ENTRENADOR DE COMUNICACIONES ÓPTICAS, FIBRAS ÓPTICAS Y … · 2008. 11. 11. · ENTRENADOR DE...

ENTRENADOR DE COMUNICACIONESÓPTICAS, FIBRAS ÓPTICAS Y LÁSER

MANUAL DE PRÁCTICAS

EF-970B-E

- 0 MI1001 -

MANUAL DE PRACTICAS EF-970B-E

I N D I C E

0. INTRODUCCIÓN.......................................................................................................1

PRÁCTICA 1 ......................................................................................3

1. MEDIDA DE LA POTENCIA ÓPTICA .......................................................................31.1 Objetivos ................................................................................................................31.2 Equipos y materiales..............................................................................................31.3 Realización práctica...............................................................................................3

PRÁCTICA 2 ......................................................................................5

2. MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA: MÉTODO DE PÉRDIDASDE INSERCIÓN .........................................................................................................5

2.1 Objetivos ................................................................................................................52.2 Equipos y materiales..............................................................................................52.3 Realización práctica...............................................................................................5

PRÁCTICA 3 ......................................................................................7

3. MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA...........................................73.1 Objetivos ................................................................................................................73.2 Equipos y materiales..............................................................................................73.3 Realización práctica...............................................................................................7

PRÁCTICA 4 ....................................................................................11

4. DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA .....114.1 Objetivos ..............................................................................................................114.2 Equipos y materiales............................................................................................114.3 Realización práctica.............................................................................................11

PRÁCTICA 5 ....................................................................................15

5. INFLUENCIA DE LA LUZ AMBIENTAL ..................................................................155.1 Objetivos ..............................................................................................................155.2 Equipos y materiales............................................................................................155.3 Realización práctica.............................................................................................15

PRÁCTICA 6 ....................................................................................17

6. CONEXIADO DE FIBRAS ÓPTICAS MEDIANTE ADAPTADORES ST-ST.MEDIDA DE LA REPETIBILIDAD ...........................................................................17

6.1 Objetivos ..............................................................................................................176.2 Equipos y materiales............................................................................................176.3 Realización práctica.............................................................................................17


PRÁCTICA 7 ....................................................................................19

7. MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA P/I DE FOTOEMISORES LUMINOSOS......197.1 Objetivos ..............................................................................................................197.2 Equipos y materiales............................................................................................197.3 Realización práctica.............................................................................................19

PRÁCTICA 8 ....................................................................................23

8. MEDIDA DE LA ESTABILIDAD ÓPTICA DE LOS FOTOEMISORES ...................238.1 Objetivos ..............................................................................................................238.2 Equipos y materiales............................................................................................238.3 Realización práctica.............................................................................................23

PRÁCTICA 9 ....................................................................................25

9. MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA V/I DE LOS FOTOEMISORES ....................259.1 Objetivos ..............................................................................................................259.2 Equipos y materiales............................................................................................259.3 Realización práctica.............................................................................................25

PRÁCTICA 10 ..................................................................................29

10. CARACTERÍSTICA FRECUENCIAL DE LA MODULACIÓN DE LOSFOTOEMISORES ....................................................................................................29

10.1 Objetivos .............................................................................................................2910.2 Equipos y materiales ..........................................................................................2910.3 Realización práctica............................................................................................29

PRÁCTICA 11 ..................................................................................33

11. DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LOS FOTODETECTORES..............................3311.1 Objetivos .............................................................................................................3311.2 Equipos y materiales ..........................................................................................3311.3 Realización práctica............................................................................................33

PRÁCTICA 12 ..................................................................................37

12. VOLTAJE INVERSO EN LOS FOTODETECTORES .............................................3712.1 Objetivos .............................................................................................................3712.2 Equipos y materiales ..........................................................................................3712.3 Realización práctica............................................................................................37

PRÁCTICA 13 ..................................................................................41

13. ANCHO DE BANDA DE LOS FOTODETECTORES..............................................4113.1 Objetivos .............................................................................................................4113.2 Equipos y materiales ..........................................................................................4113.3 Realización práctica............................................................................................41


PRÁCTICA 14 ..................................................................................47

14. TRANSMISIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS .......................................................4714.1 Objetivos .............................................................................................................4714.2 Equipos y materiales ..........................................................................................4714.3 Realización práctica............................................................................................47

PRÁCTICA 15 ..................................................................................49

15. TRANSMISIÓN DE SEÑALES DE AUDIO .............................................................4915.1 Objetivos .............................................................................................................4915.2 Equipos y materiales ..........................................................................................4915.3 Realización práctica............................................................................................49

PRÁCTICA 16 ..................................................................................51

16. TRANSMISIÓN DE SEÑALES DE VÍDEO..............................................................5116.1 Objetivos .............................................................................................................5116.2 Equipos y materiales ..........................................................................................5116.3 Realización práctica............................................................................................51

PRÁCTICA 17 ..................................................................................55

17. TRANSMISIÓN DE SEÑALES DIGITALES............................................................5517.1 Objetivos .............................................................................................................5517.2 Equipos y materiales ..........................................................................................5517.3 Realización práctica............................................................................................55

PRÁCTICA 18 ..................................................................................59

18. TRANSMISIÓN MEDIANTE FIBRA ÓPTICA DE DATOS RS-232 ........................5918.1 Objetivos .............................................................................................................5918.2 Equipos y materiales ..........................................................................................5918.3 Realización práctica............................................................................................59

PRÁCTICA 19 ..................................................................................61

19. SENSIBILIDAD DE LAS FIBRAS ÓPTICAS A LAS CURVATURAS(MACROCURVATURAS) ........................................................................................63


PRÁCTICA 20 ..................................................................................65

20. SENSIBILIDAD DE LAS FIBRAS ÓPTICAS A LAS MICROCURVATURAS.........6720.1 Objetivos .............................................................................................................6720.2 Equipos y materiales ..........................................................................................6720.3 Realización práctica............................................................................................67


PRÁCTICA 21 ..................................................................................67

21. CARACTERÍSTICAS DE RADIACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA: MEDIDA DE LAAPERTURA NUMÉRICA.........................................................................................69


PRÁCTICA 22 ..................................................................................71

22. MEDIDA DE DESALINEAMIENTOS EN LAS CONEXIONES DE FIBRA .............7322.1 Objetivos .............................................................................................................7322.2 Equipos y materiales ..........................................................................................7322.3 Realización práctica............................................................................................73

PRÁCTICA 23 ..................................................................................77

23. CARACTERIZACIÓN DE UN DISPOSITIVO WDM FIJO.......................................7923.1 Objetivos .............................................................................................................7923.2 Equipos y materiales ..........................................................................................7923.3 - Realización práctica .........................................................................................79

PRÁCTICA 24 ..................................................................................81

24. CARACTERIZACIÓN DEL DISPOSITIVO WDM VARIABLE.................................8324.1 Objetivos .............................................................................................................8324.2 Equipos y materiales ..........................................................................................8324.3 Realización práctica............................................................................................83

PRÁCTICA 25 ..................................................................................85

25. MEDIDAS CON LOS FILTROS ÓPTICOS NEUTROS ..........................................8725.1 Objetivos .............................................................................................................8725.2 Equipos y materiales ..........................................................................................8725.3 Realización práctica............................................................................................8725.4 Abertura no ..........................................................................................................89

PRÁCTICA 26 ..................................................................................89

26. MEDIDA DE LAS PÉRDIDAS DE INSERCIÓN DEL ATENUADOR ÓPTICOVARIABLE................................................................................................................91



PRÁCTICA 27 ..................................................................................93

27. DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LAS PÉRDIDAS DE INSERCIÓN DELATENUADOR ÓPTICO VARIABLE.........................................................................95


