se

Fingesvennúmquejuntdiná Pap DesespenrCOlos Las

La soluene El m El daltoeurmil kilómisun ampue

almente, lastión dinámintajas signifmero de cane se realiza to con tarjeámica de lon

pel de los E

sde el puntopera que antrutamiento,

O2 asociadassistemas “to

s ventajas e

investigacióuciones comergética de l

mercado de

dominio de lo valor añadros, la fibra ó

euros el kómetro de csmo metraje

mercado plificación óede haberse

as redes ópca de las loficativas resnales es ma

sobre cadatas de interngitudes de

EDFA en los

o de vista mte el incremela conversió mayores quodo óptico”,

inconvenien

ón en los mo EDFA as redes fot

e los EDFA

la tecnologíadido del prodóptica dopadilo. Esta fib

cable óptico de fibra ammillonario.

óptica girabae convertido

pticas de teongitudes dspecto a la ayor y existea canal ópticrfaz de múltonda en el d

s sistemas “

medioambienento futuro dón O/E/O vaue todo el trque conllev

ntes de amb

próximos 1o ROADM

tónicas.

a de fabricacducto. Mientda con erbiobra también

común salmplificadora v

En 2001 sa en torno aen 4 mil mill

ercera genee onda dire

segunda ge una monitoco. Por medtiples velociddominio ópti

“Todo óptic

ntal, el procde los nodosa a necesitaráfico aéreoan procesad

os sistemas

0 años deb, que incre

ción de la fibtras un kilo

o vale un miles mucho

le por alredvale alrededse estimab

a los 3 mil mlones de eur

eración se ectamente egeneración orización dedio de láserdades, es pico de una fo

co” vs “Opt

cesado elécts FTTx y la

ar mucha enactual. La a

do óptico no

s se recogen

be ir en laementen la

bra óptica esde cuarzo c

llón de vecemás cara q

dedor de 20dor de 8 mil a que el

millones de ros.

caracterizanen el domini

de redes. e prestacioneres sintonizaposible realizorma rápida

to-Electróni

trico es no snecesidad d

nergía, con alternativa slineal y EDF

n en el cuadr

a dirección flexibilidad

s importantecuesta alred

es más y llegque la conv

0 euros, mieeuros. Se trsector de euros. Hoy

n por ofreco óptico, coAsimismo, es sofisticadables y filtrozar la gestióy eficiente.

ica”

sostenible: sde equipos demisiones d

sostenible soFAs.

ro siguiente:

de encontr y eficienc

e en razón ddedor de 0,0ga a costar 7vencional. Uentras que rata, pues, daparatos ddía esta cif

er on el

da os, ón

se de de on

:

rar cia

del 07 70 Un el

de de fra

3.

La pláshazun ley

El micfibrsum Exisolo

3.1 Fiblas comde de me Algdeftan Parrefrdopcomdec

FABRICAC

fibra ópticasticos, por ez de luz queángulo de rde Snell. La

núcleo centcrones ó 0,0ra común). ministrar aisl

sten varios o algunos de suscept transpa

manera compat

índice r abunda

. Tipos de

bra de vidrifibras son

mpuesta de vidrio de sílvidrio son tálicos.

unas de lasformación poto en la regi

ra producir racción (IORpante. Estosmo GeO2, crecer el IOR

CIÓN DE FI

a es un hilel que se eneda completaeflexión pora fuente de l

tral, que es 035 mm (enLa capa e

lamiento ópt

materiales qe ellos reúnetibilidad a la rencia a un

a eficiente. ibilidad físicefractivo pancia y bajo c

e fibra

o La mayor sílice (SiOsílice pura (ice, fibra defabricadas

s propiedadeor altas temón visible co

dos materiaR) entre núcs dopantes ló P2O5 incr

R.

BRA ÓPTIC

o muy finovían pulsosamente confr encima deluz puede se

por donde n el caso de xterna de ltico, posee u

que puedenen las caracproducción

na longitud

ca de los mra el núcleo coste.

ría de los vidO2) o sus (núcleo de ve sílice vítreapor la fusió

es buscadasmperaturas, omo infrarroj

ales diferencleo y cubieo podemos rementan el

CA

o de materiade luz que

finado y se p ángulo lími

er láser o un

transita la la fibra de ela fibra, quun espesor m

ser utilizadcterísticas es

en forma dede onda pa

materiales quy la envoltu

drios transpmezclas co

vidrio y cubiea o fibra tipoón de mezc

s para las fibbuena duraja que son d

tes y con prta de una fclasificar en IOR, y do

al transparerepresentanpropaga porte de reflexi LED.

luz, tiene uerbio) y 9 mice envuelve medio de 12

os en la fabspeciales que fibras delgarticular par

ue tengan pra o claddin

parentes ópton otros óxerta de vidrioo SCS (silicacla de óxido

bras de vidrbilidad químde interés en

pequeñas dfibra, basta n dos grupopantes que,

ente, vidrio n los datos ar el núcleo dión total, en

un diámetro crones ó 0,0

al núcleo 25 micrones,

bricación dee se requieradas, flexiblra poder gu

pequeñas dg.

ticos con quxidos. La fibo) es conocia clad silica)os, sulfuros

io son su remica, y alta n los sistema

diferencias dagregar a ls básicos: d, como F ó

o materialea transmitir. de la fibra co

función de

de entre 3009 mm (en

y sirve pa ó 0,125 mm

la fibra, peren: les y largas.uiar la luz d

diferencias d

ue se fabricabra de vidrda como fib). Otras fibrao seleniuro

esistencia a transparencas ópticos.

de índices da sílice algú

dopantes quB2O3, hace

es El on la

,5 la ra

m.

ro

de

de

an rio ra as os

la cia

de ún e,

en

Fibencbajafluola tmáprininteel v'ZBZBLlogel c Deslas se funmáátobremucon FiblineLasfósfposcalc Deslongel p Lasaho

bras de vidrcontrado quas para long

oruro perteneabla periódis investigac

ncipalmenteerés desde svidrio mezcla

BLAN' y que LAN es un mrar un índice

cladding de Z

safortunadacondicionesforme el viddido, en un s fluido. Enmos se mu

eves periodoeven más l

ndiciones de

bra de vidrieales, es des fibras de foro, arsénicsible incorpcohaluro.

sde que segitudes de o

potencial de

s propiedadeora se recog

Influen

rio haluro. e el vidrio gitudes de oecen a la famca (F, Cl, Brción se enc, el tetrafluosu descubrima de óxidos resulta cie

material altae refractivo bZHBLAN, su

mente, las fs normales ddrio. La razó

proceso conn los fundideven lo sufios de tiemplentamente

e micrograve

ios calcogee gran aplica

vidrio calcoco, antimonorar compo

descubrió ondas que losus aplicaci

es físicas gegen en la tab

ncia del dopa

El segundo fluorado exonda que vamilia generar, I). Entre locuentran lo

oruro de circmiento por Pde zirconio,

entos de vecamente desebajo. Cuandusceptible de

fibras de vidde gravedadn es que la nocido comodos más fluicientementepo. En fundy es más

edad, los fun

enuro. Es uación en fabogenuro coio y germa

onentes hal

que los vidos vidrios deiones.

enerales debla siguiente

ante en el índ

tipo de vidrxhibe pérdidan en el ran

al de los vidros materialess vidrios d

conio, ZrF4. OPoulain y Luc

bario, lantaces más tra

eable para fodo el ZrF4 ese producir un

drio de fluord. Los fundidgravedad p

o dilución deidos, como e rápido padidos más edifícil que d

ndidos han d

un tipo de bricación de ntienen azu

anio, como euro para c

drios calcoge sílice y que

e los tipos d:

dice de refrac

rio más utilizdas de transngo de 0.2 rios haluro qs de este tipe fluoruros Otro materiacas, en la Uano, sodio y ansparente qormar el núcs reemplazadna atenuació

ruro son mudos tienden produce la coe corte en el

los alteradra alcanzar espesos y vden lugar ae ser más v

vidrio que, switches ó

ufre, selenioelementos aconducir a

enuro transe los vidrios

e fibra de v

cción

zado es el hsmisión extra 0.8 μm. Lue forman e

po que han sde metale

al que ha reniversidad daluminio, co

que el vidriocleo de la fibdo por el Haón de 0.001

y difíciles da cristalizar onvección ol que el fund

dos por la garreglos ge

viscosos, loa patrones rviscosos que

por sus propticos y lás

o o teluro cadicionales.

la formació

smiten en es fluoruro, se

vidrio consid

haluro. Se hremadamenLos vidrios del grupo VII dsido objeto d

es pesados ecibido muchde Rennes, eonocido como de sílice [8bra de vidrioaF4 se obtien

dB/km.

e producir eantes de qu mezcla en

dido se vuelvgravedad, loeométricos eos átomos sregulares. E

e en la Tierra

opiedades neres de fibrcomo base Asimismo, e

ón de vidrio

l IR mayoree ha ampliad

derados has

ha te

de de de

y ho es

mo 8]. o y ne

en ue el

ve os en se En a.

