Optoelectronica
Páginas: 6 (1272 palabras)
Publicado: 14 de enero de 2013
Universidad Tamaulipeca
Introducción a la opto-electrónica. Fundamentos y Aplicaciones.
Parte II. Dispositivos Opto-electrónicos. Fibras ópticas (I).
Dr. René Domínguez Cruz.
Posgrado en Ingeniería Eléctrica y Electrónica. UAT. Septiembre de 2012.
1
Contenido.
Consideraciones generales. Descripción geométrica
Leyes de Snell Reflexión interna total CondicionesSoluciones. Análisis de soluciones.
Descripción electromagnética
Algunas Aplicaciones
2
Consideraciones Generales
Telecomunicaciones
3
Antecedentes
Señales de humo. (Grecia 1200 A.C) Telégrafo hidráulico. (Grecia s. IV DC)
Transferencia: 6 letras por minuto Alcance: 10 Km.
4
Semáforo lineal (telégrafo óptico ó también semáforo Napoleónico). Francias. XVII-XVIII.
5
Algo mas reciente
G. Marconi y el teléfono (1865).
6
La verdadera telecomunicación. Un ejemplo:
7
Telecomunicación global.
Actualmente no hay pretexto para no estar comunicado. Existen múltiples alternativas..!!! Veamos alguna de ellas: radiofrecuencia.
8
Comunicaciones analógicas
Las variaciones de voltaje “repiten” lasvariaciones del sonido. La señal de audio de baja frecuencia modula la amplitud de una onda portadora de alta frecuencia (AM). Las estaciones AM poseen diferentes frecuencias de portadoras para evitar el traslape.
9
Comunicaciones analógicas
Voz: 0.2 kHz - 4 kHz Audio: 0.50 - 15kHz Ejemplo: Usando una portadora de 800 kHz, se transmitirán señales en 796 - 840 kHz Requieren unancho de banda de al menos 30 kHz para cada estación. Portadoras para AM: 0.2-3 MHz;
(3 0.2) x106 350 canales 3 8 x10
Calidad aceptable, pero limitada en velocidad (y volumen de datos). Dirección: incrementar la frecuencia de la portadora!
10
Otro problema:
Teorema de Shannon-Nyquist:
“En un canal de comunicación con ancho de banda B, la razón de datos(número de bits/seg) no puede exceder 2B” Es decir, estamos volumen!!!! limitados en cuanto a
11
En otras palabras:
1: Portadora a frecuencias más altas 2: Ampliar el ancho de banda 3: Incrementar la razón de datos.
¿Dónde está la solución?
Veamos el espectro electromagnético.
12
Espectro electromagnético
Alternativa: usar en señales ópticas
13 Comunicaciones ópticas
Es decir, usar en ondas luminosas. ¿Por qué utilizarlas? Algunas razones:
Incremento en la frecuencia portadora. Incremento en el ancho de banda. Trasferencia de datos más rápida (aprox. 3x108 m/s).
14
Incremento en la tecnología de transferencia de datos.
15
Comunicaciones ópticas
Ahora, ¿Qué medio puede conducir señales ópticas?
¿Aire? Sólo dentro de la línea de vista. Alta absorción y dispersión. Son necesarias guías ópticas! Cable coaxial de cobre? Alta absorción y ancho de banda angosto (300 MHz)
16
Vidrio? Absorbe 90% de la luz después de 1 m. Solo el 1% se transmite después de 2 metros. Una solución: Uso de vidrio extra-puro..!!! Es decir, emplear fibras ópticas.
17
Dirección: Cables devidrio
Geometrías:
Cables cilíndricos: fibras ópticas !!! (1970 por Corning Corp. y Bell Labs, ahora AT&T)
18
¿Por qué ocurre?
Reflexión y refracción de la luz
Tarea: buscar en qué consisten las leyes de Snell.
19
20
No siempre se cumple !
Tarea: en qué consiste el fenómeno de reflexión interna total.
21
Fibras ópticas
22
Descripciónfísica
23
Clasificaciones
Actualmente existen muchos tipos de acuerdo a la su aplicación: De acuerdo a su perfil de índice de refracción.
Perfil de índice escalonado. Perfil de índice gradiente. Monomodo (rápida transmisión, menor capacidad) Multimodo (mayor capacidad , retraso en transmisión)
De acuerdo a la propagación de modos.