PRÁCTICA 28 ..................................................................................97

28. COMPARACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE RUIDO ENTREFOTODETECTORES PIN Y APD ...........................................................................99


PRÁCTICA 29 ................................................................................101

29. WDM: MULTIPLEXACIÓN Y DEMULTIPLEXACIÓN...........................................10329.1 Objetivos ...........................................................................................................10329.2 Equipos y materiales ........................................................................................10329.3 Realización práctica..........................................................................................103

PRÁCTICA 30 ................................................................................107

30. SISTEMA WDM .....................................................................................................10930.1 Objetivos ...........................................................................................................10930.2 Equipos y materiales ........................................................................................10930.3 Realización práctica..........................................................................................109

PRÁCTICA 31 ................................................................................113

31. TRANSMISIÓN WDM............................................................................................11331.1 Objetivos ...........................................................................................................11331.2 Equipos y materiales ........................................................................................11331.3 Realización práctica..........................................................................................113

PRÁCTICA 32 ................................................................................117

32. SENSOR DE TRANSMISIÓN................................................................................11732.1 Objetivos ...........................................................................................................11732.2 Equipos y materiales ........................................................................................11732.3 Realización práctica..........................................................................................117


PRÁCTICA 33 ................................................................................121

33. SENSOR DE REFLEXIÓN ....................................................................................12133.1 Objetivos ...........................................................................................................12133.2 Equipos y materiales ........................................................................................12133.3 Realización práctica..........................................................................................121

PRÁCTICA 34 ................................................................................125

34. SENSOR DEL NIVEL DE LIQUIDO ......................................................................12534.1 Objetivos ...........................................................................................................12534.2 Equipos y materiales ........................................................................................12534.3 Realización práctica..........................................................................................125

PRÁCTICA 35 ................................................................................127

35. SENSOR DE TRANSMISIÓN DE PRESENCIA DE LÍQUIDO.............................12735.1 Objetivos ...........................................................................................................12735.2 Equipos y materiales ........................................................................................12735.3 Realización práctica..........................................................................................127

PRÁCTICA 36 ................................................................................131

36. CONEXIONADO CON EL KIT DE HERRAMIENTAS DE CONECTORIZACIÓN DEFIBRAS ÓPTICAS .................................................................................................131

36.1 Objetivos ...........................................................................................................13136.2 Equipos y materiales ........................................................................................13136.3 Realización práctica..........................................................................................131


ATENCIÓN:

Los manuales suministrados corresponden al modelo EF-970B-E (Entrenadorde Fibra Óptica Completo) si usted dispone del modelo EF-970B (Entrenador de FibraÓptica Básico) tenga en cuenta que el equipo emisor no dispone del fotoemisor nº 6(LED 1300 nm) y el equipo receptor no dispone de los fotodetectores nº 2 (PIN InGaAs1 mm) y nº 3 (APD Ge 0,1 mm).

Si dispone del modelo EF-970B puede transformarlo al modelo EF-970B-Emediante la opción OP-970-EU (Kit Expansión Entrenador de Fibra Óptica Básico).

La tabla siguiente indica las prácticas que pueden realizarse y las opcionesnecesarias:

Práct. EF-970B EF-970B-E Práct. EF-970B Ef-970B-E

1 Sí * Sí 19 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

2 Sí Sí 20 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

3 Sí Sí 21 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

4 Sí * Sí 22 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

5 Sí Sí 23 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

6 Sí Sí 24 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

7 Sí Sí 25 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

8 Sí Sí 26 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

9 Sí Sí 27 Sí * + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

10 Sí Sí 28 No Sí + OPT-970-01

11 Sí * Sí 29 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

12 No Sí 30 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

13 Sí * Sí 31 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

14 Sí Sí 32 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

15 Sí Sí 33 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

16 Sí Sí 34 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

17 Sí Sí 35 Sí + OPT-970-01 Sí + OPT-970-01

18 Sí Sí 36 Sí + OPT-970-02 ** Sí + OPT-970-02 **

* Recomendado el modelo EF-970B-E, para realizar todas las actividades indicadasen la práctica.

** Recomendada la opción OP-970-03 (Microscopio).


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MANUAL DE PRÁCTICAS

ENTRENADOR DE COMUNICACIONES ÓPTICAS,FIBRAS ÓPTICAS Y LÁSER

EF-970B-E0. INTRODUCCIÓN

El presente manual de prácticas está concebido para facilitar, mediante elentrenador PROMAX EF-970B-E, el aprendizaje, demostración y experimentación delos sistemas de comunicaciones ópticas, de los fenómenos relacionados con la luz yde los principios de la transmisión por fibras ópticas; así como de las últimastendencias actuales, como los sistemas láser y WDM.

Las experiencias presentadas en este manual no pretenden cubrir todas lasposibilidades que brinda el entrenador EF-970B-E, sino que intentan ser un conjuntode actividades que abarquen los aspectos teóricos y prácticos más importantes. Lasprácticas pueden ser revisadas y completadas con la experiencia diaria del profesor,adaptándolas al nivel, ritmo de desarrollo de las clases y al programa docente de laasignatura.

La concepción eminentemente didáctica de las experiencias, presentadas deforma totalmente autocontenida, permite que el alumno siga su propio plan de trabajoy que él mismo descubra los conceptos, llegando a conclusiones autónomamente. Porello, se recomienda que la tarea del profesor, si bien en un principio será másdirectiva, sea orientadora, sugiriendo alternativas y planteando cuestiones que haganreflexionar a los alumnos.

Los contenidos están organizados progresivamente, para graduar losconocimientos y así facilitar el aprendizaje del alumno. En las primeras experiencias,el alumno empieza por comprender cómo pueden tener lugar las comunicaciones pormedio de la luz y como una fibra óptica puede substituir a un cable metálico, y en lasúltimas prácticas acaba operando con sensores y avanzados sistemas decomunicaciones.

Todas las prácticas presentadas obedecen a la misma estructura lógica, con unguión perfectamente definido:

1. OBJETIVOS

2. EQUIPOS Y MATERIALES

3. REALIZACIÓN PRÁCTICA


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En el apartado de Objetivos se exponen de forma clara los propósitos que sepretenden conseguir con la realización de la experiencia. La lectura de los objetivospermite al profesor evaluar la correspondencia de los contenidos de la práctica con elprograma docente desarrollado.

La sección Equipos y Materiales enumera los dispositivos necesarios para eldesarrollo de la práctica.

La Realización Práctica marca el procedimiento a seguir para el desarrollo dela experiencia. La línea seguida, en la realización de la práctica, permite asimilar yfijar fácilmente los conceptos, tanto en su vertiente teórica como práctica, yproporciona, al alumno, una metodología de trabajo útil, para abordar los problemasque se le puedan presentar en situaciones reales.

Para aprovechar al máximo las posibilidades del entrenador se recomienda queel alumno comprenda el funcionamiento de los equipos, antes de iniciar la realizaciónde las experiencias, mediante la lectura de los apartados 3 y 4 del Manual deInstrucciones, y se familiarice en el uso de éstos.

ATENCIÓN: Debido a nuestro constante esfuerzo en mejorar nuestros productos, lainformación contenida en este documento está sujeta a cambio.

ATENCIÓN: Las corrientes de polarización (Ibias) indicadas en las prácticas sonaproximadas, debido a la dispersión intrínseca de los componentesópticos.


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Práctica 1

1. MEDIDA DE LA POTENCIA ÓPTICA

1.1 Objetivos

Medida de la potencia óptica mediante fotodetectores con áreas fotosensiblesdistintas.

1.2 Equipos y materiales

• Latiguillos de fibra óptica

• Elementos de limpieza

1.3 Realización práctica

• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1

- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC- Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm)- Longitud de onda: 660 nm

• Incrementar la corriente (Ibias) del fotoemisor hasta aproximadamente 11 mA.Observar, visualmente, como aumenta la intensidad de la luz al incrementarla corriente.

• Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y laentrada del receptor correspondientes.

Tx Rxlatiguillo

Figura 1.- Conexión Emisor-Receptor.

• Medir la potencia recibida en le fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm), en W y dBm.

• Conectar, el latiguillo de fibra óptica, en el fotodetector nº 1 (Si 1mm) yseleccionar dicha entrada en el receptor.

• Medir la potencia en W y dBm, también a 660 nm.


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• Observar, que recibiendo ambos fotodetectores la misma potencia, la medidaes diferente. Esto es debido a que las superficies fotosensibles son diferentes,por ello la energía captada es distinta.

• Ilustrar mediante un dibujo el concepto anterior.

• Con los valores obtenidos rellenar la siguiente tabla:

Fotodetector nº Potencia Recibida (dBm) Superficie Fotosensible

14

Tabla 1.-

• Indicar que resultados se hubiesen obtenido si en lugar de utilizar la fibra de975/1000 µm se hubiera empleado una fibra de 62,5/125 µm.

• Reducir la corriente (Ibias) del fotoemisor a 5 mA y repetir los apartadosanteriores.



14

Tabla 2.-

• A continuación conectar, el latiguillo de fibra óptica, en el fotoemisor nº 4 (PIN850 nm) seleccionar dicha salida en el emisor.

• Ajustar aproximadamente la corriente (Ibias) del fotoemisor a 17 mA.

• Medir la potencia en W y dBm, a 850 nm, que llega al fotodetector nº 4.

• Repetir con el resto de fotodetectores.



1234

Tabla 3.-

• De los resultados obtenidos se deduce que, para realizar medidas, son másadecuados los fotodetectores de área grande, los cuales captan toda o lamayor parte de la luz óptica de la fibra. Los fotodetectores con un área menor,son en cambio, más apropiados para la transmisión, dada su velocidad máselevada.


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Práctica 2

2. MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA:MÉTODO DE PÉRDIDAS DE INSERCIÓN

2.1 Objetivos

Obtener la atenuación de la fibra óptica mediante el método de pérdidas deinserción. Análisis de las consecuencias que generan las curvaturas en las fibrasópticas.



• Fibra óptica de 50 m

• Latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora



• Seleccionar:




Tx Rxlatiguillo

Figura 1.- Conexión Emisor-Receptor.

• Fijar en el emisor una corriente (Ibias) de aproximadamente 11 mA. Esperar 1minuto para su estabilización.

• Establecer, en el medidor de potencia óptica, como valor de referencia lapotencia medida.


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• Sustituir el latiguillo por la fibra óptica de 50 m.

Tx Rxfibra ópticade 50 m

Figura 2.-

• La potencia relativa medida, indica las pérdidas de la fibra óptica de 50 m.

� NOTA: Realmente, las pérdidas corresponderían a 49 m de cable, debido a que lareferencia se ha establecido con una fibra de 1 m de longitud.

• Desconectar la fibra óptica de 50 m, conectándola ahora en sentido inverso.Medir, de nuevo, las pérdidas.

• Realizar la media de las pérdidas y determinar la atenuación específica α[dB/m].

• Repetir el proceso dos veces más, completando la siguiente tabla.

A [dB]Medida nº

A - B B - A Atenuación Mediaα [dB / m]

123

Tabla 1.-

• Con las atenuaciones específicas obtenidas determinar el valor medio deatenuación específica.

• A continuación, sustituir, la fibra óptica de 50 m, por el latiguillo de fibra ópticasin cubierta protectora.

• Observar como, al doblar ligeramente la fibra, se aprecia en ésta una zona decolor rojizo. Esta luz rojiza está originada por los rayos que se escapan delinterior de la fibra.

• Relacionar el concepto anterior con la Ley de Snell.

• Comprobar el aumento de pérdidas al doblar ligeramente la fibra.

• Conectar ahora la fibra en el fotoemisor nº 4 (LED 850 nm).


• Medir la potencia, en la longitud de onda de 850 nm.

• Doblar ligeramente la fibra. ¿Por qué motivo no se aprecia la radiaciónluminosa que emerge del interior de la fibra?


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Práctica 3

3. MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA

3.1 Objetivos

Determinar la atenuación de la fibra óptica de 50 m mediante tres métodos.




• Adaptadores ST-ST



• Seleccionar:



Método 1:



Tx Rxlatiguillo n 1o

Figura 1.-

• Establecer como el valor de referencia, la potencia medida.

• Insertar la fibra óptica de 50 m, utilizando los dos adaptadores ST-ST y el otrolatiguillo de fibra óptica.


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Tx Rxlatiguillo n 1o latiguillo n 2o

adaptadorST-ST

adaptadorST-ST

fibra ópticade 50 m

Figura 2.-

• Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas.

• Conectar, la fibra óptica de 50 m, en sentido inverso. Leer de nuevo laspérdidas.

Método 2:

• Conectar, mediante dos latiguillos de fibra óptica y un adaptador ST-ST, lasalida del emisor y la entrada del receptor correspondientes.

adaptadorST-ST


Figura 3.-


• Insertar entre los latiguillos la fibra óptica de 50 m con ayuda del otroadaptador ST-ST.


adaptadorST-ST

adaptadorST-ST


Figura 4.-



Método 3:

• Conectar, mediante tres latiguillos de fibra óptica y dos adaptadores ST-ST, lasalida del emisor y la entrada del receptor correspondientes.

Tx Rxlat. n 1o lat. n 2o

adaptadorST-ST

adaptadorST-ST

lat. deref.

Figura 5.-


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• Sustituir el latiguillo central por la fibra óptica de 50 m.


adaptadorST-ST

adaptadorST-ST


Figura 6.-



• Anotar los resultados obtenidos, mediante los tres métodos, en la tablasiguiente.

A [dB]Método

A – B B - A Valor Medio

123

Tabla 1.-

• Comparar los métodos utilizados. Indicando las ventajas e inconvenientes decada uno de ellos.


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Práctica 4

4. DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LA ATENUACIÓN DE LAFIBRA ÓPTICA

4.1 Objetivos

Determinar la atenuación de la fibra óptica con la frecuencia (o longitud deonda).




• Adaptador ST-ST



• Dirigir el extremo de la fibra óptica de 50 m hacia una luz blanca ambiental dealta potencia, como por ejemplo la luz solar que entra por la ventana, la luzde una bombilla, … Observar como la luz en el otro extremo, al pasar através de la fibra, ya no es blanca. Esto es debido a que la atenuación, en lafibra óptica, depende de la frecuencia (o la longitud de onda).

• Seleccionar:




Tx Rxlatiguillo

Figura 1.-


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• Seleccionar en el emisor una corriente (Ibias) de 15 mA. Esperar 1 minuto parasu estabilización.


• Conectar, mediante la fibra óptica de 50 m, la salida del emisor y la entradadel receptor correspondientes.

Tx Rxfibra óptica

de 50 m

Figura 2.-


• Repetir la experiencia con el resto de fotoemisores, ajustando para cada unode ellos el valor indicado de corriente (Ibias), y esperando 1 minuto paraestabilizar la emisión óptica.

Fotoemisor nº Longitud de onda (nm) Corriente (mA)

2 590 153 660 114 850 176 1300 100

Tabla 1.-

• Debido a la alta atenuación que presenta la fibra óptica a 1300 nm, cuando seutilice el fotoemisor nº 6 (LED 1300 nm) se utilizará el proceso siguiente.

• Substituir la fibra óptica de 50 m por un latiguillo de 1 m. Utilizar elfotodetector nº 2 (PIN 1 mm) para efectuar la medida, debido a que tiene unamayor sensibilidad en la zona de 1300 nm.