no ra.

y es os

es do

sta

TraConCoeMódDenÍndidn/dIntePérPér Fiby cuen de de anc(diáinstproinst Lasgradel exh Com(PMper Un se

nsición vítreanductividad téeficiente de edulo de Younnsidad, g/cm3

ice de refraccdT, 10-5 ºC-1 (ervalo de tranrdidas a 2.94 rdidas a 10.6

bras ópticasubierta plástespacios dedispositivos0,15-0,2 dB

cho de banámetros del talación sen

oducen son talación en p

s dos principadiente de ín

índice de rhiben índice

mo componMMA) de mrfluorados co

problema dhan hecho g

Progresos e

Propiedad

a o punto de férmica, W/m ºxpansión térmg, GPa

3 ción (λ, μm) (λ, μm) smisión de laμm, dB/m μm, dB/m

s de plástictica. Constit

e distancias , automóvile

B/m a 650 nmnda reducidnúcleo del

ncillos y unmuy bajas cparedes y lu

pales tipos dndice o gradrefracción cde refracció

nentes de lamuy alta puromo cladding

de las POF vgrandes prog

en la reducció

fusión, ºC ºC mica, 10-6 ºC-

a fibra, μm

co (POF, platuyen una alcortas (hast

es, redes en m (se suele do como corden de 1

na mayor rocon radios dgares estrec

de FOP sonded index (Gcrecientes deón que decre

as FOP se sreza, como g.

viene siendogresos. Véa

ón de la atenu

Síli

1171.3

1 0.5702.2

1.455 (+1.2 (

0.24-≈80NA

astic optical lternativa deta 100 m): eel hogar, etemplear com

consecuencimm), pero

obustez. Code curvaturachos.

n de salto dGI POF) Las

el core hacecen del cor

suelen utiliznúcleos; y

o la atenuacse figura sig

ación en las P

ce HZ

75 38 55 .0 20 (0.70) 1.491.06) -1-2.0 000 A

fiber). Conse bajo coste n aplicaciontc. Se caractmo transmisia de su gofrecen comomo ejempla de hasta 2

e índice ó sfibras de SIia el claddin

re hacia el cl

zar poliestirey metacrilato

ión, aunqueguiente:

POF a lo largo

Vídrio HMFG ZBLAN

265 0.628 17.2 58.3 4.33

99 (0.589) .5 (1.06)

0.25-4.0 0.08 NA

tan de núclea la fibra óp

nes médicasterizan por u

sor un LED rgran apertumo ventajas lo, las pérd25 mm, lo q

step index ( POF preseng, mientrasladding.

eno o polimeo de metilo

desde 1965

o de los último

CalcogenurAsGeSeTe

245 0.2 15

21.5 4.88

2.9 (10.6)+10 (10.6)

4-11 5 2

eo de plásticptica de vidr, en el interiunas pérdidarojo) y por uura numéric

un manejo didas que sque facilita s

SI POF) y dentan cambios las GI PO

etilmetacrila o polímero

5 hasta aho

os 40 años

roe

co rio or as un ca e

se su

de os

OF

ato os

ra

Es tende a 1PF

Lucel mGb/spoli

Vistperfde í Fibvidr Fiblantconamintefibe

sabido que sión C-H. SF, ha sido p

1300 nm. Lafue comerci

cina® fue disemismo espects. El diámetroiméricas hace

ta transversafluorada (PF);índice (GI MMF

bras ópticasrio con cubie

bras de vidtánidos (Er,

n nuevas proplificación, a

eresante es er) con aplica

los polímeroin embargo

posible cons primera GI ializada por

eñada como utro ancho de o del núcleo,

en que Lucina®

l de varios ti; con recubrimF) y fibra óptic

s de vidrio erta de plást

drio activasYb, Nd…) d

opiedades óatenuación la fibra óp

ación en red

os alifáticos, por sustitu

seguir una GPOF PF fueAsahi Glass

na POF GI. Estransmisión qrelativamente

® sea resisten

ipos de fibra miento plásticca monomodo

y plásticotico.

s. Son las qdentro de unópticas y may retardació

ptica de dodes pasivas

poseen pérción en los

GI POF perfle fabricada es Co, Ltd con

s muy transpaque la fibra de grande y la

nte a la ruptura

óptica: SI P

co (PCS); fibrao (SMF) [10].

(PCS, plasti

que resultann vidrio normagnéticas quón de fase soble cubiert

(PON), con

rdidas de abmismos de uorada (PF)en 1994 [9].n el nombre

arente a la luzde sílice y velas característia y pueda ser

POF y PMMA;a óptica de vi

tic clad silica

n de la incomal y dan coue permitensobre la luzta Er/Yb (Dla geometría

bsorción altaátomos de ) de muy ba. En el 2000de Lucina®.

z entre 650 y 1locidades de cas mecánicacurvada.

; GI POF) y Pdrio multimod

a). Constan

orporación domo resultad desarrollar . Un tipo pa

DCOF, doubla siguiente:

as debida a H por átomo

aja atenuació0, una GI PO.

1300 nm, ofretransmisión d

as de las fibr

PMMA; GI POdo de gradien

de núcleo d

de elementodo un materi

funciones darticularmenle-clad optic

la os ón

OF

ce de as

OF nte

de

os ial de te

cal

3.2

Parpre

El ptetrsólinúcagr

3.2 Ten 3.2 3.2

Estse recdiment

La peqvidrActínd 3.2

Es mécorunid

. Procesos

ra convertir eforma de vid

primer paso racloruro de ido. El objecleo está cregado para

2.1. Fabricac

nemos los si

2.1.1. Métod

2.1.1a. Métod

te fue uno deintroduce un

cubrimiento (mensiones dtre una y otro

desventaja dqueñísimos rios, lo que tualmente, pice (o perfil

2.1.1b. Métod

un método todo de la

rrespondientdos en estad

s de fabrica

la materia pdrio puro; es

en la fabricsilicio o tet

etivo es obtonstituido paumentar e

ción de la p

iguientes mé

dos por fusi

do de la vari

e los primerona varilla de(cladding) y e la varilla o.

de este métdeterioros ocasiona e

por este méescalonado)

do de los do

diseñado pvarilla en tu

tes al núcledo de fusión

ación

prima en fibrstirado de la

ación de la fracloruro detener una vpor sílice cel índice refra

preforma

étodos cono

ión de vidri

illa en tubo (

os métodos e vidrio de aestá formady del tubo

UntubenamesvaLavidtemHa

im

todo consistee impurezalevadas ate

étodo solo s).

os crisoles (d

para evitar eubo. No se o y al recu

n y estirados

ra óptica, sepreforma; y

fibra óptica e germanio varilla de vidon cantidadactivo del nú

ocidos:

io o método

(rod in tube)

usados y sialto índice codo por vidrio son tales q

na varilla de vbo de vidrio

nsamblado sembos vidrios stirado y por aarilla y el tuboa varilla del núdrio del núclemperaturas dea de poners

mpurezas entre

e en que des en la supnuaciones de fabrican f

double crucib

el inconvenutiliza, pue

brimiento, fs subsiguient

e siguen tresy realización

es convertir (en estado adrio, conocides variableúcleo.

o directos

gue siendo omo núcleo con un bajoue prácticam

vidrio o núcleo cladding.

e aumenta laresultan ab

arrastre se obo son normalmúcleo suele teneo y el vidrio e ablandamiene mucho cu

e núcleo y cla

spués del esperficie de del orden defibras óptica

ble o compo

iente de lases, una preffundidos en temente, pa

s pasos: fabde ensayos

especies qualtamente pda como p

es de germ

uno de los men un tubo

o índice de remente no q

eo es colocadEn el extre

a temperaturablandados, sebtiene la fibra mente de 1 m ner 30 mm dedel cladding

nto similares. uidado en n

adding

stirado de laseparación e los 500 a as multimodo

ound melting

s impurezasforma sólidacrisoles se

ra producir l

bricación de s.

uímicas compuro) en vidrreforma cuy

manio que e

más sencilloo que hace defracción. Laueda espac

da dentro del emo de este a y cuando e aplica un deseada. La de longitud. diámetro. El deben tener o introducir

a fibra quedaentre ambo1000 dB/Km

o de salto d

g)

s inherente a. Los vidrioeparados, sola fibra.

la

mo rio yo es

os: de as cio

an os m. de

al os on

Estionenom

Un crisnm200 3.2 La sign La unasupsobinsidep(Méde plas

En comquí

te método pes entre losmbre de mé

problema qsoles para ev). Suele res

0 um).

