Emi Sores Detector Es

VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA RESPECTO A VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA RESPECTO A CONDUCTORES METÁLICOSCONDUCTORES METÁLICOS

Por ser un medio de transmisión totalmente dieléctrico (aislante), la fibra óptica presenta Por ser un medio de transmisión totalmente dieléctrico (aislante), la fibra óptica presenta ciertas características cuando se compara con los medios de transmisión convencionales, ciertas características cuando se compara con los medios de transmisión convencionales, basados en conductores metálicos.basados en conductores metálicos.

1. Atenuación de línea muy escasa.1. Atenuación de línea muy escasa.

Las fibras ópticas comparadas con los cables metálicos poseen unas atenuaciones Las fibras ópticas comparadas con los cables metálicos poseen unas atenuaciones demasiado bajas. Mientras en un cable multipar, calibre 0.4 mm, se pueden presentar demasiado bajas. Mientras en un cable multipar, calibre 0.4 mm, se pueden presentar atenuaciones de 1.6 decibelios en un Km, hoy en día se han logrado fibras ópticas con atenuaciones de 1.6 decibelios en un Km, hoy en día se han logrado fibras ópticas con atenuaciones de 0.1 decibelios por kilómetro. atenuaciones de 0.1 decibelios por kilómetro.

2. Mayor capacidad de transmisión La fibra óptica tiene una capacidad superior de transmisión comparada con los sistemas de cables metálicos ; en éstas se puede transmitir en el orden de los Gigabit/seg, mientras que en los cables de cobre se logra trasmitir solamente en los Megabits/seg.

VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA RESPECTO A CONDUCTORES VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA RESPECTO A CONDUCTORES METÁLICOSMETÁLICOS

3. Interferencias electromagnéticas

Las fibras ópticas son inmunes a las interferencias originadas por otros sistemas eléctricos. Una fibra óptica puede ser instalada en líneas de alta tensión y no sufrir ninguna influencia de los campos electromagnéticos que éstas generan.

El cable metálico ante la presencia de un campo electromgnético introduce ruidos y diafonías en la comunicación.

4. Reducción del peso y tamaño del cable

Un cable de 6 fibras ópticas puede tener un diámetro exterior de 8 a 10 mm y ofrecer la misma capacidad de transmisión de información de 10 cables de 2.400 pares de cobre.

En cuanto al peso del cable de fibra, se pueden obtener 300 kgr/Km, pudiéndose así transportar varios kilómetros de cable en una misma bobina. No sucede lo mismo con un cable metálico multipar, donde un solo metro de él puede pesar hasta 8 Kgs o más.


5. Materia prima

La materia prima fundamental empleada en la fabricación de la fibra óptica es el Dióxido de silicio (SiO2), elemento muy abundante en la naturaleza pues forma una cuarta parte de la corteza terrestre.

La principal materia prima de los cables metálicos es el cobre, el cual es muy escaso y mucho más costoso.

6. Seguridad

Puesto que las fibras ópticas no irradian energía electromagnética, la señal por ellas transmitida no puede ser captada desde el exterior, por esto algunas aplicaciones militares apoyan en esta propiedad para incrementar la seguridad de las comunicaciones.


Para transmitir señales luminosas a través de fibras ópticas se requiere en su inicio un elemento emisor que convierta las señales eléctricas en ópticas (E/O) y otro en su final que convierta las señales ópticas en eléctricas nuevamente (O/E).

Los conversores electro-ópticos se fabrican con base en la combinación de los elementos de los siguientes elementos: El Indio (In), Gálio (Ga), el Germanio (Ge), el Silício (Si), el Arsénico (As), el Fósforo (P), que han demostrado ser los más aptos para la fabricación de éstos dispositivos.

La tecnología de los semiconductores posibilitó construir emisores y detectores de luz de pequeñas dimensiones y bajos costos.

Los emisores y los detectores de luz, deben cumplir con los siguientes Los emisores y los detectores de luz, deben cumplir con los siguientes requerimientos:requerimientos:

1. Los fotoemisores deben emitir la luz a la misma longitud de onda () que corresponda a la ventana de transmisión de la fibra óptica

EMISORES Y DETECTORES

2. La emisión de luz debe ser en el menor número de modos posible; preferiblemente uno sólo.

3. Los emisores y receptores deben tener unos tiempos largos de vida útil, superiores a 105 horas.

4. Los emisores y receptores deben tener posibilidad de transmisión analógica y digital.

5. Los detectores deben ser de una sensibilidad muy alta.

FUENTES O EMISORES ÓPTICOS

Existen dos opciones de fuentes semiconductoras para ser utilizadas en fibras ópticas como emisores de luz.

LED (Light Emiter Diodo)

LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation)(Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación)


El diodo LED:El diodo LED:

Es un diodo de material semiconductor, que forma una unión P-N de las mismas características que un diodo convencional de germanio o silicio.

La diferencia principal con los diodos convencionales radica en que ciertos materiales que se utilizan como dopadores en el LED, son elegidos de tal manera que el proceso de recombinación electrónica sea radiactivo y se genere luz.

De acuerdo al material utilizado para construir el LED, se determinará si la luz emitida por éste es visible, y de que color.