• Establecer como el valor de referencia, la potencia medida con el fotodetectornº 2 (PIN 1 mm).

• Añadir a la conexión otro latiguillo de fibra óptica, mediante el adaptador ST-ST.

adaptadorST-ST


Figura 3.-

• Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas, que corresponderán a 1 m defibra, debido a que la referencia se ha fijado con el latiguillo de 1 m.

• Una vez determinadas las pérdidas a 1300 nm, calcular, para todos losfotoemisores, la atenuación específica α [dB/m]. Tener en cuenta que a 1300nm la longitud del cable es de 1 m.


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• Con los resultados obtenidos, completar la siguiente tabla.

λ [nm] A [dB] α [dB/m]526590660850

1300

Tabla 2.-

• Dibujar una gráfica con los datos de la tabla.

• Explicar por qué motivo se incrementa la atenuación al aumentar la longitudde onda.

• Indicar, a parte de la atenuación, que otro parámetro limita un enlace por fibraóptica.


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Práctica 5

5. INFLUENCIA DE LA LUZ AMBIENTAL

5.1 Objetivos

Análisis de la influencia que ejerce la luz ambiental en las fibras ópticas.



• Latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora



• Seleccionar:

- Emisor: - Todas las salidas desconectadas


• Buscar un emplazamiento, para efectuar las medidas, donde la luz ambientalsea muy intensa, por ejemplo debajo de una lámpara, al lado de una ventana,…

• Conectar el latiguillo de fibra óptica entre el fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) y elfotodetector correspondiente. No activar ninguna salida del emisor.

Tx Rx

latiguillo defibra óptica

Figura 1.-

• Medir la potencia recibida.

• Sustituir el latiguillo de fibra óptica, por el latiguillo de fibra óptica sin cubiertaprotectora. No activar ninguna salida del emisor.

Tx Rx

latiguillo de fibra óptica sin cubierta

Figura 2.-


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• Medir la potencia recibida. Si el display indica “*INPUT TOO LOW *” buscarotro emplazamiento, donde la luz ambiental sea mucho más intensa.

• Comparar las dos potencias. Explicando por que motivo ahora el equiporeceptor capta energía luminosa.

• A continuación, se va a demostrar como aumenta de la potencia ópticaambiental captada por la fibra óptica al doblarla. Para ello activar, elfotoemisor nº 5 (LASER 650 nm).

• Manteniendo conectado el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora, alfotoemisor nº 3 (LED 660 nm), ajustar la corriente (Ibias) del fotoemisor hastaaproximadamente 22 mA. Esta emisión óptica la utilizaremos como luzambiental de alta potencia.

• Doblar el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora frente a la emisiónóptica del LASER, tal como indica la figura siguiente.


Tx Rx

Figura 3.-

• Medir la potencia introducida externamente por el LASER.

• Seleccionar en el receptor el modo de medida “1 kHz”.

• Medir la potencia recibida en el modo “1 kHz”.

• Indicar por que motivo la potencia recibida en el modo “1 kHz” esextremadamente baja.

• Seleccionar en el emisor la entrada del generador. Escoger la forma de ondacuadrada.

• Ajustar la corriente (Ibias) a unos 10 mA y situar, también en el emisor, elpotenciómetro de ganancia en su punto intermedio.

• Manteniendo, el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora, doblado frentea la emisión óptica del láser, medir la potencia recibida.

• Describir por que causa la medida de potencia es distinta a la anterior.

• Indicar que utilidad tiene el modo de medición de potencia “1 kHz”.


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Práctica 6

6. CONEXIADO DE FIBRAS ÓPTICAS MEDIANTE ADAPTADORESST-ST. MEDIDA DE LA REPETIBILIDAD

6.1 Objetivos

Determinar el valor medio de la atenuación de los adaptadores ST-ST.



• Adaptador ST-ST



• Seleccionar:



• Conectar mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entradadel receptor correspondientes.

Tx Rxlatiguillo

Figura 1.-

• Ajustar la corriente (Ibias) del emisor hasta aproximadamente 11 mA. Esperaraproximadamente 1 minuto para su estabilización.


• Insertar otro latiguillo de fibra óptica mediante el adaptador ST-ST.


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adaptadorST-ST

Tx Rxlatiguillo latiguillo

Figura 2.-


• Desconectar el adaptador ST-ST e insertarlo en sentido inverso. Leer, en elmedidor de potencia, las pérdidas. Obtener el valor medio de la atenuacióndel adaptador ST-ST.

• Repetir el proceso cinco veces. Con los resultados obtenidos rellenar la tablasiguiente.

A [ dB ]

Medida Adaptador ST-ST no 1 Adaptador ST-ST no 2A - B B - A Valor Medio A - B B – A Valor Medio

no 1no 2no 3no 4no 5

Valor maxValor min

∆ max

Tabla 1.-

• Repetir todo el proceso con el segundo adaptador ST-ST, y completar la tablaanterior.


10/2002 Página 19

Práctica 7

7. MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA P/I DE FOTOEMISORESLUMINOSOS

7.1 Objetivos

Obtención de la curva característica P/I de los fotoemisores LED y láser.





• Seleccionar:




Tx Rxlatiguillo

Figura 1.-

• Aumentar la corriente (Ibias) del fotoemisor desde su valor mínimo hasta elmáximo, en incrementos de 2 mA. Anotar las medidas de potencia [W] pararepresentar posteriormente la característica P/I del fotoemisor.

• Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED660 nm), 4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm). En el LASER efectuarincrementos de 1 mA, observando con detalle la zona umbral.

� NOTA: El láser se utiliza sin realimentación.


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� NOTA: Debido a la propia naturaleza del LASER, la potencia emitida depende dela temperatura, por ello se aconseja obtener su característica P/I encondiciones de temperatura estable.

• Con los resultados obtenidos representar la relación P/I para cada fotoemisor.

Figura 2.-


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• Comparar las respuestas (Ibias)

• Repetir la práctica, pero en lugar de incrementar la corriente desde su valormínimo al máximo, se decrementará la corriente desde su valor máximo almínimo. Para ello, fijar la corriente (Ibias) del fotoemisor a su valor máximo yaguardar 1 minuto.

• A continuación, disminuir la corriente hasta su valor mínimo, endecrementos de 2 mA. Anotar las medidas de potencia [W] para representarposteriormente la característica P/I del fotoemisor.

• Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED660 nm), 4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm). En el LASER efectuardecrementos de 1 mA, observando con detalle la zona umbral.

• Con los resultados obtenidos representar la relación P/I para cada fotoemisor.


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Figura 3.-

• Cotejar las respuestas (Ibias)

• Comparar, para cada fotoemisor, la respuesta obtenida incrementando lacorriente con la determinada mediante decrementos de corriente.

• Indicar que motivos pueden originar las diferencias observadas.


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Práctica 8

8. MEDIDA DE LA ESTABILIDAD ÓPTICA DE LOSFOTOEMISORES

8.1 Objetivos

Análisis de la estabilidad temporal de la potencia óptica emitida por losfotoemisores.





• Seleccionar:




Tx Rxlatiguillo

Figura 1.-

• Ajustar la corriente (Ibias) del fotoemisor hasta aproximadamente 10 mA.

• Anotar, durante 5 minutos, los valores de potencia [dBm] a intervalos de 10 sdurante el primer minuto, y después cada minuto hasta alcanzar los 5 minutos.

• Repetir el proceso con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED 660 nm),4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm) con y sin realimentación. Cuando elLASER no esté realimentado ajustar la corriente (Ibias) hasta su valor máximo.

� NOTA: Para poder activar la realimentación del LASER debe emplearse el canal 2.