2.1.2. Fabric

primera emnificativame

deposición a varilla de sperficie frontbre la superide vapor posición delétodo MCVDplasma (Mésma modifie

todos estompuestos voímicas de pa

permite obtes vidrios detodo Selfoc

que presentvitar incremeervarse para

cación de la

presa que unte la atenu

se puede efsubstrato ental de una rficie interiordeposition). l vidrio ya

VD, modified étodo PCVDed chemical

os métodosolátiles de aartida son:

El intcriexproesy f

ener fibras dl núcleo y d

c.

ta este métoentar la atena la fabricac

a preforma p

utilizó la depación, fue la

fectuar por dn rotación (Mvarilla de cr de un tubo

Este últimsea desde chemical va

D, plasma avapor depos

s la deposalta pureza

vidrio fundidterior. El vidriisol exterior.

xterior y la fioducirse fibra

s posible obtenfibras multimo

de perfil gradel recubrim

odo es el dnuación (queción de fibras

por técnica

posición de a empresa C

diferentes foMétodo OVDuarzo (Métoo de vidrio d

mo método exterior, po

vapor deposiactivated chsition).

sición se pen una llam

do del núcleoo fundido delLos dos vid

ibra se obtieas de gran loner fibras mulodo de índice

adual por dmiento. Este

de mantenere puede alcas multimodo

as de depos

vapor, con Corning en 1

ormas: sobreD, outside vaodo VAD, vde cuarzo epuede rec

or medio dition) o desdemical vapo

roduce porma de gas

o se coloca l cladding se rios se unen ne por arras

ongitud. Con eltimodo de sagradual

difusión o ine procedimie

r la total limanzar los 20de gran diám

sición de va

la que se lo970.

e la superficapor depositvapor axial en rotación cibir la enee un quemde dentro, cor deposition

r la descomdetonante.

en el crisol coloca en el en la base

stre. Pueden este método lto de índice

ntercambio dento recibe

mpieza de lo dB/Km a 85metro (más d

apor

ogró disminu

cie externa dtion), sobre deposition) (Método IVD

ergía para mador de gacon una llamn, o PMCVD

mposición dLas especie

de el

os 50 de

uir

de la o

D, la

as ma

VD,

de es

3.2 La conlongllamreqderquesobvaiv

Caddetunacua[11vezfibr

En entvarcerquitate

Lollaencores

3.2

La lugaLa masenrecproquela panula h

2.1.2a. Métod

fabricación n un disposgitudinal, al

ma de un queridas par

rivados haloemador, se cbre la varilla vén en senti

da una de terminada pa reducción al se forma e]. Para un p

z obtenida lara, se retira l

la etapa fintre 1400 y 1rilla de vidrirrado. Durantar del vidrnuación.

os vapores qma y condens

n rotación lateompleta, la vsultante se co

2.1.2b. Métod

deposición ar sobre upreforma pontiene const

ntido axial. cubrimiento oducir difereemadores, spreforma se ular para fachumedad res

do de depos

de la preforsitivo adecutiempo queuemador dera el perfil dogenados (Sconvierten een rotación

ido longitudi

estas caparoporción digradual de

el núcleo) haperfil escalona deposicióna preforma c

nal la preform1600 ºC. Tro firme y li

nte el sintetirio todo ve

químicos se san sobre unaeral. Cuando lvarilla es alejolapsa térmica

do VAD ó de

de las partíuna cara frorosa resulttante la distPara fabricse pueden

entes perfilesu separacióproduce a c

cilitar que ressidual, se ha

sición de vap

rma se efectuado una v se calientae gas detondeseado deSiCl4, GeCl4en los corres

en forma denal, se obtie

as puede sistintas sustperfiles des

asta llegar anado, se ma

n de suficiencilíndrica de

ma se calieas enfriado,ibre de burizado de la

estigio de a

oxidan en ua varilla de síla deposición jada y el tu

amente.

eposición de

ículas proverontal de utante se estancia entre car el perfi

utilizar vares de índiceón y la tempcontinuaciónsulte transpace circular c

por exterior (

túa en dos evarilla de vi en una est

nante o gase índice de 4, BCl3, PCspondientes e finas partícene por capa

ser dopadatancias dopasde la primeal recubrimieantiene constes capas pa

e la varilla de

nta hasta su, la preformbujas, transpreforma s

agua cuya

una ice se

ubo

e vapor axial

enientes de una varilla tira en sentel quemadoil de índicerios quemades de refraceratura dura de la depos

parente. Paracloro gaseos

(OVD).

etapas: en pdrio de cuarecha zona,

s propano. Lrefracción

l3), que, coóxidos. Est

culas. Al impas una prefo

de forma antes al SiO

era capa (el ento con unastante el doara el núcle

e substrato.

u punto de ma se contrasparente, cuse lava esta

presencia

l (VAD)

un quemadode vidrio

ido ascendeor y la prefores de refradores simucción segúnante la deposición y con a secar la pso en torno a

primer lugar arzo en tor desde el exLas sustancse aportan

on el O2 sutos a su vezprimirle un morma porosa

diferente, aO2 de partida

dopado cona deposiciónpado de cado y el recub

fusión, con ae convirtiénuyo hueco i

con cloro gprovocaría

or de gas ode cuarzo

ente de tal frma, que va acción del ltáneamenten la construosición. La cla ayuda dereforma, es a la misma.

se hace rotrno a su exterior, con cias dopante

en forma duministrado z se depositamovimiento d

de vidrio.

agregando ea, lográndosn GeO2 con de SiO2 puda capa. Unrimiento de

temperaturandose en unnterior se hgaseoso pauna elevad

xhídrico tienen rotació

forma que screciendo e

núcleo y de. Es posibucción de locontracción de un calefact

decir elimin

ar eje

la es de al

an de

en se el ro na la

as na ha ra da

ne ón. se en del ble os de or ar

Desópt

La nanCadfibrdenfibr

El scarde efeerb

Unaseccomque

Poscontranfun

Porde prode has

scripción detica de Sun Q

primera etnoestructurada preformara. La mismntro de una ra.

siguiente paracterísticas la preformacto especia

bio penetren

a vez conclucado y la purmo tales come ocasionan

steriormentensolidación nsparente ycionamiento

r último, el vnanopartícu

otección mecsílice nanoe

sta que el nú

el procedimieQuartz para

tapa consisada, de alreda, el elemenma se produ

cámara de

aso consiste de amplifica en una solul de amplificen su estruc

uida esta fasrificación. Elmo hidroxilopérdida en

e, el materiade alta tem libre de m

o de la fibra ó

vidrio transpaulas de sílicánica del núestructurada úcleo y la ca

La dsílicreacCongranPuefibra

ento VAD, auEDFAs, des

ste en la fadedor de 60to precurso

uce mediantdeposición,

en hacer laación. El doución que ccación. El dctura a nivel

se, la preforml objetivo es

os (OH) y mla potencia d

al pasa por mperatura y

icroampollaóptica.

arente se enice para la úcleo por dosufre una s

apa externa a

deposición se ce en rotacióccionan para fn esta técnicndes. den fabricarseas multimodo

utomatizadosarrollada en

abricación d0 mm de diár de la fibrate el empley ya reúne

a adición de opaje del sílontiene ioneopaje de lal atómico [12

ma pasa poreliminar de

metales de trde la señal.

un nuevo tatmósfera cs, imperfecc

nsancha y eformación

onde transitaserie de ensaalcanzan los

produce en eón conformeformar óxidosca pueden c

e fibras multimde índice gra

o, seguido enn Brasil:

de una preámetro por h óptica, pue

eo de un sotodas las ca

los elementice se realizes de erbio, preforma a2].

r un tratamiesu estructur

ransición (hi

tratamiento controlada, ciones que

s sometido de la cubi

a la luz. A paanchamientos diámetros

el extremo de e los vapores dopantes. conseguirse

modo de saltodual.

n la fabricac

eforma porohasta 30 cm

ede dar origeoplete espearacterística

tos que sumza medianteque produc

asegura que

ento termoqura elementoserro, cromo

térmico en para volverperjudicaría

a una deposierta, respoartir de ese os y nuevas esperados.

un vidrio dees químicos

fibras muy

o de índice y

ción de la fib

osa de sílicm de longituen a 4 km d

ecial instaladas de la futu

ministrarán lae la inmersióce a su vez e los iones d

uímico para s indeseable

o, níquel, etc

un horno drlo totalmenan el perfec

sición externnsable de punto, la fibdeposicione

ra

ce d.

de do ra

as ón el

de

el es c.)

