UNIDAD 5: LANZAMIENTO Y ACOPLE DE POTENCIA.

5.1 Lanzamiento de potencia fuente fibra: patrn de emisin de la fuente. Clculo del acople de potencia. Lanzamiento de potencia versus longitud de onda.

La Fibra O Fibra Gua. El transmisor consiste en una interconexin o interfaz analgica o digital, un convertidor de voltaje a corriente, una fuente luminosa y un acoplador de luz de fuente a fibra. La gua de fibra es un cable de vidrio o plstico ultra puro. El receptor comprende un dispositivo detector acoplador de fibra a luz, un detector fotoelctrico, un convertidor de corriente a voltaje, un amplificador y una interfaz analgica o digital. El acoplador entre fuente y fibra (Como ejemplo un lente) es una interfaz mecnica. Su funcin es acoplar la luz que emite la fuente e introducirla al cable de fibra ptica. La fibra ptica es un ncleo de vidrio o plstico, un revestimiento y una chaqueta protectora. El dispositivo de acoplamiento detector de fibra a luz tambin es un acoplador mecnico. Su funcin es sacar tanta luz del cable de fibra como sea posible y ponerlo en el detector de luz.

El detector de luz es, con mucha frecuencia, un diodo PIN (tipo p tipo n intrnseco) o un fotodiodo de avalancha (APD, de avalanche photodiod). Tanto el diodo APD como el PIN convierten la energa luminosa en corriente. En consecuencia, se necesita un convertidor de corriente a voltaje. El convertidor de corriente a voltaje transforma los cambios de la corriente del detector en cambio de voltaje de la seal de salida.

1. Enlace simplificado de comunicaciones con fibra ptica.

Acoplador Mecnico: Dispositivo empleado para el calibrado de vibradores de conduccin sea, diseado de forma que presenta una impedancia mecnica especificada ante un vibrador aplicado con una fuerza esttica determinada, y equipado con un transductor electromecnico que permite determinar el nivel de fuerza vibratoria en la superficie de contacto entre el vibrador y el acoplador mecnico.

LANZAMIENTO DE POTENCIA VERSUS LONGITUD DE ONDAUn puntero lser crea los lanzamientos de potencia.Un Puntero Lser: Est diseado para resaltar algo de inters proyectando un pequeo punto brillante de luz de colores sobre el mismo. La mayora de punteros lser tiene una potencia tan baja que el haz proyectado presenta un riesgo mnimo para los ojos en caso de exposicin accidental. Los primeros punteros lser fueron los de helio-nen (He-Ne), lseres de gas y su radiacin lser generado era de 633 nanmetros (nm), por lo general destinadas a producir un rayo lser con una potencia de salida que no supera 1 milivatio (mW). Los punteros lser menos costosos utilizan un diodo de lser rojo profundo, cerca de 670/650 nanmetros (nm) de longitud de onda. La potencia de salida de un puntero lser se mide generalmente en milivatios (mW). En los EE.UU., los lseres se clasifican por el American National Standards Institute1 y por la Food and Drug Administration (FDA). 1. Punteros lser visibles (400-700 nm) que operan a menos de 1 mW de potencia son clase 2 o II 2. Punteros lser visibles de funcionamiento con 1-5 mW de potencia son clase 3R o IIIa. Clase de lser 3B/IIIb (en funcionamiento entre 5-500 mW) 3. Clase 4/IV lser (que funcionan por encima de 500 mW) no pueden ser legalmente promovidos como punteros lser. APERTURA NUMRICA DE EQUILIBRIO.La apertura numrica es la medida de la habilidad de aceptacin de la luz de la fibra. La luz ser aceptada y propagada si entra al ncleo en un ngulo mayor al ngulo crtico. El ngulo mximo que puede tener se le conoce como mximo ngulo de aceptacin, ya que si se excede de este valor, dejar de ocurrir la reflexin total interna y el haz se refractar en el recubrimiento. Aperturas numricas muy grandes se relacionan con una alta eficiencia para su acoplamiento, permitiendo solo prdidas bajas en los empalmes, las conexiones y en la potencia.