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� NOTA: Recuerde que las interferencias entre modos, en la fibra óptica(multimodo), pueden alterar la potencia emitida, al igual que lasreflexiones provocadas entre conector-fibra.

• Anotar los resultados obtenidos en las siguientes tablas.

T [s] 0 10 20 30 40 50 60 120 240 360 480 600 P [dBm]

Tabla 1.-

T [s] 0 10 20 30 40 50 60 120 240 360 480 600 P [dBm]

Tabla 2.-

T [s] 0 10 20 30 40 50 60 120 240 360 480 600 P [dBm]

Tabla 3.-

T [s] 0 10 20 30 40 50 60 120 240 360 480 600 P [dBm]

Tabla 4.-

T [s] 0 10 20 30 40 50 60 120 240 360 480 600 P [dBm]

Tabla 5.-

T [s] 0 10 20 30 40 50 60 120 240 360 480 600 P [dBm]

Tabla 6.-

• Comparar los resultados de los diferentes tipos de fotoemisores.

• A continuación, representar la dependencia de la potencia con el tiempo, enuna gráfica similar a la siguiente.

T [s]

P[dBm]

Figura 2.-


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Práctica 9

9. MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA V/I DE LOS FOTOEMISORES

9.1 Objetivos

Obtener la curva que relaciona la corriente que circula por el fotoemisor con ladiferencia de potencial.


• Voltímetro


• Seleccionar:


• Conectar, en el emisor, el voltímetro entre los puntos de medida TP 11 y TP24, para medir la caída de tensión en los fotoemisores.

Tx V

TP 11

TP 24

Figura 1.-

• Aumentar la corriente (Ibias) del fotoemisor desde su valor mínimo hasta elmáximo, en incrementos de 1 mA. Anotar el voltaje para representarposteriormente la característica V/I del fotoemisor.

I [mA]U [V]

Tabla 1.-

• Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED660 nm), 4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm) sin realimentación. Anotar elvoltaje para representar posteriormente la característica V/I de los fotoemisores.


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� NOTA: Recuerde que las interferencias entre modos, en la fibra óptica(multimodo), pueden alterar la potencia emitida, al igual que lasreflexiones provocadas entre conector-fibra.

I [mA]U [V]

Tabla 2.-

I [mA]U [V]

Tabla 3.-

I [mA]U [V]

Tabla 4.-

I [mA]U [V]

Tabla 5.-

• Comparar los resultados obtenidos.

• Utilizando los datos de las tablas representar la relación V/I.


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Figura 2.-

¿La potencia radiada por un fotoemisor depende de su diferencia depotencial?. Justificar la respuesta.

¿En un sistema de comunicaciones ópticas la potencia emitida se controla porla corriente que circula por el fotoemisor, o por su diferencia de potencial?. Razonar larespuesta.


Página 28 10/2002


10/2002 Página 29

Práctica 10

10. CARACTERÍSTICA FRECUENCIAL DE LA MODULACIÓNDE LOS FOTOEMISORES

10.1 Objetivos

Determinar la respuesta en frecuencia de la modulación de los fotoemisores.


• Osciloscopio

• Generador (forma de onda senoidal, frecuencia máxima de al menos 10 MHz)




• Seleccionar:


- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG- Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm)- Impedancia de salida: 75 Ω

• Conectar el generador externo a la entrada DC del emisor.

• Conectar el primer canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor (75 Ω)y el segundo canal al TP 10. Utilizar en el osciloscopio el acoplamiento DC.


TxRx

OSC

G DClatiguillo

ANALOGTPGxTP10

Figura 1.-


Página 30 10/2002

• Seleccionar en el generador externo una señal senoidal de 1 kHz.

• Ajustar en el TP10 del emisor, con los potenciómetros P1 (I-bias) y P2 (GAIN) ycon ayuda del osciloscopio, la máxima excursión sin distorsión.

• Seleccionar en el receptor la máxima tensión de polarización del fotodetector(Ubias). mediante los potenciometros P5 y P7.

• Regular en el receptor la ganancia del canal analógico mediante elpotenciómetro P1 (GAIN) para lograr una amplitud de la señal de salidaidéntica a la amplitud de la señal de entrada .

� NOTA: No conectar los filtros del canal analógico del receptor (100 kHz y 1 MHz).

• Leer en el osciloscopio la relación de amplitud entre la señal de salida y la señalde entrada en dB, para las frecuencias indicadas en la tabla. Rellenar la tabla.

1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

Vo/Vi[dB] 0 dB

Tabla 1.-

• Determinar la frecuencia de corte (-3 dB).

• Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº1 (LED 526 nm), nº 2 (LED590 nm), 3 (LED 660 nm) y 5 (LASER 650 nm) sin realimentación. Anotar lasmedidas en las tablas siguientes.

1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

Vo/Vi[dB] 0 dB

Tabla 2.-

1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

Vo/Vi[dB] 0 dB

Tabla 3.-

1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

Vo/Vi[dB] 0 dB

Tabla 4.-


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1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

Vo/Vi[dB] 0 dB

Tabla 5.-

• Comparar los resultados obtenidos.

� NOTA: En las medidas efectuadas también influye el fotodetector utilizado, poreste motivo las comparaciones se deben efectuar con el mismofotodetector.

• Anotar en la siguiente tabla las frecuencias de corte de los fotoemisores.

Fotoemisor no 1 no 2 no 3 no 4 no 5fc

Tabla 6.-

• Representar gráficamente los resultados obtenidos.


Página 32 10/2002

Figura 2.-


10/2002 Página 33

Práctica 11

11. DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LOS FOTODETECTORES

11.1 Objetivos

Obtener la dependencia espectral de los fotodetectores.





• Seleccionar:




Tx Rxlatiguillo

Figura 1.-

• Ajustar en el emisor una corriente (Ibias) de aproximadamente 17 mA. Esperar1 minuto para su estabilización.

• Medir la potencia (P1) en W.

• Conmutar en el receptor la longitud de onda a 660 nm y medir la potencia(P2) en W.

• Seleccionar en el receptor la longitud de onda a 650 nm y medir la potencia(P3) en W.

• Fijar en el receptor la longitud de onda a 590 nm y medir la potencia (P4) en W.

• Cambiar en el receptor la longitud de onda a 526 nm y medir la potencia (P5) en W.


Página 34 10/2002

• Calcular la sensibilidad espectral, para las diferentes longitudes de onda enrelación a la sensibilidad de 850 nm.

Sensibilidad espectral Si (660 nm) / Si (850 nm) = P1 / P2




• Anotar los resultados en la tabla

λ [nm] 526 590 650 660 850sensibilidad espectral relativa

Tabla 1.-

Representar gráficamente la sensibilidad relativa del fotodetector nº 4:

Figura 2.-

• Justificar la exactitud del método utilizado para determinar la sensibilidadrelativa del fotodetector.

� NOTA: Otro método para obtener la sensibilidad, consistiría en utilizar para cadalongitud de onda un fotoemisor que emitiese en dicha longitud. Para queel resultado fuera correcto, todos los fotoemisores deberían emitir lamisma potencia.

• ¿Es este método más preciso que el utilizado?. Razonar la respuesta.

• Manteniendo el fotoemisor de 850 nm repetir las medidas utilizando elfotodetector nº 2 y las longitudes de onda: 850, 1300, 1310 y 1550 nm. Utilizartambién como referencia la longitud de onda de 850 nm.

• Anotar los resultados en la tabla


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λ [nm] 850 1300 1310 1550sensibilidad espectral relativa

Tabla 2.-

• Representar gráficamente la sensibilidad relativa del fotodetector nº 2:

Figura 3.-

• La figura siguiente indica la respuesta espectral (sensibilidad) de losfotodetectores de las series SI336-BQ, SI336-BK, SI337-BQ y SI337-BR deHAMAMATSU.