de te

cto

na la ra es

3.1

Estpurqueque

A trhalola desdelgparsecconformformquevidrnectubse reaprogen

Lasdesmóvdepcomse cnúc

D

.1.2c. Depos

te método sro alrededor e se calientemador de g

ravés del intogenuros gadeposición scomposiciógadas capara conseguircción externanforman la sma con la siman partículemador en lrio delgadacesarias se o por seccioproduce el

accionan en ocesos espeneral contien

especies de componen y vil enfoca la z

pósitos sucesimposición de completa, el tucleo de compo

Dispositivo excon

sición de Va

e realiza ende su eje lo

ta una estregas detonant

terior del tubaseosos (Side los elemn de los hs, en un pror el perfil de a del vidrio dsección interiguiente seclas finas quea dirección y transpapasa a la seones longitucolapso deel interior dciales de se

ne una propo

partida, al eslos elementos

zona de materivos, empezanlos dopantes ubo es colapsosición diferen

xperimental n elementos

apor Químico

n dos etapasongitudinal eecha zona te que se de

bo se hace Cl4, GeCl4, mentos dophalogenurosoceso llamadíndices de

del recubrimrna de la fib

cuencia: a 1e se depositdel flujo, lasrente. Una egunda etapudinales hasel tubo para el tubo se m

ecado, ya quorción de H2

stado vapor, s dopantes serial depositadndo primero cse alcanzan l

sado a 2000 ºCnte. La preform

para la fabrilantánidos (n

o modificado

s: en la primen un torno udel mismo

esplaza a lo

pasar O2 y PCl3). A dife

pantes se p, produciendo vitrificacirefracción re

miento y las cbra, es deci600 ºC y detan sobre la s partículas vez compl

pa del métodsta aproxima

formar la vmantienen liue el gas uti2, solo actúa

se hacen pase depositan e

do y funde la scon la claddinos índices ref

C dentro de unma es entonce

icación por Mneodimio o e

o (MCVD)

mera, se hacu otro disposdesde el elargo del tub

los elementoerencia de loproduce en ndo la depoón. La depoequerido. El capas que sr, el núcleo.

entro de la zcara interiorse funden

letada la ddo MCVD quadamente 2varilla. Todabres de H2, ilizado para sobre el ex

sar por un tuben la parte intsílice dopadang y siguiendfractivos dese

na preforma dees colocada e

MCVD de fibrerbio, princip

ce rotar un tsitivo adecuxterior por bo.

os dopantesos métodos el interior

osición de osición pued

propio tuboe depositan . Cada capazona de caler del tubo. Apara formareposición d

ue consiste 000 ºC. De

a vez que loeste métodel calentamterior del tub

bo de vidrio eterna del tubo. La preforma

do por el núcleados. Cuande sílice de altan un horno pa

ras monomopalmente) [13

tubo de vidrado al tiempmedio de u

s en forma d OVD y VADdel tubo pnumerosas

de controlarso constituye

en su interia de vidrio sentamiento sAl desplazar r una capa dde las capaen calentar esta mane

os gases quo no requie

miento, que ebo.

en rotación. So. Un quemada se obtiene pleo. Variando o la deposicióa pureza con uara el estirado

odo dopadas3].

rio po un

de D, or y

se la or se se el

de as el ra ue re en

Se dor por

la ón un o.

3.2

En del meobtde proplasLasordle imde de

Equipam

2.1.2d. Depo

este métodométodo MC

dio de la extiene un plascalor que s

oceso PMCVsma de bajas partículas en de los 10mprime un r1000 capasrefracción [1

La depotemperatmuy altas

iento para M

sición de Va

o las preformCVD. La difexcitación desma. El gas se utiliza paVD, los compa presión y formadas e

000 ºC, formrápido movims delgadas, 11].

sición de vaturas con las s. Esta técnic

MCVD en las

apor Químico

mas se proderencia radice un gas coes ionizado ra fundir mapuestos haloluego, tras r

en este procmando una cmiento de valo cual perm

por químico que se cons

a puede usars

instalacione

o Modificado

ucen por el ca en la técon ayuda de

y la reunificateriales de ogenados sreacción con

ceso precipitcapa de vidriaivén a lo lamite increme

modificada csiguen vaporese para fabrica

es de Fiberco

o reforzado

mismo proccnica empleae radiofrecucación de ca

elevado puon descompn oxigeno, dtan directamio. Dado quergo del tubo

entar la exac

con reforzamies ionizados yar fibras muy

ore (Cambrid

con plasma

cedimiento qada para la encias o mrgas da luga

unto de fusiópuestos condan lugar a mente a teme a la llama

o, es posible ctitud del pe

iento de plasy velocidadeslargas (50 km

dge, UK)

(PMCVD)

que en el casreacción. Picroondas, sar a liberacióón. Así, en ayuda de uSiO2 dopad

mperaturas dde plasma sproducir má

erfil de índice

sma conduce s de deposicióm).

so or se ón el

un o.

del se ás es

a ón

En mic

Com

A nMCañoOrietecsilicdel

Otróptlargindetec

ProTasEficAteAteAteAte

este métodcroondas. As

mparacione

nivel mundiaCVD, desarroos. Sin embente y Brasnología, a dcio (monoposilicio que e

ra importantetica de nuevgas, sólo seseado quenología MCV

oceso sa de deposicciencia (%) nuación en mnuación en mnuación en mnuación en m

do puede susí se consigu

Deposición d

Co

es entre los

al, la mayor ollada por loargo, son tail) que siguediferencia deolizada por Ees diez vece

e ventaja cova generacióse puede e atenúa la sVD no logra

Compara

ción (g/m)

multimodo a 1multimodo a 1monomodo a 1monomodo a 1

ustituirse el ue una gene

de vapor quím

olapso de una

s procesos

parte de losos Laboratoambién mucen la tecnoloel proceso

Estados Unides más barat

omparativa dón, capaz delaborar meseñal lumino.

ativa de los d

.3 μm

.5 μm 1.3 μm 1.5 μm

generador deración direc

mico usando ge

preforma dop

VAD y MCV

s fabricantesorios Bell, dchos los fabrogía VAD, dMCVD, no dos) y utilizato que el em

de la tecnolode transmitirediante esteosa, (fenóme

distintos mét

OVD4.250

0.52 0.30 0.27 0.16

de radiofreccta de la cap

enerador de m

pada con erbio

VD:

s de fibra ópe Estados Uricantes (pri

desarrollada requiere la

a como matempleado con

ogía del sistr la luz haste proceso, eno de dispe

odos de fabr

MCVD P>1.350

0.40 0.29 0.30 0.16

uencias (RFpa vítrea.

microondas.

o

ptica utilizanUnidos, hacncipalmenteen Japón. Eimportación

eria prima unla metodolo

tema VAD eta distancias

que corrigersión Rayle

ricación

PMCVD P6

50-90 80.70 0.50 <0.55 0.25

F) por uno d

la tecnologce más de 3e, de ExtremEsta segund

n de tubos dn subproducogía MCVD.

es que la fibs mucho máge un efeceigh), y que

PCVD VA2 4.5

80-100 700.5 0.4

<0.50 0.20.38 0.30.20 0.1

de

ía 30

mo da de cto

ra ás cto

la

D50 41 25 31 7

3.2 La fibrfibrsiguconenr

Se se has

El hun enftiemconel uun parfibr

El mestresme

Posdiáde supSi-Oposinclquecon

2.2. Estirado

preforma deras ópticas. ra óptica del uiente y conntrol de diámrollado.

comienza ccentra dentrsta un valor

horno puedeflujo de ga

friado en un mpo de vidantrol se recuuso de gas influjo laminar

ra impedir tura óptica.

medidor de irado del caolución del didores láse

steriormentemetro nominlas especie

perficie de laOH. Este prsibilidad de fluso siliconae la fibra ópnvierte en frá

o de la pref

ebe ser estPor ejemplotipo 9/125.

nsiste en lasmetro, coloca

colocando laro del horno donde por a

e ser de grafas inerte (N

cuerpo de aa medio es rre al hornonerte) que trr ascendenturbulencias t

diámetro coapstan a painstrumento

er.

e se colocanal y 10% dees reactivasa fibra ópticaroceso produfractura de laa) se colocaptica permanágil y quebra

forma y dev

irada para lo, de una pEl esquema

s siguientes ación del rec

a preformay se eleva l

acción de la

fito o zircon2 o He/Ar) agua y contentre 1500

o de induccrabaja entree a lo largo térmicas qu

ontrola el portir de un si

o debe ser s

a un recubre tolerancia

s OH. Los ra, rompienduce microfraa fibra óptica

a por extrusinezca centradiza en solo

Estirad

vanado en c

llevarse a lareforma de a del proces

etapas: cencubrimiento

en la parte la temperatugravedad pu

nio. El hornopara evitar

trolada la tey 2000 h y

ción de zirco 150 y 400 kde la fibra óe se traduce

osicionador istema de c

superior a 1

rimiento prpara proteg

radicales oxo los enlace

acturas en laa. El materiaión en un eada. Una fibo unas horas

do de la pref

carrete

as dimensio1 m se pueo de estiradntrado en elprimario, ho

superior de ura de este pueda fluir un

o de grafito rla migració

mperatura my funciona aonio (introdukHz. En todoóptica y la pren en variac

x-y de la prcontrol por oμm y de ráp

rimario de ger la superfxidrilos prodes Si-O-Si ya superficie al sintético (ambudo en cbra óptica ss.

forma

ones normaleden estirar do se muestr horno de c

orno de seca

la máquinapara reducir

n hilo de fibra

requiere estón de contamediante una 30 KVA. Pucido en 197os los casosreforma en cciones del d

reforma y la ordenador. Ppida lectura

acrilato deficie de la fibducen la oxy formando gcon lo que acrilato cur

condiciones sin este recu

izadas de lavarios km d

ra en la figucalentamientado, capstan

a de estiradr la viscosidaa óptica.

ar inmerso eaminantes; e pirómetro.