5.2 ESQUEMA DE LENTES PARA MEJORAR EL ACOPLE.

El anlisis lanzamiento potencia ptica dada en la Seccin. 5 - 1 se basa en centrar la cara final de la fibra plana directamente sobre la fuente de luz tan cerca de ella como sea posible. Si la fuente de rea de emisin es mayor que el de la fibra es la mxima que se puede alcanzar. Es el resultado de los principios de conservacin de la energa y resplandor fundamentales (la conocida como la ley de la luminosidad). Sin embargo, si el rea de emisin de la deteriorado ms pequeo que el rea de la base, una lente miniatura puede ser colocado entre el sonido y la fibra para mejorar la eficiencia de acoplamiento de potencia.La funcin de la microlente es para ampliar el rea de emisin de al sonido para coincidir exactamente con el rea central de la cara de extremo de la fibra. Si el rea de emisin se increment por un factor de magnificacin M, el ngulo slido en el que la energa abierta est acoplada a la fibra desde el LED se incrementa en la misma fbrica.Varios esquemas de lentes posibles se muestran en la fig. 5-5. Estos incluyendo una fibra de extremo redondeado, una pequea esfera de vidrio (microesfera no formador de imgenes) en condominio tanto con la fibra y la fuente, una gran lente esfrica utilizado para la imagen de la fuente en el rea de la base de extremo de la fibra, una lente cilndrica generalmente formado a partir de un seccin corta de fibra, un sistema que consta de un esfrica a la superficie y una fibra de extremo esfrico, y un ahusamiento termin fibra.Aunque estas tcnicas pueden mejorar la fuente de eficiencia de acoplamiento de fibra, sino que tambin crean complejidades adicionales. Un problema es que el tamao es similar a las dimensiones del ncleo de origen y de fibra, que introducen de fabricacin y de manipulacin de dificultades. En el caso de la forma cnica de fibra terminado la alineacin mecnica que debe hacerse con mayor precisin ya que la eficiencia golpe se convierte en una funcin ms bruscamente de pico de la alineacin espacial. Sin embargo, las tolerancias de alineacin se aumentan para otros tipos de sistemas de lentes.

5.3 UNIONES FIBRA A FIBRA: DESALINEAMIENTOS MECNICOS. PRDIDAS RELACIONADAS A LA FIBRA. PREPARACIN DE LA FIBRA.

Alineacin mecnica: Es un problema importante cuando se unen dos fibras, debido a su tamao o microscpica. Un multimodo graduada ncleo de la fibra de ndice estndar es de 50 a 100 micras de dimetro, que es aproximadamente el grosor de un cabello humano, mientras que las fibras monomodo tienen dimetros del orden de 9 m. Prdidas por radiacin el resultado de desajustes mecnicos debido a que el cono de radiacin de la fibra emisora no coincide con el cono de aceptacin de la fibra receptora. La magnitud de la prdida de radiacin depende del grado de desalineacin. Los tres tipos fundamentales de desajustes entre las fibras.La separacin longitudinal se produce cuando las fibras tienen el mismo eje, pero tienen una brecha s entre sus caras de extremo. Angular resultado desalineacin cuando los dos ejes forman un ngulo de manera que las caras de extremo de fibra ya no estn paralelas. El desplazamiento axial (que tambin se llama a menudo el desplazamiento lateral) Resultado cuando los ejes de las dos fibras estn separadas por una distancia .La falta de alineacin ms comn que ocurre en la prctica, que tambin caus la mayor prdida de energa, es el desplazamiento axial. Este desplazamiento axial a reducir el rea de superposicin de las dos caras de extremo ncleo de la fibra, como se ilustra, y en consecuencia reduce la cantidad de potencia ptica que se puede acoplar de una fibra a la otra.Para ilustrar los efectos de la desalineacin axial, consideremos primero el caso sencillo de dos fibras de salto de ndice idnticas de radios a. Supongamos que su axiales se compensa con una separacin d en la unin comn, como se muestra. Y suponga que hay una distribucin de potencia modal uniforme en la fibra emisora. Desde la apertura numrica es constante a travs de las caras de extremo de las dos fibras.

Figura 5-10 Axial desplazamiento reduce el rea corea comn de las dos caras de los extremos de la fibra.La potencia ptica acoplada de una fibra a otra es simplemente proporcional a la zona comn de los dos ncleos de la fibra. Es fcil demostrar que este es (ver Prob. 5-9)

Para la fibra de salto de ndice el acoplamiento es simplemente la relacin de la zona ncleo comn a la zona de cara de extremo de ncleo.

El clculo de la potencia acoplada de una fibra de ndice gradual en otro idntico es ms complejo, ya que la apertura numrica vara a travs de la cara de extremo de la fibra. Debido a esto, la potencia total acoplada en la fibra receptora en un punto dado en el rea de la base comn est limitada por la apertura numrica de la transmisin o de recepcin de fibra, dependiendo de que sea ms pequeo en ese punto.Si la cara de extremo de una fibra de ndice graduado est iluminado de manera uniforme, la potencia ptica aceptado por el ncleo ser que la energa que cae dentro de la apertura numrica de la fibra. El densidad de potencia ptica en un punto r en el extremo de la fibra es proporcional al cuadrado de la local de la abertura numrica NA (r) en ese punto.