Figura 4.-


Página 36 10/2002

• Si suponemos que para una radiación de 700 nm un fotodetector de la serieSI336-BQ recibe una potencia de –10 dBm, indicar que potencia se recibirácon emisiones ópticas, de igual potencia, y longitudes de onda de 400, 500,600, 800, 900, 1000 y 1100 nm.

400 nm 500 nm 600 nm 700 nm 800 nm 900 nm 1000 nm 1100 nmPotenciaRecibida

(dBm)- 10

Tabla 3.-


10/2002 Página 37

Práctica 12

12. VOLTAJE INVERSO EN LOS FOTODETECTORES

12.1 Objetivos

Estudio de la influencia de la tensión inversa de polarización en un fotodetector.Comparación entre fotodetector PIN y APD.


• Voltímetro

• Osciloscopio




• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: Generador en el canal CH1- Seña senoidal- Frecuencia 1 kHz- Acoplamiento DC (conmutador S1(1) en la posición DC y

S1(2) en la posición AC)- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1

- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: 1 kHz- Entrada Óptica: fotodetector nº 2 (InGaAs 1 mm)- Longitud de onda: 850 nm


Tx Rxlatiguillo

Figura 1.-

• Ajustar la corriente (Ibias) del fotoemisor a 10 mA (para eliminar la distorsiónde la señal), después ajustar la ganancia mediante el potenciómetro P1(GAIN) hasta el máximo.


Página 38 10/2002

• A continuación, verificaremos si la potencia detectada por el fotoemisor nº 2depende de la tensión inversa de polarización del fotodetector (Ubias). Paraello, conectar en el receptor el voltímetro entre el punto de test TP18 y GND.

TP 18

Rx

TPG x +

Figura 2.-

• Comprobar que los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversade polarización (Ubias) se encuentran en su posición mínima.


• Aumentar la tensión de polarización del fotodetector (Ubias), mediante elpotenciómetro P5, hasta el máximo. Observar como la potencia detectadaprácticamente permanece inalterada.

• Cambiar la conexión del latiguillo de fibra óptica al fotodetector nº 3 (APDGe 0,1 mm). Seleccionar, en el receptor, la entrada correspondiente a dichofotodetector.

• Observar que la potencia detectada es, aproximadamente, unos 20 dB inferiora la captada con el fotodetector nº 3 (PIN Si 1 mm). La potencia es inferior,debido a que la área de detección del APD es muy reducida (∅ 0,1 mm) encomparación con la del fotodetector no 2 (∅ 1 mm).

• Ahora comprobaremos si la potencia detectada por el APD depende de latensión inversa de polarización aplicada (Ubias). Para ello, conectar en elreceptor el voltímetro entre el punto de test TP19 y GND.

73 ��

��

73* [ ��

�

Figura 3.-

• Comprobar que los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversade polarización (Ubias) se encuentran en su posición mínima.


• Aumentar la tensión inversa de polarización del APD (Ubias), desde su valormínimo al máximo, en incrementos de 5 V hasta los 30 V; y después, másdetalladamente, en incrementos de 0,2 V para percibir claramente el efectoavalancha, hasta que la ganancia relativa alcance 15 dB. Medir, para cadaincremento de voltaje, la potencia detectada.


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� NOTA: El potenciómetro P7 permite el ajuste fino de la tensión inversa depolarización.

• Con los datos obtenidos rellenar la tabla siguiente.

Ubias[V]

∆ Potencia[dB]

Tabla 1.-

• Representar gráficamente la dependencia de la ganancia con la tensióninversa aplicada.

Figura 4.-

• Explicar detalladamente por que en el APD la potencia captada depende de latensión inversa de polarización y en el fotodetector nº 2 (PIN InGaAs 1 mm)es constante.

• Indicar las ventajas e inconvenientes de los fotodetectores PIN y APD.

• Con ayuda del osciloscopio observaremos como el APD amplifica la señalrecibida, para ello seleccionar en el receptor:

- Modo Medidor de Potencia: AC

- Filtro 100 kHz: Activado (conmutador S1(1))

- Acoplamiento: AC (conmutador S3(1))

• Conectar el osciloscopio a la salida analógica del receptor (75 Ω).

• Ajustar, en el emisor, la ganancia del canal analógico al máximo mediante elpotenciómetro P1 (GAIN).


Página 40 10/2002

latiguilloANALG

Tx Rx

OSC

Figura 5.-

• Situar los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversa depolarización (Ubias) en su posición mínima, para fijar al mínimo la ganancia delAPD.

• Mantener, en el emisor, la corriente (Ibias) a 10 mA (para eliminar la distorsiónde la señal) y la ganancia al máximo.

• Apreciar en el oscilosopio la señal detectada por el APD.

• A continuación, aumentar la tensión inversa de polarización del APD (Ubias).Observar en el osciloscopio como se amplifica la señal por el efectoavalancha.

• Apreciar como a partir de una determinada tensión inversa de polarización, elruido del APD aumenta y, por consiguiente, la calidad de la señal empeorará.

• Justificar por que motivo se deteriora la señal.

• Indicar que tipos de materiales se utilizan en la fabricación de los APD paracubrir las longitudes de onda indicada en la tabla.

� NOTA: Para la realización de este apartado el alumno deberá consultarbibliografía relacionada con el tema.

Longitudes de onda(nm) 0,6 – 0,9 µ 1,2 – 1,3 µ 1.0 – 1,6 µ

Material

Tabla 2.-


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Práctica 13

13. ANCHO DE BANDA DE LOS FOTODETECTORES

13.1 Objetivos

Determinar el ancho de banda de los fotodetectores y la influencia de la tensióninversa de polarización.


• Voltímetro

• Osciloscopio

• Generador (forma de onda senoidal y cuadrada, frecuencia máxima de almenos 10 MHz)




• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: DC en el canal CH1- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1

- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG- Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm)- Longitud de onda: 850 nm- Impedancia de salida: 75 Ω

• Conectar el generador a la entrada DC del emisor.

• Conectar el primer canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor(75 Ω) y el segundo canal en el punto de test TP10 y GND.

• Enlazar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entradadel receptor correspondientes.

• Conectar el voltímetro en el punto de test TP17 y GND, para evaluar latensión inversa de polarización del fotodetector (Ubias).


Página 42 10/2002

DC

TP10

GTx

Rx

V

OSCTPGx ANALOGOUTPUTlatiguillo

TP17 TPGx

Figura 1.-

• Seleccionar en el generador externo una frecuencia de 1 kHz .

• Conectar el segundo canal del osciloscopio en el punto de test TP10 delemisor.

• Ajustar, en el emisor, los potenciómetros P1 (GAIN) y P2 (Ibias) para lograr lamáxima excursión sin distorsión en el TP10.

• Situar, en el receptor, los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensióninversa de polarización (Ubias) en su posición mínima.

� NOTA: No conectar los filtros del canal analógico del receptor (100 kHz a 1MHz).

• Regular, en el receptor, la ganancia del canal analógico (con ayuda delosciloscopio) para conseguir que la amplitud de la señal de salida coincidacon la amplitud de la señal de entrada.

• Aumentar la frecuencia, del generador externo, y medir en el osciloscopio larelación entre los valores de amplitud de la señal de salida y la señal deentrada en dB, para las frecuencias indicadas en la tabla. Rellenar la tabla.

1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

Vo/Vi[dB] 0 dB

Tabla 1.-


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• Aumentar la tensión inversa de polarización del fotodetector, en intervalos de3 V, hasta alcanzar -18 V, repitiendo la medida anterior para cada incremento.

f

Ubias

1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

- 3

- 6

- 9

- 12

- 15

- 18

Tabla 2.-

• Representar los resultados obtenidos en una misma gráfica

Figura 2.-

• Observar como aumenta el ancho de banda al incrementar la tensión inversade polarización. Esto es debido, a que a al aumentar la tensión inversa depolarización disminuye la capacidad interna del fotodetector, y por tanto, seextiende el ancho de banda.