Para un mej77 para evits se procuracalentamiendiámetro de

velocidad dPuesto que , se recurre

e 250 μm dbra del ataquidación de grupos silanincrementa

rado con UVque permitaubrimiento s

as de ra to, n y

do, ad

en es El or ar rá to la

de la a

de ue la

nol la

V o an se

41

Posteriormente, por medio de un láser, se mide el diámetro del recubrimiento y la concentricidad de éste con la fibra óptica, observando el diagrama de interferencia en una pantalla. El material es secado o curado mediante rayos UV con longitud λ de 240 a 400 nm. Por último, la fibra óptica se recoge en una bobina mediante un capstan de estirado que trabaja a una velocidad entre 15 y 300 m/min. 3.2.3. Pruebas y mediciones Seguidamente al estirado, la fibra pasa a la etapa de pruebas y medidas en la cual se verifican todos los parámetros ópticos y geométricos. Existen tres tipos de pruebas: mecánicas, ópticas, y geométricas. Primero: se realiza la prueba de "screen test" o "proof test" que consiste en ejercer una tracción sobre todo el largo de la fibra óptica de forma que se crean y propagan todas las microfracturas posibles en la superficie asegurando que se soportará una fuerza de tracción igual a la de prueba sin inconvenientes. La fibra óptica en estas condiciones tiene una carga de rotura superior a la del acero (5000 contra 3000 MN/mm2). Un modelo de comportamiento creado por Mitsunaya [14] permite calcular el tiempo de vida de la fibra óptica en base a los resultados de la prueba de proof test. Para fibras convencionales se encuentran que se tienen 7,5×10-5 roturas espontáneas en 30 años de vida de un cable por cada 2 km de longitud. Segundo: A fin de evitar defectos puntuales o anomalías a lo largo de la longitud de la fibra, ésta es ensayada mediante un reflectómetro óptico para una serie de parámetros ópticos que dependen de la longitud de onda: atenuación, ancho de banda, apertura numérica y dispersión cromática. Tercero: las fibras multimodo y monomodo son ensayadas en sus parámetros geométricos, los cuales incluyen: diámetro del cladding, no circularidad del cladding, cubierta del diámetro exterior, no circularidad del diámetro exterior, error de concentricidad del cladding y del núcleo, y diámetro del núcleo. La comprobación medioambiental y mecánica también se realiza periódicamente para asegurar que la fibra mantenga su integridad óptica y mecánica. Estas pruebas incluyen la fuerza de tensión y operación en rangos de temperatura, dependencia de la atenuación con la temperatura, dependencia de la temperatura y humedad, y su influencia en el envejecimiento.

42

4. NUEVOS MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE EDFAs Y YEDFAs

4.1. Problemas que afectan a los materiales para fabricación de EDFAs Todos los amplificadores que operan en las ventanas de telecomunicaciones comparten la necesidad de combatir dos problemas: la presencia de iones hidroxilo (OH-) y las interacciones pairwise entre los iones erbio, designadas usualmente como agregación o clustering.

Minimización de los OH- Humbach et al. [15] proporcionaron en 1996 una revisión de las posiciones relativas e intensidades de varios modos vibracionales, sobretonos y bandas de combinación OH- en sílice fundida. Las asignaciones de bandas en otros materiales huésped han sido realizadas por analogía con las frecuencias vistas en sílice. El modo de mayor importancia es el primer sobretono del modo de tensión fundamental del enlace O-H, generalmente designado como 2ν3. Este modo aparece entre 2.7 y 3.2 μm en vidrios óxido, dependiendo del catión específico al que el O-H esté unido. Dos veces esta energía (la mitad de la longitud de onda) corresponde a una absorción entre 1350 y 1600 nm, justo en el corazón de la bandas de telecomunicaciones para amplificación de bandas S-, C- y L-. Humbach et al. [15] han informado que el coeficiente de extinción de 2ν3 es aproximadamente 0.0062×ν3 en sílice fundida. La situación resulta adicionalmente complicada por la captura de agua durante el proceso de fabricación de la fibra, resultando en una pérdida persistente (no eliminable con cloro) de magnitud variable. Por consiguiente, la identificación de procesos que controlan el agua durante la fabricación del vidrio y de la fibra constituye un foco de atención a la hora de desarrollar nuevos materiales. Adicionalmente, el agua en las fibras ópticas puede tener un impacto que excede el implicado por pérdida pasiva, debido a la transferencia no radiativa de energía desde los iones erbio en sus estados excitados a los grupos hidroxilo cercanos. Esto excita los modos vibracionales high-lying de los iones hidroxilo, y en la relajación irradian la energía como calor en vez de como luz útil. Una revisión de los estudios que han considerado este efecto ha sido realizada por Houde-Walter et al. [16]. En relación a los materiales matriz, los EDFA fabricados con vidrio fluoruro constituyen un caso especial. Dado que los vidrios fluoruro se obtienen por fusión en atmósferas inertes y de bajo contenido en agua, sus contenidos en OH- son más bajos que los vidrios óxido incluso para materiales de partida con niveles de agua comparables. Más aún, los vidrios fluoruro para amplificadores y láseres son ricos en circonio, hafnio, indio, galio o aluminio, y los modos de tensión ν3 asociados con OH- unidos a estos elementos se encuentran a longitudes de onda más largas que en los huéspedes óxido mencionados anteriormente. Por consiguiente, vidrios fluoruros de preparación cuidadosa exhiben absorciones débiles 2ν3 al final de las longitudes de onda de la banda de telecomunicaciones y de este modo, los OH- en vidrios fluoruro tienden a constituir un problema menos significativo que en síntesis de vidrios óxido. En relación a los materiales dopantes de la fibra óptica y, en concreto, a la utilización de complejos de erbio o iterbio en vez de sales sencillas de estos iones, parece más recomendable la utilización de los primeros en vez de las segundas por la gran tendencia de estas a saturar las posibilidades de coordinación del ión central con especies OH y H2O.

43

Una propuesta para la minimización de OH en EDFAs se concreta en la utilización de fibra óptica a base de vidrios o plásticos fluoruro, como matriz, y complejos de erbio e iterbio como dopantes. Minimización de la agregación iónica (clustering) Agregación (o clustering) y formación de pares iónicos son términos generales y no particularmente adecuados para describir la transferencia de energía entre elementos de las tierras raras en posiciones adyacentes. En alguna medida, la transferencia de energía siempre puede producirse, dado que la luz puede viajar entre los elementos de las tierras raras antes de experimentar un cambio en el estado electrónico. Sin embargo, cuando dos iones de elementos lantánidos se encuentran suficientemente juntos, la interacción aparece gobernada por interacciones dipolo-dipolo fuertes y la probabilidad de transferencia de energía resulta muy alta. En términos sencillos: el proceso de transferencia de energía convierte fotones de bombeo en luz emitida a longitudes de onda inaprovechables; o relajación de estados excitados mediada por fonones, en calor. Muchos estudios han evaluado los efectos de agregación sobre la ganancia y eficiencia de la conversión de energía en una amplia variedad de materiales para láseres y amplificadores incluyendo la mayor parte de los elementos de las tierras raras. Esto ha sido particularmente cierto para dispositivos basados en erbio, objeto de amplio I+D. La proximidad entre los iones erbio da lugar a fenómenos de upconversion homogénea y agregación (clustering). La upconversion tiene lugar cuando muchos átomos de erbio apretados son sometidos a una potencia de bombeo alta y se concreta en pérdidas de energía que varían cuadráticamente con la potencia de bombeo. El clustering se produce cuando, por efecto de la contigüidad de dos o más átomos de erbio, se produce una dependencia no cuadrática de la velocidad de upconversion sobre la potencia de bombeo, con consecuencias de “penalización” de bombeo que pueden aparecer como desproporcionadamente grandes dado el relativamente pequeño número de iones participantes en el proceso. Un modo de controlar la upconversion homogénea es disminuyendo la concentración de iones participantes. La upconversion debida a clustering puede aparecer por el modo en que se procesa el vidrio o la fibra ó por una determinada estereoquímica de los iones lantánidos en el huésped. La primera puede ser controlada por cambios en el proceso dirigidos a conseguir una distribución inicial más uniforme de los iones lantánido en el huésped. La segunda es una propiedad intrínseca del material huésped o matriz que supone un límite crítico a la cantidad de iones lantánido que pueden ser incorporados antes de que se produzca unas pérdidas excesivas debidas a clustering. Un modo de obviar este segundo inconveniente es a través de la utilización, como materiales dopantes, de compuestos de coordinación de lantánidos, en vez de sales sencillas: la presencia de ligandos separa eficazmente los iones lantánidos y diluye la concentración de los mismos respecto a las sales sencillas.

