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PRH

Conectores Comerciales

• Parámetros Característicos• Tipos• Contactos

PRH

Clasificación según función:

– Conectores

– Acoplo entre fibras

– Componente de derivación (Acoplador)

– Multiplexor y demultiplexor de longitud de onda

– Filtro

– Aislador

– Atenuador– Conmutador

– Otros

Componentes Pasivos

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PRH

Conectores de fibra óptica

Definición: Componente conectado un cable de fibra óptica o a una pieza deun equipo para facilitar la interconexión /desconexión óptica frecuente.

Parámetros Característicos:Parámetro Condición de

PruebaMínim

oTípico Má

x.Unida

dPérdidas deinsercción

0,5 dB

Pérdidas de retorno- 30 dB

Temperatura deoperación

-20 60 ºC

RepetibilidadDespués de500 usos

+ 0,2

PRH

Tipos de Conectores

• Gran variedad de marcas comerciales:– FC (NTT, pérdidas de retorno bajas)

– SC

– E-2000 (Pérdidas de retorno muy bajas)

– DIN

– HMS-10 (Tipo SMA eléctrico)

– ST (ATT, tipo BNC)

– SMA (Fibra multimodo y corta distancia)

– Bicónico (Bell, aplicaciones telefónicas)

• Contactos: Plano, PC y SPC, APC

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PRH

Reflexión de Fresnel

• Pérdidas producidas por la luz reflejada enel cambio de medio ⇒ Líquido adaptadorde índices.

n1

n0n1

PE PT

PR

( )rPérdidas

PP

nnnn

rE

R

−−=

=

+−

=

1log10

2

01

01

P R H

Acoplador

Definición:Componente pasivo (no selectivo en longitud de onda) contres o más puertos que comparten la potencia óptica entre suspuertos de una forma previamente determinada sin realizarninguna amplificación, conmutación u otra modulaciónactiva. (13.1 CEI875-1)

Tipos más usuales:

M N

Acoplador MxN Acoplador en T

Estrella

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PRH

Parámetros Característicos

• Pérdidas

• Número de entradas y salidas• Relación de acoplo

• Sensibilidad a la longitud de onda

• Sensibilidad a la dirección de envío

• Tipo de fibra a usar

PRH

Parámetros de un Acoplador

• Pérdidas de exceso

• Pérdidas de insercción

• Relación o coeficientede acoplo

• Directividad

j

eexc P

PP

∑−= log10

Pe = Pot. de entrada, j =1.....N todas las salidas

j

iins P

PP log10−=

i = entrada, j = salida

( ) salidarP

PR

j

rr =

∑=%

entradasikPP

Dk

i == ,log10

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PRH

Parámetros característicos• Pérdidas de insercción en la

banda de paso

• Aislamiento (mínimo 40 dB)

• Reflectancia

• Longitud de onda de operación

FiltrosTr

an

smi

ta

nc

ia

(

%)

Longitud de onda

Banda Ancha

Paso Bajo

Paso Alto

Banda Estrecha

Notch

DefiniciónComponente Pasivo utilizado paramodificar la radiación óptica que leatraviesa, alterando la distribuciónespectral (6.35 de CEI 1931-1)

PRH

Multiplexor y Demultiplexor

Multiplexor: Dispositivo de derivación con dos o más puertos de entrada y unpuerto de salida en el que la señal luminosa en cada puerto de entrada se limita alongitud de onda previamente seleccionada y la salida es la combinación de lasseñales luminosas procedentes de los puertos de entrada. (6.52 de CEI 1931-1).

Demultiplexor: Dispositivo que lleva a cabo la operación inversa delmultiplexor, en el que la entrada es una señal óptica que comprende dos o máslongitudes de onda y la salida de cada puerto es una gama de longitudes de ondapreseleccionada distinta. (6.53 de CEI 1931-1).

Dispositivo de derivación selectivo enlongitud de onda (utilizado en sistemasde transmisión WDM (wavelengthdivision multiplexing) en el que lasseñales ópticas pueden transferirse entredos puertos predeterminadosdependiendo de la longitud de onda dela señal. (6.51 de CEI 1931-1).

λλ1 λn

AOAO

DDEEMMUUXX

6

PRH

11

2

2

11

2 2

1 1

2

2

Parámetros Característicos WDM

• Gama de longitudes de onda defuncionamiento

• Pérdidas a la longitud de onda detrabajo

• Diafonía o Telediafonia: Parte depotencia óptica que sale por unpuerto a una longitud de onda nodeseada.