• Justificar por que se reduce la capacidad interna del fotodetector, al aumentarel voltaje inverso de polarización.


Página 44 10/2002

• A modo ilustrativo, se indica la relación entre la capacidad interna y la tensióninversa de polarización del fotodetector NDL2208 de NEC, y también larelación con el tiempo de respuesta.

Figura 3.-

• Seleccionar en el generador externo una señal cuadrada y fijar la frecuencia a200 kHz.

• Situar, en el receptor, los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensióninversa de polarización (Ubias) en su posición mínima.

• Representar la señal obtenida en la salida analógica del canal analógico.

• Ajustar los potenciómetros P5 y P7, del emisor a su posición máxima.


10/2002 Página 45

• Representar la señal obtenida en la salida analógica del canal analógico.

• Indicar las diferencias apreciadas entre las dos señales obtenidas. Exponerlas causas de los efectos manifestados.

• Notar como en un sistema de comunicaciones por fibra óptica, la tensióninversa de polarización del fotodetector puede afectar a todo el sistemaaunque se utilice un fotoemisor de alta velocidad (por ejemplo, un diodoláser). Si la velocidad de respuesta decrece, se restringe la velocidad detransmisión (bit rate) del sistema. Consecuentemente, cada fotodetector debeutilizarse en sus condiciones de polarización más óptimas.

• Repetir las experiencias de esta práctica con el fotodetector nº 2 (InGaAs 1mm). Emplear el mismo fotoemisor.

f

Ubias

1kHz

10kHz

0,1MHz

1MHz

2MHz

3MHz

4MHz

5MHz

6MHz

7MHz

8MHz

9MHz

10MHz

0 0 dB

- 3

- 6

- 9

- 12

Tabla 3.-


Página 46 10/2002

Comparar los resultados entre los dos fotodetectores.

� NOTA: En las medidas efectuadas además de influir el fotodetector tambiénafecta el fotoemisor. Por este motivo, las comparaciones entrefotodetectores deben realizarse con el mismo fotodetector, y con idénticonivel de potencia emitida.


10/2002 Página 47

Práctica 14

14. TRANSMISIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS

14.1 Objetivos

Comprobar, en una transmisión analógica, la corriente que circula por elfotoemisor y la diferencia de potencial. Observar, visualmente, la emisión óptica.Audición de la señal moduladora.


• Osciloscopio




• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: Generador en el canal CH1- Seña senoidal- Frecuencia 1 kHz- Acoplamiento DC (conmutador S1 (1) en la posición DC y

S1 (2) en la posición AC)- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1

- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG- Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm)- Impedancia de salida: 75 Ω

• Conectar un canal del osciloscopio en el punto de test TP10 y GND delemisor, para visualizar la corriente que circula por el fotoemisor, la cual definela luz emitida.

TP10

Tx

OSC

TPGx

Figura 1.-


Página 48 10/2002

• Ajustar en el TP10 del emisor, con los potenciómetros P1 (Ibias) y P2 (GAIN) ycon ayuda del osciloscopio, la máxima excursión sin distorsión.

• Disminuir al mínimo la frecuencia del generador.

• Observar la señal en el osciloscopio, modificando en el generador lafrecuencia y la forma de la señal, y apreciar visualmente, en el fotoemisor nº3, como se modifican los parámetros de la emisión óptica.

• Conectar, en el emisor, el segundo canal del osciloscopio en el punto de testTP 11 y GND, para visualizar la caída de tensión en el fotoemisor.

• Cambiar la salida del emisor al fotoemisor nº 1 (LED 526 nm) y seleccionar enel generador la señal triangular.

• Reajustar la corriente, mediante los potenciómetros P1 (Ibias) y P2 (GAIN),para obtener la máxima excursión sin distorsión.

• Observar como al disminuir la corriente de polarización, mediante elpotenciometro P2 (Ibias), se distorsiona el voltaje del fotoemisor.

• Cambiar de nuevo la salida al fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) y fijar en elfotoemisor la frecuencia del generador a 1 kHz y forma de onda senoidal.

• Ajustar en el TP10 del emisor, con los potenciómetros P1 (Ibias) y P2 (GAIN) ycon ayuda del osciloscopio, la máxima excursión sin distorsión.

• Conectar el segundo canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor.

• Activar, en el receptor, el filtro de 100 kHz.

• Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor a laentrada del receptor correspondientes.

TP10

Tx

TPGxlatiguillo

ANALOGOUTPUT

Rx

OSC

Figura 2.-

• Evaluar en el osciloscopio ambas señales, observando el efecto de modificarla ganancia del receptor. Apreciar, también, el resultado de la acción decambiar la frecuencia y la forma de la señal en el generador.

• Regular el potenciómetro de volumen para oír la señal. Escuchar lasconsecuencias de alterar, en el emisor, la frecuencia y la forma de la señal y,en el receptor, la ganancia.


10/2002 Página 49

Práctica 15

15. TRANSMISIÓN DE SEÑALES DE AUDIO

15.1 Objetivos

Transmisión de una señal de audio. Ajustar la polarización de la corriente delfotoemisor.


• Osciloscopio

• Micrófono




• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: Micrófono en el canal CH1- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1

- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG- Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm)- Acoplamiento: AC (S1(1))- Impedancia de salida: 75 Ω

• Conectar el micrófono en la entrada correspondiente del emisor.

• Conectar un canal del osciloscopio en el TP10 y GND del emisor, paraobservar la corriente que circula por el fotoemisor.

TP10

Tx

OSC

TPGx

Figura 1.-


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• Ajustar, en el emisor, el potenciómetro P2 (Ibias) hasta la mitad de su recorrido.Después regular el potenciómetro P1 (GAIN), con ayuda del osciloscopio,para obtener la máxima excursión sin distorsión.

• Activar, en el receptor, el filtro de 100 kHz.


• Conectar el segundo canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor.

• Ajustar, en el receptor, con ayuda del osciloscopio, la ganancia de forma quela señal más enérgica, generada por el micrófono, no distorsione la salidaanalógica.

OSCTP10latiguillo

Tx

TPGx

MICRO

micrófonoANALOGOUTPUT

Rx

Figura 2.-

• Apreciar, en el segundo canal del osciloscopio, la señal procedente delmicrófono.

• Regular el potenciómetro de volumen para escuchar la señal de audio.

• Disminuir, en el emisor, la corriente del fotoemisor mediante el potenciómetroP2 (Ibias) hasta el mínimo. Observar como se deteriora la señal recibida.


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Práctica 16

16. TRANSMISIÓN DE SEÑALES DE VÍDEO

16.1 Objetivos

Transmisión de una señal de vídeo analógica.


• Osciloscopio

• Generador de vídeo

• Analizador de espectros (opcional)

• Receptor de TV




• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: DC en el canal CH1- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1

- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG- Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm)- Acoplamiento: DC (S1(1))- Impedancia de salida: 75 Ω

• Conectar el generador de vídeo a la entrada DC del emisor.

• Conectar, en el TP10 y GND del emisor un canal del osciloscopio, paraobservar la corriente que circula por el fotoemisor.


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Tx

G - TV

TPGx

OSC

TP10

ANALOG

Figura 1.-

• Ajustar, en el emisor, la corriente del fotoemisor con el potenciómetro P2 (Ibias)hasta aproximadamente unos 9 mA. A continuación, mediante elpotenciómetro P1 (GAIN) regular la ganancia, con ayuda del osciloscopio, deforma que no se distorsione (no se límite) el impulso de sincronismo. Siconviene reajustar el potenciómetro P2 (Ibias).