44

4.2. Soluciones posibles Para evitar las interacciones indeseadas por apareamiento de iones lantánidos dentro del amplio cuerpo del sustrato, se hace necesario restringir su presencia sólo a las capas superficiales poco profundas (las más externas), haciendo del dopado localizado un fenómeno altamente deseable. Un modo de abordaje experimental puede ser el cebado (soaking) con soluciones de compuestos de coordinación de erbio (o iterbio) en vidrios de sílice porosos, seguido de templado (annealing) para descomponer los complejos y sinterizar (sinter) el material vítreo poroso. Con objeto de conseguir una distribución homogénea de iones erbio (o iterbio) en la matriz vítrea resulta ventajoso utilizar grandes moléculas de complejos de erbio (o iterbio) que se extiendan en micro o nano poros del vidrio localizados regularmente. Los complejos de Er3+ e Yb3+ a utilizar deben cumplir los siguientes criterios: (a) tener ligandos grandes (para bajar o incluso evitar el riesgo de la agregación iónica (clustering) con el número de ligandos donores oxígeno mantenido lo más bajo posible (para evitar la presencia de los grupos OH, que debieran acortar algunas de las vidas de los estados excitados del Er3+ (o Yb3+) y (b) permitir que la síntesis se realicen en medios no acuosos (por la misma razón anterior). Más aún, los complejos deberían ser descompuestos por calentamiento sin dejar residuo indeseado alguno. Otro modo de abordaje experimental es utilizar, en vez de fibra de sílice, vidrios silicatados tipo ZBLAN con ventajas e inconvenientes a ponderar. Los ZBLAN son un tipo de vidrio fluorozirconato que si bien exhiben menor fuerza tensora, menor estabilidad térmica y menor resistencia a la corrosión que los vidrios de sílice, poseen un índice refractivo y una susceptibilidad para trasmitir en el IR mejor que la mayor parte de los vidrios tradicionales. Aunque poseen poca resistencia al agua (o a la humedad), durante la fusión se auto-secan (self-dry) y los grupos OH en la red vítrea reaccionan con fluoruros (del vidrio o del dopante) volatilizándose como fluoruro de hidrógeno. Desgraciadamente, la fibra de fluoruro, en presencia de la gravedad –tal como se indicó previamente- sufre un proceso conocido como dilución de corte: el fundido se vuelve más fluido y termina formando vidrios superficiales Teóricamente, el Er3+ en fibra de sílice es idóneo para tercera ventana mientras las mezclas de Er3+ e Yb3+ en fibra de ZBLAN lo son para segunda y primera ventanas. El tercer modo de abordaje experimental es la utilización de fibra óptica plástica perfluorada que, con la sustitución en polímeros alifáticos de átomos de hidrógeno por átomos de flúor, permite obviar las altas pérdidas de absorción debidas a la tensión carbono-nitrógeno, con la consecución de bajas atenuaciones a 1300 nm.

Cualquier aportación de nuevos materiales electroluminiscentes para su aplicación en EDFAs debe abordar los siguientes objetivos parciales: (a) caracterizar la estructura y las propiedades térmicas, espectroscópicas y fotoluminiscentes de nuevos complejos de erbio e iterbio emisores en el rojo e IR cercano, como materiales dopantes; (b) examinar las posibilidades de introducción de iones Er3+ e Yb3+ dentro de las capas finas superficiales de vidrios de sílice porosos mediante cebado con soluciones de complejos de Er3+ e Yb3+ y (c) explorar las posibilidades de vidrios silicatados ZBLAN y materiales plásticos perfluorados para albergar los nuevos materiales dopantes.

5.

5.1 Se comaspdifrpordesmuma

Parde reainstNonla rpor(8.7

LosabsLosutili

LosreflméF2 obsutiliexcanisse indcondef

METODOLERBIO E I

. Metodolog

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s datos puesorción (psi s datos debizan reflexio

s cálculos deexiones medtodos direct(ajuste de pservados y cizando el pcepción de sotrópicametratan con lucidos a mo

n un desplafecto.

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examinandoseleccionan

sencia de my proceder ae hayamos u síntesis, eosibilidades

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eden processcan), dand

ben ser corrnes con 2θ≤

e computacididas suelentos utilizandoparámetros pcalculados)

programa mlos perten

ente. Los átola opción moverse (conszamiento is

RA LA CARAOMO DOPA

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o una muesndo aquellomaclas, pue descubrir sprevisto la

es casi imp de organizs siempre, e

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ando PLATOactores de tra los efectoresolución y

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menor medid

e cristales d4x0,16 mm)

nte, a 293(2)e 4 círculosK). Para los os de la celdde los ángente centrad

ON y aplicarasmisión enos de Loreny refinamien

os con un PC. La estructul SHELXS97rdancia de loriz completaátomos dif

carboxílicos)colocan en

LXL97: los álos respectiv

múltiple del á

Difractóme

UEVOS COM

cción de ray

btenidos paro tamaño, para ser moa precisión complejo anpaquetamien

en la cristda, un descu

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s (por ejempregistros esda unidad sgulos del das.

ando una cn el rango 0ntz y de polto de la estr

C en Linux. ura suele se7; y despuésos factores

a de mínimoferentes al ) pueden sposiciones

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etro Enraf-Non

MPLEJOS D

yos X

ra los nuevoperfección d

ontados en es importanntes de habnto, pues sotalización d

ubrimiento.

nes del orderos suelen sequipamien

plo, un Enras usual utilizse determina

difractómet

corrección d0.869 a 0.94larización. Sructura.

El número der resuelta ps, refinada ede estructu

os cuadradohidrógeno

ser refinadoidealizadas

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nius CAD4

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de 44. Se

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os, (a os y

on cia or

5.2 Esp LosRamNd:conconfotoa u En nmla intediod50-

Esp Es porespsen ComFouKBestoaba

. Métodolog

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s espectros dman Bruker:YAG de exn una fuentenvierte en odetectores,n espectrofo

este sistem). El compaóptica nece

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pectroscop

una técnicar compuestpecíficos. Ennsible a supe

mo instrumeurier BRUKEr, cuarzo y os elementoarcando un r

gía para la c

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a, la fuente rtimiento deesaria paraconsta de u

re-enfriado e

pía de infrarr

a que mide latos y maten el modo Aerficies con

entación, puER IFS 66 esubstrato s

os permiten rango espec

caracterizac

aman

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de excitació muestra es

a recoger lun desdoblaen nitrógeno

rrojo con tra

a absorción eriales. SirvATR (reflecuna profund

uede utilizarsequipado consólido, y det

realizar regctral de 4000

ción de pro

den ser adqon un detecn configuracluz retrodispn los canaesa electrónoporciona la

ón, como se stá equipadoa radiación

ador de haz o líquido. La

Equipo d

ansformada

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se un especn fuentes IRtector DLaTGgistros en e0 a 400 cm-1

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uiridos con ctor criogénción retrodispersada se ales de m

nicamente). s medidas e

ha dicho, eo con una fun dispersad

de CaF2. Cregión cubie

de espectrosc

a de Fourier

rroja a diferentificar coatenuada) da de varios

ctrofotómetrR y de luz bla

GS. Las disel IR lejano,

con una res

Espec

spectroscó

un espectroico de Ge

spersada (bafiltra espect

medición poEl módulo F

espectroscóp

s un láser Nente de refea a 90° y

Como detecterta por el in

copía de emisi

r, FTIR

entes longituomponentes el método

s μm.

ro IR de trananca, divisorstintas comb

medio y cesolución de 1

ctrofotómetro

ópicas

fotómetro FTcon un lásackscatterinralmente y s

or medio dFRA106 unidpicas Raman

Nd-YAG (106erencia y tody a 180°. tor se usa unstrumento e

ión Raman

udes de ondmoleculare

se hace má

nsformada dres de haz dbinaciones dercano/visibl1 cm-1.

ATR-FTIR

T-er g) se de do n.

64 da El un es

da es ás

de de de e,

5.3 El aen siemtérmsubpueam851

La la dtemtranmetemDetcalodur

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. Metodolog

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mperatura, terminando orímetros Drante tales tr

rvas DSC. nvenciones otérmicas puo de tecnolos efectos sotransiciones

nsición dadansición, K esneo para la

gía para la c

rmograviméesto en funcan un cambsí se acompa reducción, medidos coutilizado pque opera e

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DSC son capransiciones.