( ) ( )( ) ij

P

PFC

ii

ijij ≠

−=

λλ

λ log10

PRH

Tecnologías:• Dispositivos Todo-Fibra

• Óptica Integrada

• Microóptica

Fabricación

•Acopladores selectivos en λ

•Red de Difracción

•Red de Bragg

•Red de Difracción Periodo-Largo

• Fabry-Perot

• Mach-Zehnder

• Filtros Dieléctricos Multicapa

• Acusto-Óptico Sintonizable

Basados en la tecnología defabricación de:

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PRH

Fabricación: Todo-Fibra

FusionadosSe fabrican mediante la fusión y elestirado de fibras ópticas.

Campo evanescenteSe pueden fabricar mediante técnicasde:

– Pulido

– Ataque químico

PRH

• Principio de funcionamientobasado en:

– Campos evanescentes– Interferencia modal

• Análisis similar adispositivos Todo-Fibra conguías planas

Fabricación: Óptica Integrada

Ventajas:•Posibilidad de sintonía•Integración con otros componentes •Diseño versátil

Inconvenientes•Alineamiento a fibra crítico•Fabricación complicada•Dependencia con T

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PRH

Fabricación: Microóptica

(a)

(b)

lentes GRINDieléctrico

Utilizan elementos como:

• Lentes• Lentes GRIN

• Componentes dieléctricos

• Divisores de haz, etc

PRH

Interferenciales y Red de Difracción

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PRH

ComparaciónTécnicas de Fabricación

TODO-FIBRAEvanescente

Microópticos Fusionado Químico Pulido IntegradosPérdidas (dB) 0.5 < 0.5 < 1 < 1 < 5Directividad (dB) 30 > 50 > 40 > 50 > 50Posibilidad deIntegración

Buena Pobre Sí

Posibilidad deMxN Sí Sí No aconsejable Sí

Estabilidadtérmica Buena Muy Buena Aceptable

Robustez Poca Alta Media AltaCoste Medio Moderado Medio Elevado

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PRH

Filtro Fabry-Perot

•Principio de Operación: Cavidad resonante Fabry-Perot

•Fabricación (Todo-Fibra): Fibras terminadas en superficies semi-reflectantes, enfrentadas mediante un transductor piezoeléctrico.

•Posibilidad de sintonía: Variación de la distancia entre las carastransversales de las fibras aplicando sobre el piezoeléctrico la tensiónadecuada.

•Aplicaciones: Filtro de banda estrecha en Sistemas WDM.

PRH

E1

E2

E3

E4

Interferómetro Mach-Zehnder (MZI)

•Fabricación (Óptica Integrada o Todo-Fibra): Conexión de dosacopladores (2x2) con un retardo de fase en una de sus ramas.

•Principio de Operación: Cambio de fase por diferencia de caminosópticos entre las ramas del interferómetro. (Cambio de longitud o índicede refracción)

•Posibilidad de sintonía: Mediante control de la diferencia de caminos

11

PRH

Mux/Demux M-Z

•Aplicaciones: Filtro banda-ancha o estrecha concatenando varios MZI,multiplexores, moduladores,

PRH

Interferómetro Michelson

•Principio de Operación: Cambio de fase por diferencia decaminos ópticos entre las ramas del interferómetro.

•Fabricación (Óptica Integrada o Todo-Fibra): Acoplador(2x2) con Red de Bagg en sus ramas de salida y un retardode fase en una de ellas.

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PRH

AWG (Arrayed-waveguide Grating)

Acoplador en estrellaNxM

Acoplador en estrellaMxN

Fabricación: Dos acopladores en estrella unidos por un array deguiaondas de distintas longitudes y curvaturas,fabricados sobre un mismo substrato (SiO2/Si)(GaAs/AlGaAs) (InGaAlAs/InP)

Aplicaciones: Multiplexor y demultiplexor de gran número decanales separados del orden de pocos nm

PRH

WGR (Waveguide Gratings Routers)

Potencia transmitida en un dispositivo1x10 para dos puertos de salidaadyacentes.

•Fabricación similar a los AWG, conacopladores planos con longitud focalR y guías de longitud incremental(L+∆L)

•Funcionamiento se basa eninterferometría (MZI)

•Aplicaciones: Multiplexor ydemultiplexor. “Encaminador” enfunción de λ.