• En el receptor, fijar al máximo la tensión inversa de polarización delfotodetector mediante los potenciómetros P5 y P7, y desactivar los filtros de100 kHz y 1 MHz.

• Enlazar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor a la entradadel receptor correspondientes.

• Conectar el otro canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor.

OSCRx

G - TV

Tx

ANALOG ANALOGOUTPUTlatiguillo

Figura 2.-

• Regular, en el emisor, la ganancia del canal analógico mediante elpotenciómetro P1 hasta lograr una tensión pico-a-pico de 1 V para el impulsode sincronismo.

• Desconectar el osciloscopio de la salida analógica y conectar el receptor deTV .

TVRx

G - TV

Tx

ANALOG ANALOGOUTUTlatiguillo

Figura 3.-


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• Observar, en el receptor de TV, diferentes señales de vídeo. Comparar laseñal recibida con la señal disponible a la salida del generador.

• Proponer que modificaciones tendrían que efectuarse para transmitir unaseñal de audio asociada a la de vídeo.

• Indicar si es posible transmitir, mediante el enlace de fibra óptica establecidoen el entrenador, todas las señales de televisión captadas por una antena deUHF. Razonar la respuesta.

• Si se dispone de un analizador de espectros, determinar la relación señal-ruido a la salida del generador de vídeo y en la salida analógica del receptor.Determinar el incremento de ruido provocado por sistema de comunicacionesópticas.


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Práctica 17

17. TRANSMISIÓN DE SEÑALES DIGITALES

17.1 Objetivos

Transmisión de señales digitales. Ajuste del comparador. Generación deniveles RS-232.


• Osciloscopio

• Generador de señal TTL




• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: DIGITAL (polaridad positiva) en el canal CH1- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1

- Receptor: - Canal: Digital- Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm)

• Conectar el generador de señal TTL a la entrada digital del emisor, y al primercanal del osciloscopio.

� NOTA: Para visualizar la señal del generador TTL, también puede conectarse elosciloscopio al TP5 y GND.

• Conectar el segundo canal el osciloscopio al punto de test TP10 y GND, paraobservar la corriente que circula por el fotoemisor.


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TTL

DIGITAL

TP10

G

Tx

OSC

TPGx

Figura 1.-

• Ajustar, en el emisor, el potenciómetro P2 (Ibias) y el potenciómetro P1 (GAIN),con ayuda del osciloscopio, para obtener la máxima excursión sin distorsión.

• Cambiar, en el emisor, la polaridad de la entrada digital negativa. Después,seleccionar el resto de entradas digitales, observando las señales en elosciloscopio.

� NOTA: Para visualizar la entrada digital invertida, debe conectarse elosciloscopio en el TP21 y GND.

• Seleccionar nuevamente la entrada digital, con polaridad positiva.


• Conectar el primer canal del osciloscopio a la salida digital del receptor y elsegundo canal en el punto de test TP16 y GND del receptor, para observar laseñal que se dirige al comparador.

TP16

Tx

TPGxlatiguillo

DIGITALOUTPUT

Rx

OSC

Figura 2.-

• Modificar, en el receptor, la polarización de la señal digital (TP16) con ayudade los potenciómetros P4 (COARSE TRESHOLD) y P6 (FINE TRESHOLD).

• Observar, en el osciloscopio, como varía la componente DC de la señal digital(TP16) y como responde el comparador (salida digital).

• Notar que el comparador solo actúa en el paso por cero, de la señal aplicada.

• Repetir la observación seleccionando el resto de entradas digitales.


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• Restablecer la entrada digital con polaridad positiva.

• Ajustar la polarización óptima de la señal digital. Para ello, mediante lospotenciómetros P4 (COARSE TRESHOLD) y P6 (FINE TRESHOLD) delreceptor, centrar la señal alrededor de los 0 V.

• Reducir, en el emisor, la ganancia con el potenciómetro P1 (GAIN) y constataren el osciloscopio como se reduce el margen dinámico de la señal del TP16,mientras la salida digital permanece inalterada. Observar que cuando la señaldel TP16 es inferior a la referencia del comparador (0 V), la salida digitalqueda fijada al 0 V.

• Explicar razonadamente que ventajas e inconvenientes tiene ajustar eldisparo del comparador en la mitad de la amplitud de la señal.

• Describir como funciona un comparador de histéresis.

• Reajustar, en el receptor, la polarización para reponer la salida digital.

• Conmutar la salida digital a RS-232 y observar como se modifican los nivelesde la señal analógica.

• Repetir la práctica empleando los fotoemisores nº 1 (LED 526 nm) y nº 2(LED 590 nm).


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Práctica 18

18. TRANSMISIÓN MEDIANTE FIBRA ÓPTICA DE DATOS RS-232

18.1 Objetivos

Transmisión de la señal de datos de un ratón de ordenador a través de fibraóptica.


• PC + Ratón

• Soldador

• Cable de conexión (sección 0,07 mm2, aproximadamente)




• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: DIGITAL (polaridad positiva) en el canal CH1- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1

- Receptor: - Canal: Digital- Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm)

• Comprobar, en el PC, el funcionamiento del ratón.

• Desconectar el ratón del PC y desmontarlo con atención, extrayendo la placade circuito impreso.

• Identificar, en la placa, el cable correspondiente a los datos y desoldarlo.

• Soldar, donde había el cable de datos, una porción del cable de conexión(sección 0,07 mm2, aproximadamente). Conectar el extremo del cablesoldado en la entrada digital del emisor.

• Fijar, en el emisor, mediante el potenciómetro P2 (Ibias) la corriente delfotoemisor hasta 2,5-3 mA, para eliminar la distorsión en la señal transmitida.Situar el potenciómetro P1 (GAIN) en su posición máxima.

• En el receptor, fijar al máximo la tensión inversa de polarización delfotodetector mediante los potenciómetros P5 y P7. Seleccionar, mediante elconmutador S2 (2) la salida RS-232.


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• Conectar un fragmento del cable de conexión (sección 0,07 mm2,aproximadamente) entre la salida digital del receptor y el cable que se hadesoldado de la placa de circuito impreso del ratón. Mediante esta conexiónse proporcionará al puerto serie del PC los datos del ratón.

Figura 1.-

• Montar el ratón, y conectarlo al PC.

• Ajustar óptimamente la polarización de la señal digital, mediante lospotenciómetros P4 (COARSE TRESHOLD) y P6 (FINE TRESHOLD) delreceptor, para conseguir el correcto funcionamiento del ratón.


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� NOTA: Para la realización de las prácticas 19 a 35 se precisa del Kitde Experimentación de Fibras Ópticas OPT-970-01 (opcional) ypara el desarrollo de la práctica 36 se precisa del Kit deConectorización OPT-970-02 (opcional), se recomienda elMicroscopio OPT-970-03 (opcional).


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Práctica 19

19. SENSIBILIDAD DE LAS FIBRAS ÓPTICAS A LASCURVATURAS (MACROCURVATURAS)

19.1 Objetivos

Estudio de la atenuación originada, en una fibra óptica, por las curvaturas.


• Latiguillo de fibra óptica (2 m)

• Latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora (2 m)

• Conjunto de filtros modales (aros cilíndricos de radios diversos)

• Clips para los filtros modales



• Seleccionar:

- Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1- Medida mA: CH1- Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) en el canal

CH1

- Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC- Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (PIN Si 2,5 mm) en el canal

analógico- Longitud de onda: 660 nm

• Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora, la salidadel emisor y la entrada del receptor correspondientes.

Rx


Tx

Figura 1.-

• Fijar en el emisor una corriente (Ibias) de aproximadamente 11 mA. Esperar 1minuto para s

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