El parmetro es la densidad de potencia en el eje del ncleo, que est relacionada con la potencia total en la fibra por

Figura 2.Efecto de la prdida cuando los extremos de las fibras se separan longitudinalmente por una brecha de s.

5.4 ACOPLE DE LEDS A FIBRAS MONOMODO.

En los primeros aos de aplicaciones de fibra ptica, LEDs, tradicionalmente, slo se consideraron para los sistemas de fibra multimodo. Sin embargo, alrededor de 1985 investigadores reconocieron que los LEDs borde emisores pueden lanzar potencia ptica suficiente en un solo modo de fibra para la transmisin de datos a velocidades de hasta 560 Mb / s sobre varios kilmetros.

El inters en este surgi debido a los costes y las ventajas de fiabilidad de los LEDs ms de diodos lser. Los investigadores han utilizado borde emisor de luz LEDs en lugar de los LEDs superficie de emisin debido a que los emisores de borde tienen un patrn de salida de rayo lser en la direccin perpendicular al plano de uncin.

Para evaluar rigurosamente el acoplamiento entre un LED y una fibra de modo nico que tenemos que utilizar el formalismo de la teora electromagntica en lugar de la ptica geomtrica, debido a la naturaleza de la fibra monomodo. Sin embargo, los anlisis de acoplamiento de la salida desde un borde LED que emite a una fibra de modo nico se puede llevar a cabo en el que los resultados de la teora electromagntica se interpretan desde un punto de vista geomtrico, con implica definir un Apertura numrica de la fibra de modo nico. Acuerdo con las medidas experimentales y con una teora ms exacta son bastante buenos.

Aqu vamos a utilizar el anlisis de Reith y Shumate para mirar a los dos casos siguientes; (A) acoplamiento directo de y LED en una fibra de modo nico, y (b) de acoplamiento en AA de fibra de modo nico de un multimodo flylead unidos al LED. En general, los LED emisores de borde tienen perfiles de salida cerca de campo gaussiana con 1/e2 anchuras completas de aproximadamente 0,9 y 22 micras en las direcciones perpendicular y paralela al plano de unin, respectivamente. Los patrones de campo lejano varan aproximadamente como en la direccin perpendicular y como (lambertiana) en la direccin paralela.

Para una fuente con una radiacin asimtrica circularmente B(A_S,_S), Eq. (5-3) est en general de no separarse en las contribuciones de las direcciones perpendiculares y paralelas. Sin embargo, podemos aproximar las contribuciones independientes mediante la evaluacin de la ecuacin. (5-3) como si cada componente fuera una fuente simtrica circularmente y, a continuacin, tomar la media geomtrica para encontrar la eficiencia total del acoplamiento. Llamar a estos las x (paralelo) y (perpendiculares) direcciones, y dejando y ser las y de potencia y transmisividades (eficacias de acoplamiento direccional) respetan tivamente, podemos encontrar la mxima LED de acoplamiento de fibra la eficiencia de la relacin.

Dnde Pin es la potencia ptica se lanz a la fibra y Psi es la potencia de salida agria total.El uso de un pequeo ngulo de aproximacin, que primero integrar sobre el ngulo de aceptacin slido efectuar de la fibra para obtener NA2SM, donde los ptica geomtrica fibra a base numrica NASM abertura = 0,11. Suponiendo una salida de Gauss para la fuente, para el acoplamiento a tope del LED a la fibra de modo nico y radio a, la eficacia de acoplamiento en la direccin y es

Dnde Pin; Y es la potencia ptica acoplada en la fibra de la salida de la fuente y direccin, que tiene un radio 1/e2 de intensidad del LED. Uno puede escribir conjunto similar de integrales para . Dejando , y , Reith y Smumate calculan y para obtener la eficiencia de acoplamiento total de As, por ejemplo, si el extremo del LED (-7 dBm), 2.6 obtiene acoplados en la fibra monomodo.Cuando una ventaja de mosca 1 a 2 m de fibra multimodo est unida a un borde EMITE LED, el perfil de campo prximo de la fibra multimodo tiene la misma asimetra del LED. En este caso se puede suponer que la salida ptica de fibra multimodo de una gaussiana simple, con diferentes grados de apertura a lo largo de las direcciones x e y. Utilizando un anlisis de acoplamiento similar con diferentes haces de luz eficaces de y , las eficacias de acoplamiento direccionales son y , produciendo un LED a la eficiencia de acoplamiento fibra total

Paginas 5.2

5.5 Empalmes: Tcnicas de empalme. Empalmes en fibras monomodo.5.6 Conectores: Tipos, conectores para fibras monomodo. Prdidas por retorno.

Bibliografa Apertura numrica de equilibrio. http://centrodeartigos.com/articulos-noticias-consejos/article_149227.html