Son curvdiferentes

ueden ser mogía o de inbre o bajo us. Este cálca y aplicands la constanconsecución

caracterizac

étrico (TGA)ción de la teio en la mas

pañan de unla desorción

on el analiara estos

en el interval

do diferencia una muestrbásico subyomo una trara que a la

do de si cia de flujpaces de m

as de flujoal repres

mostradas construmentaciuna curva DSculo se reado la ecuac

nte calorimétn de estas c

ción de pro

) es una técemperatura. sa de la mun cambio den, la absorczador termregistros e

o 25 - 1100º

ial (DSC) esra y una refeyacente es

ansición de fa referencia

el procesoo caloríficoedir la cant

Equipo D

o calorífico entar los

omo picos poión utilizadaSC pueden

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ATS

una técnicaerencia es m

que, cuandfase, se necpara mante

o es exoto entre muidad de calo

DSC TA Instru

versus teefectos té

ositivos o neas en la rea

ser utilizadoando el picoKA donde ∆área bajo laDSC Q100 v

érmicas

mide la variaciones de teen, sin embamo la descoporización. Eco. Un anattler Toledosensibilidad

Analizador mToledo TGASF/1100

a termoanalímedida comodo la muestcesitará queener ambasérmico o

uestra y reor absorbido

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a curva. Un v9.0 Build 27

ción de masmperatura nargo, cambioomposición, Estos cambioalizador muo TGA/SDT

de 0,1 μg.

modelo MettleA/SDTA 851e

ítica en la quo función de tra sufre un

e fluya más s a la mismendotérmic

eferencia, loo o eliminad

o Q100 v9.0

Existen dos reaccionependiendo dexperiment

cular entalpíadiente a un

entalpía de equipamien75.

sa no os la os uy TA

er e/

ue la

na (o

ma co. os do

os es del to. as na la to

5.4 Esp La unaesp(enlámadqde

El eparsenespse detcon

. Metodolog

pectros de

fotoluminisca radiación.pectrofluorómfriado con n

mpara xenónquiridos en e1 nm.

espectrofluora las investnsibilidad y pectro de flucuenta su e

tectar fluorentrolable a tr

gía para la c

fotoluminis

cencia (PL) Los especmetro Jobinnitrógeno líqn de 450 Wel intervalo 8

orómetro Flutigaciones aflexibilidad,

uorescencia extrema senesceína a cravés de un

caracterizac

scencia

es la emisióctros de PLn Yvon Fluquido y con W, tras exc850 – 1600 n

Espectrofluo

uoroLog®-3 ea realizar pu, análisis tacomo en el

nsibilidad (elconcentracioPC.

ción de pro

ón de luz suL pueden suorolog 3 e

intervalo decitación a 3nm con un t

orómetro Flu

es un sistemes es capaz

anto en las IR lejano. El más sensiones 50-fem

opiedades fo

ubsiguiente er registradequipado coe operación

350 nm. Losiempo de int

uoroLog®-3

ma modularz de llevar a

s regiones Entre sus cable del mercmtomolares.

otoluminisc

a la absorcdo, por ejemon un dete

n 0.8 - 1.6 ms espectrostegración de

r de fluoresca cabo, conultravioleta aracterísticacado) y su Aparte, e

centes

ción previa dmplo, con uector InGaAmicron) y uns pueden se 1 s a etapa

cencia idónen una elevad

y visible das destacadacapacidad dl sistema e

de un As na er as

eo da del as de es

6.

Ha Tre Fab(TEDescetSe prosec Concomglas IncunaM),vidrexthac

Segse siemcomsenreca la

ENSAYO CAPAS SIMPREGNCOMPLEJ

sido diseñesnakova et

bricación dEOS) [ó tetraspués, se ailtrimetilamofiltra y se r

ocede al hilacuencia: 60,

nsecución mercialmentess, Repúblic

corporacióna solución d tomando 10rio mesoporraer del recciendo pasar

Disolcompen eta

guidamente,ha de dispompre ha demplejo. Todancillos y curcocido ha dea formación

DE INTRODSUPERFICIAACIÓN DE

JOS DE ERB

ado a partial. [18]:

de sílice mametilortosiliadiciona me

onio [CH3(CHrealiza un sado si se q130 y 200 º

alternativae a través dca Checa), d

n de los comdel complejo0 mL de esaroso. Despuipiente la fibr una corrien

ver el plejo de Er/Yanol

, las muestroner de la ine comenzar a vez que rsan a travé

e comenzar adel primer p

DUCCIÓN DALES DE

E VIDRIOSBIO (E ITER

r de las de

mesoporosaicato (TMOSetanol y seH2)15N(CH3)3

sol-gel spin-quiere obtenC. Finalmen

a de otroe la adquisi

de 3 mm de

mplejos de o de Er o Yba solución y és, se aplica

bra o películnte de nitróg

b Inmersiópelícula o fibra dmesopor

ras se tratannformación

a temperatlas descomés de la foa temperatu

producto inte

DE LOS IOLOS SU

S MESOPORBIO)

escripciones

a. Se comiS)] y ácido ce agita 1 h3] Cl (CTMACcoating, si sner una fibrnte, se lleva

os vidrios ción de obleespesor, ob

Er o Yb. Seb en metanosumergiend

a un tratamila impregnadgeno.

ón de de sílice e sílice rosa

n gradualmede los registura inferior

mposiciones rmación de

ura ligerameermediario.

ONES ERBIOUSTRATOS OROSOS C

s publicadas

enza mezcclorhídrico y hora más. SCl) y se siguse quiere ora. Se proca 400ºC 12

mesoporoeas de vidrioleas ZBLAN

e realiza porol o etanol (do en ella la iento con ultda y se elim

Tratamientoultrasonido

ente por recostros de anár a las de dde los com varios prodnte por deba

O (E ITERBVÍTREOS

CON SOLU

s por Sofer

clando tetraagitando du

Se añade cue agitando btener una ede al secah en aire.

osos. Puedo poroso SIMN, etc.

r impregnaci(entre 1,5×1película, ob

trasonidos. mina el exce

o por s

ocido. En esálisis térmicodescomposi

mplejos no sductos interajo de la co

BIO) EN LAMEDIANT

CIONES D

et al. [17]

etilortosilicaurante 1 horcloruro de durante 24 película o s

ado según

de realizarsMAX (Kavali

ón a partir d0-3 y 1,5×10

blea o fibra dSe procede so de alcoh

Evaporacióndel disolvente

ste momento. El recocidción de cadson procesormediarios, rrespondien

AS TE DE

y

to ra. n-h. se la

se er

de 0-2 de

a hol

n

to, do da os el te

Si s100han UnaSi ela ddescon

se quiere alc00 ºC pero n descompu

a observacióel recocido ddescomposicsaparecen pnveniencia d

canzar el sina estas temesto a sus c

ón clave parde las muesción resultanpor ningún de recocer et

pared de sílice vítrea

nterizado, elmperaturas, ecorrespondie

ra conseguirtras impregnn atrapados procedimientapa por eta

recocido deevidentemen

entes óxidos

r un buen renadas se reaen las mues

nto. Por copa.

por

erbio do

ebería continnte, los com

s y oxifluorur

cocido es llealiza de modstras en formnsiguiente,

ro

opante

nuar hasta pmplejos de eros.

evarlo a cabdo rápido, loma de burbues preciso

por encima derbio o iterb

o lentamentos volátiles dujas que ya n

insistir en

de bio

te. de no la

7.

Sob Comconporcomsusexcnorfigumáespinflude gande ancde vidr

EspObs En 500de estevarresReaespeficvidr

ALTERNAMATERIALUTILIZAR PERFLUO

bre las fibra

mo se ha innsiderados dr lantánidos.mo anfritrions dopantes celente artícrmalizada paura siguientes amplia pa

pectros de euenciados pbanda de ga

nancia activala tabla de

chura de baalgún valor rios fluoruro

pectros de emsérvese la va

1990, Spirit0 ppm de Erbombeo a 1e amplificad

riaciones meulta favorabalmente, la pectral resulciencia la fibrio.

ATIVAS A LLES DOPAN

VIDRIOS ORADOS Y V

as Er:ZBLA

ndicado en sdesde 1978 . Una caracnes es la graen comparaculo de revara Er3+ en e. Puede apara el fluoroemisión y por la reabsoanancia. La a que puedee la página nda FWHM (por ejempen compara

misión a 150ariación en a

t et al. [23] r3+ para amp1485-nm y ldor de fibra enores de 1ble al compúnica ventajta más plan

bra ZBLAN d

LA SÍLICE VNTES: CONFLUORADOVIDRIOS CO

AN y Er,Yb:Z

secciones a[8,19,20] coterística paran anchura ación con evisión de Mvidrios óxid

preciarse perohafnato queanchuras dorción, con anchura de

e esperarsesiguiente, a 1550 nn

lo, 20 dB o ación con los

00-nm para daspecto y an

doparon unplificar luz ena longitud dfueron capa

1 dB en el pararlo conja para los a

na que la dedopada con

VÍTREA CONSIDERACIOOS TIPO ZODOPADOS

ZBLAN

anteriores, loomo unos erticularmentede banda q

el caso de lMiniscalco [o y fluorurorfectamente e para los v

de banda mlo que resu banda de g

e en un amptomados popara la cuamás), resul

s silicatados

diferentes vidchura de líne

a fibra fluorn la banda dde la fibra doaces de conintervalo 15 el de unaanfitriones fle los anfitrioerbio, es prá

OMO ANFITRONES SOBR

ZBLAN, MAS CON FOS

os vidrios fluxcelentes ae atractiva due exhibe elos vidrios a21] aparece como anfitque la anch

vidrios silicamostrados en

lta más valiganancia se plificador de or Miniscalcl la ganancilta significats.

drios hospedea de los div

rocirconato dde 1550 nmopada con Enseguir una534-1561 na fibra de sluoruro es qnes de síliceácticamente

RIÓN DE LRE LA POS

ATERIALES FORO.

