RECEPTORES OPTICOS

1. RECEPTORES OPTICOS

2. Índice Introducción Receptores Ópticos Convertidores Opto-Electrónicos Detectores ópticos Amplificadores Características Conclusión

3. INTRODUCCIÓN • En las comunicaciones a través de fibras ópticas los transmisores y receptores ópticos son los dispositivos encargados de tomar la señal eléctrica en forma de voltaje o corriente y convertirla en una señal luminosa con el objetivo de transportar información • Básicamente, el detector es un dispositivo que convierte fotones en electrones, un receptor se compone de un detector y de los circuitos necesarios asociados que lo capaciten para funcionar en un sistema de comunicaciones ópticas

4. INTRODUCCIÓN

5. Introducción

6. RECEPTORES OPTICOS • Fotodetector convierte el flujo de los fotones incidentes en un flujo de electrones. Después esta corriente es amplificada y procesada. • Existen dos tipos de fotodiodos usuales para recepción óptica, fotodiodo PIN y fotodiodo de avalancha APD. • Modelo de un típico receptor óptico con detección directa:

7. RECEPTORES OPTICOS • Utilizando un pre-amplificador óptico antes del foto detector se supera la limitación del ruido térmico generado a la salida del fotodiodo PIN • Modelo de un típico receptor óptico con detección directa utilizando un pre-amplificador óptico

8. RECEPTORES OPTICOS • Con el nivel de potencia del oscilador local tan alto que el ruido térmico se hace mucho menor que el producto del batimento entre la señal del oscilador local y la señal recibida • Modelo de un típico receptor óptico con detección coherente

9. Formula frecuencia intermedia En los sistemas homodinos fFI = 0 y como es nula, ocurre una concentración de las energías de las dos bandas laterales en la única banda existente En los heterodinos fFI es diferente de cero, o sea, el espectro está simplemente trasladado de la frecuencia óptica para la frecuencia intermediaria.

10. Receptores Analógicos y Digitales Receptores Analógicos Receptores Digitales

11. Receptores Analógicos y Digitales • Los parámetros básicos para diferenciar las características • Los receptores analógicos • linealidad o distorsión • Ancho de banda • Nivel de impedancia relación señal/ruido • Los receptores digitales • La linealidad no es importante • El ancho de banda se reemplaza por la máxima velocidad de transmisión. • tasa de errores • Codificación para transmisores digitales

12. Ruido en los receptores ópticos El ruido se presenta en tres etapas del fotodectector: RUIDO SHOT RUIDO TERMICO RUIDO DEL AMPLICADOR

13. Detectores ópticos. • Son los encargados de transformar las señales luminosas en señales eléctricas. • Estosfotodetectores son diodos semiconductores que operan polarizados inversamente. Esquema básico de del funcionamiento de un fotoconductor y Configuración más habitual para fotoconductores comerciales.

14. Detectores ópticos. • Durante la absorción de la luz, cuando un fotodetector 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.

15. Consideraciones de los detectores ópticos Consideraciones : • La obtención de una potencia lumínica pequeña que sea detectable. • La velocidad de transmisión en el dispositivo convertidor deberá poseer una velocidad de reacción muy grande. • Tal sensibilidad está constituida por la potencia óptica mínima que es capaz de recibir, garantizando una tasa de error BER determinada.

16. Consideraciones de los detectores ópticos • Potencia de recepción media necesaria en función de la proporción de errores • a) fotodiodo de germanio tipo “avalancha” en 1300nm. • b) Fotodiodo InGaAs-PIN con amplificador FET de alta impedancia en 1300nm. • c) Fotodiodo de silicio tipo “avalancha” en 850 nm.

17. Tipos de Fotodetectores • Los principales tipos de receptores son: • Fotodetectores PIN. • Fotodetectores PIN con preamplificadores FET. • Fotodetectores de avalancha APD.

18. Tipos de Fotodetectores Los fotodiodos PIN trabajan como receptores ópticos en las longitudes de onda entre:

19. Tipos de Fotodetectores Estos fotodiodos APD pueden elegirse entre diferentes modelos y tipos, como: • APD de silicio (longitudes de onda de hasta 1100 nm). • APD de InGaAs /InP (longitudes de onda para 1300 nm). • APD de germanio (para 1300 nm).

20. Fotodetectores PIN. • Es relativamente fácil de fabricar, altamente fiable, tiene bajo ruido y es compatible con circuitos amplificadores de tensión. Además es sensible a un gran ancho de banda debido a que no tiene mecanismo de ganancia.

21. Fotodetectores de Avalancha APD.- • Los APD también son diodos polarizados en inversa, pero en este caso las tensiones inversas son elevadas, originando un fuete campo eléctrico que acelera los portadores generados, de manera que estos colisionas con otros átomos del semiconductor y generan ,as pares electrón-hueco. • Esta ionizacion por impacto determina la ganancia de avalancha.

22. Fotodetectores de Avalancha APD.-

23. AMPLIFICADORES • Amplificador óptico • En fibra óptica, un amplificador óptico es un dispositivo que amplifica una señal óptica directamente, sin la necesidad de convertir la señal al dominio eléctrico, amplificar en eléctrico y volver a pasar a óptico.

24. Características PIN-APD • Costo:Los diodos APD son más complejos y por ende más carosVida:Los diodos PIN presentan tiempos de vida útil superioresCircuitos de polarización:Los diodos PIN requieren circuitos de polarización más simples, pues trabajan a menores tensiones.

25. Wide Bandwidth, High Optical Power, Low DistortionInGaAs PIN Photodiodes • Diodo PIN diseñado para comunicaciones de 10,20,40 o 80 Gbits/s • Enlaces digitales RZ y NRZ • Este photodiode PIN InGaAs es utilizada para aplicaciones sobre las ventanas 850,1310,1550 y 1610 • Factor de perdida en la onda de +/- 1 dB

26. Combinación Emisor-Receptor según Longitud de Onda

27. Comparación fotodetectores

28. Parámetros. • Los parámetros de los receptores analógicos son la linealidad o distorsión y el ancho de banda, mientras que para receptores digitales la linealidad no es importante y el ancho de banda. DISPOSITIVO PIN DISPOSITIVO APD

29. Conclusiones • Los APD son más sensibles que los diodos PIN y requieren de menos amplificación adicional. Las desventajas de los APD son los tiempos de transición, relativamente largos y ruido adicional internamente generado, debido al factor de la multiplicación de avalancha. • Los receptores PIN y APD según el material que se use varia las características de los mismos dando como resultado diferentes tipos de longitudes de onda. • Los receptores PIN y APD también sirve para demostrar en que ventana de trabajo las longitudes de onda estan.

30. PREGUNTAS ??