24
Fibras Monomodo de...
Introducción a la opto-electrónica. Fundamentos y Aplicaciones.
Parte II. Dispositivos Opto-electrónicos. Fibras ópticas (I).
Dr. René Domínguez Cruz.
Posgrado en Ingeniería Eléctrica y Electrónica. UAT. Septiembre de 2012.
1
Contenido.
Consideraciones generales. Descripción geométrica
Leyes de Snell Reflexión interna total CondicionesSoluciones. Análisis de soluciones.
Descripción electromagnética
Algunas Aplicaciones
2
Consideraciones Generales
Telecomunicaciones
3
Antecedentes
Señales de humo. (Grecia 1200 A.C) Telégrafo hidráulico. (Grecia s. IV DC)
Transferencia: 6 letras por minuto Alcance: 10 Km.
4
Semáforo lineal (telégrafo óptico ó también semáforo Napoleónico). Francias. XVII-XVIII.
5
Algo mas reciente
G. Marconi y el teléfono (1865).
6
La verdadera telecomunicación. Un ejemplo:
7
Telecomunicación global.
Actualmente no hay pretexto para no estar comunicado. Existen múltiples alternativas..!!! Veamos alguna de ellas: radiofrecuencia.
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Comunicaciones analógicas
Las variaciones de voltaje “repiten” lasvariaciones del sonido. La señal de audio de baja frecuencia modula la amplitud de una onda portadora de alta frecuencia (AM). Las estaciones AM poseen diferentes frecuencias de portadoras para evitar el traslape.
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Comunicaciones analógicas
Voz: 0.2 kHz - 4 kHz Audio: 0.50 - 15kHz Ejemplo: Usando una portadora de 800 kHz, se transmitirán señales en 796 - 840 kHz Requieren unancho de banda de al menos 30 kHz para cada estación. Portadoras para AM: 0.2-3 MHz;
(3 0.2) x106 350 canales 3 8 x10
Calidad aceptable, pero limitada en velocidad (y volumen de datos). Dirección: incrementar la frecuencia de la portadora!
10
Otro problema:
Teorema de Shannon-Nyquist:
“En un canal de comunicación con ancho de banda B, la razón de datos(número de bits/seg) no puede exceder 2B” Es decir, estamos volumen!!!! limitados en cuanto a
11
En otras palabras:
1: Portadora a frecuencias más altas 2: Ampliar el ancho de banda 3: Incrementar la razón de datos.
¿Dónde está la solución?
Veamos el espectro electromagnético.
12
Espectro electromagnético
Alternativa: usar en señales ópticas
13 Comunicaciones ópticas
Es decir, usar en ondas luminosas. ¿Por qué utilizarlas? Algunas razones:
Incremento en la frecuencia portadora. Incremento en el ancho de banda. Trasferencia de datos más rápida (aprox. 3x108 m/s).
14
Incremento en la tecnología de transferencia de datos.
15
Comunicaciones ópticas
Ahora, ¿Qué medio puede conducir señales ópticas?
¿Aire? Sólo dentro de la línea de vista. Alta absorción y dispersión. Son necesarias guías ópticas! Cable coaxial de cobre? Alta absorción y ancho de banda angosto (300 MHz)
16
Vidrio? Absorbe 90% de la luz después de 1 m. Solo el 1% se transmite después de 2 metros. Una solución: Uso de vidrio extra-puro..!!! Es decir, emplear fibras ópticas.
17
Dirección: Cables devidrio
Geometrías:
Cables cilíndricos: fibras ópticas !!! (1970 por Corning Corp. y Bell Labs, ahora AT&T)
18
¿Por qué ocurre?
Reflexión y refracción de la luz
Tarea: buscar en qué consisten las leyes de Snell.
19
20
No siempre se cumple !
Tarea: en qué consiste el fenómeno de reflexión interna total.
21
Fibras ópticas
22
Descripciónfísica
23
Clasificaciones
Actualmente existen muchos tipos de acuerdo a la su aplicación: De acuerdo a su perfil de índice de refracción.
Perfil de índice escalonado. Perfil de índice gradiente. Monomodo (rápida transmisión, menor capacidad) Multimodo (mayor capacidad , retraso en transmisión)
De acuerdo a la propagación de modos.
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Fibras Monomodo de...
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