uoruro han vnfitriones pade estos videl espectro da base de óe la bandariones, reprohura de banatados. Sin n la figura oso examinrefiere a la ganancia a

co [21] muea permanectivamente m

dadores dopaversos vidrio

de 7.1 µm d. Se hizo usEr fue de 5

a ganancia dm. Este cosílice codop

que su curvae pues, por

e la misma q

OS NUEVOSIBILIDAD D

PLÁSTICO

venido siendara el dopaddrios fluorurode emisión dóxidos. En

a de emisióoducida en nda es muchembargo, lopueden estar la anchuanchura de lta. Los datoestran que ce por encim

mayor para lo

ados con Er3

os [20,22]

de núcleo coso de un lásm. Utilizand

de 18 dB comportamienpada con Aa de gananc

otra parte, que la fibra d

OS DE OS

do do os de el

ón la

ho os ar ra la

os la

ma os

3+.

on er do on to

Al. cia la

de

52

Anchura de banda de ganancia (nm) a 1500-nm para algunos vidrios dopados con Er3+

Vidrio FWHM, nm Pico 20 dB Pico 30 dB Pico 40 dB Sílice dopada con Al/P 43.3 7.9 6.4 5.3 Fluorozirconato 63.3 16.4 11.7 9.0 Fluorohafnato 63.8 17.3 13.2 10.4 En 1988, dos años antes, Brierly y France [24] obtuvieron un láser de fibra eficiente al utilizar fibras fluorocirconato dopadas con erbio. La fibra utilizada, una multimodo dopada con erbio, de 75 cm de longitud, fue bombeada con radiación de 476,5 nm desde un láser de ión Ar. La salida de onda continua (cw) a partir de la transición 4I11/2 → 4I13/2 proporciona acción lasing a 2.7 µm. Allen et al. [25] también consiguieron acción lasing a la misma longitud de onda para fibras Er:ZBLAN. En este caso, se utilizó un diodo láser mucho más conveniente a 792 nm para bombear la fibra. La máxima potencia de salida fue de alrededor de 2 mW y la eficiencia fue del 8%. No obstante el carácter esperanzador de los resultados anteriores, el interés por las fibras Er:ZBLAN resultó afectado cuando en 1992 se publicó que su eficiencia era superada por la de las fibras fluoruro co-dopadas con Ho3+ y Tm3+ [26]. A partir del año 2000 y para mejorar esta situación, o sea, las características de fluorescencia de la banda a 1550 nm y la dinámica de la transferencia de energía, se ha acudido al recurso de dopar los vidrios Er:ZBLAN con Yb y Ce [27,28]. Según Nagamatsu et al. [27] el codopado con Yb3+ optimiza la eficiencia de excitación del bombeo a 980 nm y el codopado con Ce3+ mejora la relación de bifurcación (branching ratio) del nivel de transición 4I11/2–

4I13/2 del Er3+, lo que se traduce, como resultado, en un aumento del rendimiento cuántico de la fluorescencia a 1550 nm. Otro es el caso de la luminiscencia por upconversion de vidrios ZBLAN co-dopados con Er e Yb en diferentes proporciones: Er(0.5)Yb(3):ZBLAN, Er(0.5)Yb(1):ZBLAN y Er(0.5):ZBLAN, excitados por láser de 1520 nm. Según Xiabo et al. [29,30], se trata de un nuevo tipo de fluorescencia de radiación cooperativa por upconversion que procede de estados cluster acoplados de dos iones Yb3+ y que representa un nuevo procedimiento de conseguir luminiscencia de upconversion en el UV, en el azul y en el verde. Las fuertes emisiones en el verde son procesos di-fotónicos secuenciales mientras las emisiones azules son procesos multi-fotónicos debidos a la fuerte sensibilización del Yb3+. Volviendo sobre el aspecto principal que nos ocupa y a la vista del hallazgo, suficientemente constatado en la revisión de Philipps et al. [28], de que los vidrios fluoruro dopados con Er3+ e Yb3+ poseen una ganancia más plana y más ancha que la de los EDFAs basados en sílice, parece prometedor continuar este proyecto ensayando el dopado de fibras ZBLAN con los complejos de Er e Yb obtenidos. Sobre las fibras Er-POF Fueron propuestas en 2003 por Kuriki et al. [31], quienes realizaron ensayos sobre soluciones de Er(dfhd)3 en medio perfluorocarbonado (mezcla de poli(perfluoro-butenilvinileter y liquido perfluorocado 3M PF-5080 en proporción 1:9 % en peso) y han preconizado para futuras fibras plásticas energías fonónicas similares a las de la sílice vítrea.

Sob A lacitaInccubLas

bre las fibra

a altura de ada en el ac., que abre biertas, una s característ

as Er/Yb DC

2004 ha empartado 3.1la posibilidainterna de sicas técnica

COF

mpezado a , fabricada

ad de combinílice y otra es de las fibra

cobrar intepor la firma

nar un núcleexterna, bienas comercia

rés especiaa canadienseo dopado con de sílice o alizadas apa

l un nuevo se CorActivon erbio e itde polímerorecen a con

tipo de fibrve High-Tecterbio con doo fluorado. tinuación:

ra, ch os

Sob A rFibhemiteroptlugasituEr:Z Cuade commufueparionenatconen potbom+30

bre las fibra

raíz de la rercore® commos procedrbio con ligatimizará el rear a un cod

uación similaZBLAN y Er

ando se tratiterbio altas

mercial de Fy ancha e intes de bom

ra el núcleoes erbio paturaleza “indnversión óptla práctica,

tencia de bmbeados a 0dBm, indica

as Er/Yb flu

reciente apamo DF1500Yido a ensayandos fluoruequerimientodopado conar a la de los,Yb:ZBLAN.

ta de fabricas y que el nFibercore antntensa bandmbeo de alt facilita la tra producir directa” de ica-óptica nesta relativ

bombeo a lo1047 nm p

ativas de efic

Absorción

uorofosfato

arición en eY, caracterizyar la incoruro, como fuo del dopad

n efectos sims vidrios fluo

ar YEDFAs, núcleo esté teriormente da de bombta potencia.ransferenciala deseadaeste proceo alcanzará

va ineficiencongitudes dor microláseciencias de

n de bombeo

el mercado zado por unrporación a uente de dodo con fósfomilares a la

orofosfatos, c

las claves sdopado concitado: el D

beo que per La utilizaci

a eficiente da “salida” deso de bomn las de lasia ha sido c

de onda alteeres YLF haconversión ó

o típica en la

de un YEna matriz vítla misma d

opantes fluooro con el doas de los vicitados en e

son la utilizan fósforo (coF1500Y). El

rmite el uso ión de un vde energía dentro de la vbeo implica

s fibras dopacompensadaernativas. Yan proporcioóptica-óptica

a región 860-

DFA comertrea dopadade complejooruro. De esopado con fidrio fluorofol epígrafe so

ación de conomo ocurre l nivel de itede una am

vidrio dopadde los ionesventana de a que las eadas solo coa por la dispYEDFAs deonado consa del 35%.

1080 nm

rcializado pa con fósforos de erbio ste modo, sflúor para dosfato, en uobre las fibra

ncentracioneen el YEDF

erbio crea unmplia gama d

o con fosfas iterbio a lo1550 nm. L

eficiencias don erbio perponibilidad d dos etapaecuciones d

or ro,

e se ar un as

es FA na de

ato os La de ro, de as, de

8.

Pot Despartradobt

Exttrad

En tranve puetras(nacos[29nod

PREVISIOEDFAs Y Y

tencia-prec

sde una perrece muchodicional solotenidos como

tensión de dicional a 98

la tecnolognsportar soloen la figura,ede impulsasmisión sign

arrowcast infsto para tran]. Después,

do.

ONES PARAYEDFAs

cio

rspectiva po más conve

o con erbio. o dopantes y

la capacida80 nm [32].

gía YEDFA o la informa un amplifica

ar (hit) 64 nnificativameformation), ensportar solo

se combina

A LOS NUE

tencia-precieniente dopSe impone, y la adopció

ad para amp

Tecnolog

se utiliza ación de trasador de fibranodos o 32nte más baes más convo canales dean ópticame

EVOS MAT

o y la vista par con erbpues, la util

ón de la tecn

plificadores

gía YEDFA

la tecnologsmisión ancha dopada co.000 suscripajo. Para laveniente usae modulacióente las dos

TERIALES E

de su evolubio e iterbiolización de mología YED

EDFAs y Y

ía 1550 nmha (broadca

on erbio e iteptores, propa informacióar un transmn por amplitlongitudes

EN SU AP

ución en los que realizmezclas de FA

YEDFAs co

m de alta past informatioerbio (YEDFAporcionando ón de difus

misor de 130tud en cuadde onda pa

LICACIÓN

últimos añoar el dopadlos complejo

n el bombe

potencia paon). Como sA) de 22 dBun coste d

sión selectiv00 nm de baratura ó QAra entregar

A

os, do os

eo

ra se m

de va

ajo AM

al

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Amplificadores de fibra óptica dopada con Erbio e Iterbio (EDFAs y YEDFAs)

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