13

PRH

AisladorDefinición:Dispositivo óptico no recíproco destinado a bloquear la transmisión en unadirección, presentando pérdidas de inserción mínimas en el sentido detransmisión deseado.

Principio de operación:Suelen basar su funcionamiento en elbloqueo de un Estado de Polarización(SOP) de la luz que los atraviesa.

Parámetros característicos:•Pérdidas de inserción (típicas de 1 dB)•Aislamiento (entre 40 y 50 dB)•Pérdida dependiente de la polarización•Dispersión por modo de polarización

Aplicación: Evitar reflexiones en lossistemas que utilizan láseres yamplificadores.

PRH

Circulador

Principio de funcionamiento: similar al aislador, excepto quetienen múltiples puertos.

1

23

14

PRH

Atenuador

Definición:Componente pasivo que produceuna atenuación controlada de laseñal en una línea de transmisiónde fibra óptica

Parámetros Característicos:• Reflectancia (-40 dB)

• Pérdidas dependientes de laPolarización

• Longitud de onda de operación

• Atenuación incremental (envariables)

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PRH

Red de Difracción de Bragg

• Una red de Bragg es una perturbación periódica en elmedio de propagación. En general se realiza mediante lavariación del índice de refracción del medio.

• Principio de operación: Interferencia de señales ópticasoriginadas por una misma fuente, pero con undesplazamiento de fase relativo diferente.

Los lóbulos laterales sepueden suavizar diseñando lared con una variación delíndice de refracción nouniforme

PRH

Red de Bragg en fibra

Ventajas:Bajas pérdidasFácil acoplo a fibraBaja sensibilidad a la polarización

Aplicaciones:FiltradoFunciones add/dropCompensación de la dispersiónEcualización de la ganancia en A.O

Longitud de onda de Bragg λB = 2neffΛ

λ incidente Λ, período de la red

λ- λB

λBλ1 λn

λB

λ1 λn

• Principio de Funcionamiento: Reflexión de cierta longitud deonda que depende de las características de la fibra y del periodo dela red de difracción.

• Tipos: Periodo corto y Periodo largo• Fabricación (Dispositivo Todo-Fibra) : Grabado de la red de

difracción en el núcleo de la fibra mediante la interferencia de doshaces UV

16

PRH

Aplicación Red de Bragg en Fibra (I):

Fabricación:

Acoplador(2x2) Fusionadocon Redes de Bragg enambos puertos de salida

Filtro de banda estrecha

PRH

Add/DropAplicación: Fabricación de elementos ópticos de extracción

/inserción (add/drop)

Aplicación Red de Bragg en Fibra (II):

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PRH

Compensación de la Dispersión

• Red de Bragg de periodo no constante + Circulador

Aplicación Red de Bragg en Fibra (III):

PRH

Conmutador Óptico

Definición:Componente pasivo con uno o más puertos que de forma selectivatransmite, dirige o bloquea la potencia óptica en una línea detransmisión de fibra óptica. (1.3.1 de CEI 876-1).

Parámetros Característicos:• Pérdidas de inserción• Reflectancia (- 40 dB)• Tiempo de Conmutación (20 ms

máx)• Diafonía• Directividad• Longitud de onda de

funcionamiento.• Dependencia con la polarización

Conmutador realizado en Óptica Integrada

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PRH

Conmutador Óptico EspacialLos Moduladores Espaciales de Luz (SLM) han abierto unnuevo camino para la implementación de conmutadores,interconexión óptica y, en general, para el procesamiento enparalelo de la señal óptica.

OXC con MEMS (Micro-ElectroMechanical Systems)

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PRH

Modulador

•Aplicaciones:

•Modulación externa de un láser con objeto de evitar cambios en lafrecuencia emitida (chirp) y partición modal.

•Principio de operación: Generalmente, modulación de la luzpor cambio en el índice de refracción.

•Tipos: Según el mecanismo utilizado para modular el índice derefracción se pueden clasificar en dos tipos:

• Electro-ópticos (EO): Indice de refracción modulado por unaseñal eléctrica.

•Acusto-ópticos (AO): Indice de refracción modulado por unaonda acústica.

PRH

Modulador Electro-óptico (I)Óptica Integrada (LiNbO3)

Basado en un Interferómetro Mach-Zehnder

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PRH

Modulador Electro-óptico (II)

SEEDBasado en las propiedades deabsorción de una estructurade Pozo Cuántico Múltiple(MQW)