Debido a la gran dispersión de luz y a la distribución espectral tan amplia que presenta un diodo LED, figura 39, éste es usado sólo cuando se requiere realizar transmisiones a distancias cortas y con poca salida de potencia. Son relativamente baratos y poseen un tiempo de vida útil muy largo (107 horas).


Para aplicaciones prácticas en telecomunicaciones y por razones de velocidad y capacidad de transmisión, se desarrollaron los siguientes tipos de LED:

LED de emisión superficial.

Este diodo emite la luz en muchas direcciones, pero según la forma física de la unión, puede concentrarse en un área muy pequeña denominada pozo. Con la ayuda de lentes ópticos que se colocan en su superficie, se pueden lograr mayores concentraciones de luz. Figura 40


LED emisor de orilla

Este diodo emite un patrón de luz en forma elíptica, más direccional que el emitido por los diodos de emisión superficial. Figura 41.

Los diodos emisores superficiales son más utilizados que los diodos emisores de orilla, porque emiten más luz; sin embargo, sus pérdidas de luz por conexión son mayores y su ancho de banda muy angosto.

El diodo LASER:

El LASER es básicamente un diodo semiconductor que cuando se polariza directamente emite una luz coherente, monocromática y muy estrecha en su ancho espectral, de 1 a 5 mm. Figura 42.

Esta luz debido a su espectro tan estrecho, no se dispersa tanto como la luz producida por diodo LED, por lo que se puede emplear eficientemente para transmisiones a mucha distancia y a frecuencias muy superiores a los 300 Mhz.


Consta básicamente de una estructura (p - n) y contactos metálicos, figura 43. Inicialmente se fabricó de GaAs, luego pasó a ser fabricado de GaAIas, logrando así emisiones en la franja de 800 a 900 nm, que es donde está la primera ventana de transmisión de las fibras ópticas.


El Diodo LASER produce una salida de 5 mw, con una corriente de 200 mA y una tensión de 1,5 voltios.

Existen dos tipos de diodos LASER:1. Diodos Laser de franjas de óxido (DL) GaAIas/GaAs.2. Diodos Laser con control por índice (ILD) GalnAs/ InP.

DETECTORES O RECEPTORES ÓPTICOSDETECTORES O RECEPTORES ÓPTICOS

En sistema con fibra óptica se utilizan básicamente dos tipos de semiconductores detectores de luz: fototransistores y fotodiodos.

Fototransistores

A pesar de poseer buena sensibilidad, no posibilitan altas velocidades de transmisión, lo que limita su aplicación.


Fotodiodos:

Los fotodiodos son diodos semiconductores que operan polarizados inversamente. Durante la absorción de la luz, cuando un fotodiodo es iluminado, las partículas de energía luminosa, también llamadas fotones, son absorbidas generando pares electrón - hueco, que en presencia de un campo eléctrico producen una corriente eléctrica.

Estos dispositivos son muy rápidos, de alta sensibilidad y pequeñas dimensiones. La corriente eléctrica generada por ellos es del orden de los nanoamperios (10-9 A) y por lo tanto se requiere de una amplificación para manipular adecuadamente la señal.

Los fotodiodos utilizados actualmente son:

PIN (Positivo - Intrínseco - Negativo

APD (Fotodiodo de Avalancha)


Diodo PIN.

Entre los diodos APD y PIN, este último es el más utilizado como detector de luz en los sistemas de comunicaciones por fibra óptica.

Este diodo está conformado por una capa intrínseca, casi pura, de material semiconductor, introducida entre la unión de dos capas de materiales semiconductores tipo n y p. Figura 44


La luz entra al diodo por una ventana muy pequeña y es absorbida por el material intrínseco, el cual agrega la energía suficiente para lograr que los electrones se muevan de la banda de valencia la banda de conducción y se generen portadores de carga eléctrica que permiten que una corriente fluya a través del diodo.

Los elementos más utilizados en la fabricación de este tipo de detectores son el Germanio y últimamente se utiliza el GaAs, GalnAs, InP, con resultados muy buenos.

Los diodos PIN requieren bajas tensiones para su funcionamiento, pero deben utilizar buenos amplificadores. Presentan tiempos de vida relativamente altos, que podrían reducirse únicamente por factores externos y son los más indicados para el uso en la segunda y tercera ventana de transmisión (1.300 y 1.550 nm).


Diodo A.P.D.

Los fotodiodos de avalancha son una estructura de materiales semiconductores, ordenados en forma p-i-p-n. Figura 45

Los fotodiodos APD son 10 veces más sensibles que los diodos PIN y requieren de menos amplificación adicional. Su desventaja radica en los tiempo de transición son muy largos y su vida útil es muy corta


Características comparativas entre los diodos PIN Y APDCosto:Los diodos APD son más complejos y por ende más caros

Vida:Los diodos PIN presentan tiempos de vida útil superiores

TemperaturaLos diodos APD son más sensibles a las variaciones de temperatura

VelocidadLos diodos APD poseen velocidades de respuesta mayores, por lo tanto permiten la transmisión de mayores tasas de información.

Circuitos de polarización:Los diodos PIN requieren circuitos de polarización más simples, pues trabajan a menores tensiones


Emi Sores Detector Es

Documents

Transcript of Emi Sores Detector Es