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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y

ELECTRNICA

ESTUDIO DE LOS FILTROS PTICOS Y ANLISIS DE SU

COMPORTAMIENTO MEDIANTE SIMULACIN

TRABAJO DE TITULACIN PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE

INGENIERO EN ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES

MARA GEOVANNA AYALA LABANDA

[email protected]

MARA JOS BELTRN CUATN

[email protected]

DIRECTOR: M.Sc. MARA SOLEDAD JIMNEZ JIMNEZ

[email protected]

Quito, julio 2018

I

AVAL

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Mara Geovanna Ayala Labanda y

Mara Jos Beltrn Cuatn, bajo mi supervisin.

M.Sc. Mara Soledad Jimnez Jimnez

DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIN

II

DECLARACIN DE AUTORA

Nosotras, Mara Geovanna Ayala Labanda y Mara Jos Beltrn Cuatn, declaramos bajo

juramento que el trabajo aqu descrito es de nuestra autora; que no ha sido previamente

presentado para ningn grado o calificacin profesional; y, que hemos consultado las

referencias bibliogrficas que se incluyen en este documento.

A travs de la presente declaracin cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual

correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn lo establecido

por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional

vigente.

MARA GEOVANNA AYALA LABANDA

MARA JOS BELTRN CUATN

III

DEDICATORIA

A Dios por darme la vida, llenarme de bendiciones e iluminar mi camino, de tu mano

siempre.

A mi padre y mi madre quienes han sido el motor de mi vida durante todos estos aos, su

apoyo incondicional, me han dado la fuerza necesaria para seguir adelante sin desmayar.

Su ternura y amor me han guiado por un camino lleno de valores. Todo esto es gracias a

ustedes, este es nuestro sueo cumplido.

A mis hermanas Maribel, Cecilia, Viviana y Gabriela por sus consejos y estar siempre

presentes en mi vida para brindarme siempre su apoyo y cario cuando ms lo he

necesitado.

A Jimmy por su paciencia, amor y apoyo en todos estos aos juntos, lo logramos.

A mis amigos de la universidad quienes con sus consejos y ayuda, me han dado nimos

para seguir siempre adelante.

Mara Ayala

IV

DEDICATORIA

A Dios por guiarme durante mi etapa universitaria, por darme fortaleza y sabidura en

momentos de dificultades, por haber puesto en mi vida a personas que han llegado a ser

mi soporte y apoyo durante todo el perodo de estudio, gracias a l he logrado concluir mi

carrera.

A mis padres, Gonzalo y Cecilia, quienes me acompaaron en cada momento de mi vida

estudiantil, por su esfuerzo y sacrificio constante, por su paciencia, consejos, confianza y

motivacin que me permitieron alcanzar una de mis metas. Padres, ste logro es por

ustedes y para ustedes.

A mis hermanos, Mara Beln, Santiago y Steven, quienes me apoyaron y me impulsaron

a seguir adelante, creyeron en m y gracias a sus palabras me llevaron a ser

perseverante en cumplir mis anhelos.

Mara Jos Beltrn

V

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios, por ser nuestro gua a lo largo de la etapa universitaria, por

brindarnos sabidura e inteligencia para llegar a cumplir nuestros sueos y anhelos.

A nuestros padres, por su esfuerzo y dedicacin en cada momento, por sus consejos

para alcanzar nuestras metas, por habernos dado una buena educacin llena de valores

y con ello ser buenas profesionales en la sociedad, por su apoyo econmico y moral que

nos ayudaron a culminar un logro ms en nuestras vidas.

Nuestro mayor agradecimiento a la Ing. Mara Soledad Jimnez M.Sc., quien hizo posible

la culminacin del trabajo de titulacin cumpliendo con todos los objetivos, gracias por

impartirnos sus conocimientos durante el tiempo de estudiantes en la universidad y

mucho ms como directora del proyecto de titulacin.

Agradecemos al Dr. Germn Arvalo B, PhD, por las gestiones realizadas en la

Universidad Politcnica Salesiana que nos ayudaron a la finalizacin del trabajo de

titulacin.

Agradecemos a la Escuela Politcnica Nacional por habernos impartido conocimientos y

valores a travs de sus docentes durante los aos de carrera.

Agradecemos a la Universidad Politcnica Salesiana por su apoyo brindado con la

herramienta de simulacin para el desarrollo del presente trabajo de titulacin.

Mara Ayala

Mara Jos Beltrn

VI

NDICE DE CONTENIDO

AVAL ....................................................................................................................... I

DECLARACIN DE AUTORA ............................................................................... II

DEDICATORIA ...................................................................................................... III

DEDICATORIA ...................................................................................................... IV

AGRADECIMIENTO ............................................................................................... V

NDICE DE CONTENIDO ...................................................................................... VI

RESUMEN ............................................................................................................. X

ABSTRACT ........................................................................................................... XI

1. INTRODUCCIN ............................................................................................. 1

1.1. Objetivos ................................................................................................... 2

1.2. Alcance ..................................................................................................... 2

1.3. Marco Terico ........................................................................................... 3

1.3.1. Filtro Fabry-Perot ....................................................................................... 3

1.3.2. Filtro Mach-Zehnder .................................................................................13

1.3.3. Filtro AWG .................................................................................................18

1.3.4. Filtros basados en redes de difraccin de Bragg ..................................24

1.3.5. Filtro AOTF ................................................................................................36

1.3.6. Seleccin del simulador ...........................................................................43

2. METODOLOGA ............................................................................................ 48

2.1 VPI .......................................................................................................... 48

2.1.1. Requerimientos de configuracin del VPI ..............................................48

2.1.2. Proceso de instalacin del VPI ................................................................49

2.1.3. Estructura del nivel de jerarqua del VPI ................................................52

2.1.4. Interfaz grfica de usuario del VPI ..........................................................53

2.1.5. Componentes utilizados en la simulacin de los filtros pticos ...........54

2.1.6. Ejecucin y resultados de la simulacin .................................................62

2.2 Ejemplos de casos tericos y simulaciones del filtro Fabry-Perot ........... 63

2.2.1. Finura del filtro Fabry-Perot en funcin de la variacin de la reflectividad .............................................................................................................64

VII

2.2.2. Simulaciones de la finura del filtro Fabry-Perot en funcin de la variacin de la reflectividad ...................................................................................66

2.2.3. Clculo de FWHM a la salida del filtro Fabry-Perot en funcin de la reflectividad y rango espectral libre dados por el fabricante ..............................69

2.2.4. Simulaciones de FWHM a la salida del filtro Fabry-Perot en funcin de la reflectividad y rango espectral libre dados por el fabricante..........................71

2.2.5. Sintonizabilidad del filtro Fabry-Perot en funcin de la variacin de la distancia entre los espejos ....................................................................................73

2.2.6. Simulaciones de la sintonizabilidad del filtro Fabry-Perot en funcin de la variacin de la distancia entre los espejos ......................................................77

2.3 Ejemplos de casos tericos y simulaciones del filtro Mach-Zehnder ...... 78

2.3.1. Clculo de FWHM, finura y tiempo de retardo en funcin del rango espectral libre del filtro Mach-Zehnder .................................................................79

2.3.2. Simulaciones del FWHM, finura y tiempo de retardo en funcin del rango espectral libre del filtro Mach-Zehnder ......................................................84

2.4 Ejemplo de caso terico y simulacin del filtro AWG .............................. 88

2.4.1. Clculo de FSR en funcin del nmero de orden de difraccin del filtro AWG basado en tecnologa SoS ...............................................................