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Tutorial de Comunicaciones Ópticas


Tipos de amplificadores
Los dos principales tipos de amplificadores ópticos son: los SOAs, Semiconductor Optical Amplifiers, y los DFAs, Doped-Fiber Amplifiers.
El fundamento de un amplificador óptico es el proceso de emisión estimulada al igual que en un láser. Su estructura es similar a la de un láser salvo que no posee una realimentación paraevitar que el dispositivo oscile, de forma que puede elevar el nivel de potencia de la señal pero no generar una señal óptica coherente. En la siguiente figura se muestra un esquema del funcionamiento de un amplificador básico.

Fig. : Funcionamiento de un amplificador óptico
Una fuente de bombeo inyecta una energía en la zona activa del amplificador. Esta energía es absorbida por loselectrones que incrementan sus niveles de energía produciéndose la inversión de población. Al ser alcanzados estos electrones por los fotones de la señal óptica de entrada caen a unos niveles energéticos más bajos dando lugar a un nuevo fotón, esto es el proceso de emisión estimulada, produciéndose así la amplificación de la señal.
La amplificación se produce dentro de un rango de frecuencias quedependen del material, así como su estructura.

En los SOA la zona activa esta construida con aleaciones de elementos semiconductores como el fósforo, el indio, el galio y el arsénico. En los DFA es un núcleo de fibra óptica dopada con iones de tierras raras como el Erbio (Er), el Praseodimio (Pr), el Iterbio (Yb) o el Neodimio (Nd).



Amplificadores Ópticos de Semiconductor SOA
Un amplificadoróptico semiconductor es un amplificador óptico basado en un semiconductor de ganacia media. Es esencialmente como un diodo laser, donde en los finales de las ventanas tienen ventanas que han sido reemplazadas con una capa antireflectante. La señal de luz es enviada a través de un semiconductor de una guía de onda de modo único con dimensiones transversales de, por ejemplo 1-2 micras y unalongitud del orden de 0.5-2 mm. El modo de la guía de onda tiene una considerable superposición con la región activa (de amplificación). que es bombeado con una corriente eléctrica. La inyección de corriente crea una cierta densidad de portadores en la banda de conducción, permitiendo transiciones ópticas de la banda de conducción a la banda de valencia. El máximo aumento se produce para fotón energíasligeramente por encima de la banda prohibida de energía.
SOA se utilizan a menudo en los sistemas de telecomunicaciones en la forma de componentes de fibra "pigtailed", operando con señales de longitudes de onda cerca de 1,3 o 1,5 um, y de ganancias sobre aproximadamente 30 dB

Cavidad vertical SOA
Un tipo especial de SOA es la de la cavidad vertical de SOA (VCSOA). Es muy similar a unsuperficie de cavidad vertical láser de emisión, Pero la reflectividad del espejo superior se reduce de modo que la umbral de láser no se alcanza. La reflectividad superior sigue siendo significativa, es necesaria para la obtención de una ganancia bastante alta, ya que el único paso a través de una ganancia de pocos pozos cuánticos es bastante baja, sino que también reduce sustancialmente el aumento deancho de banda. Comparando con el borde estándar de emisión de una SOA, VCSOAs se puede hacer mucho más pequeños y más barato, y puede ser operado con las corrientes más bajos de unidad. (Normalmente, el orden de 10 mA debería ser suficiente para 20 dB de ganancia).

Aplicación en el Canal de Traducción
La amplificación no es realmente la única aplicación de SOA: también hay aplicaciones en lade comunicaciones de fibra óptica sobre la base de no linealidades como ganancia de saturación o como un tipo de fase tranversal de modulación, la cual esta asociada con cambios en la via del índice reflectivo Que se asocia con cambios en el índice de refracción a través de la densidad de portadores en una SOA. Tales efectos pueden ser utilizados para la traducción de canal (conversión de...