Receptores Opticos

RECEPTORES OPTICOS

El propósito del receptor óptico es extraer la información contenida en una portadora óptica que incide en el fotodetector. En los sistemas de transmisión analógica el receptor debe amplificar la salida del fotodetector y después demodularla para obtener la información. En los sistemas de transmisión digital el receptor debe producir una secuencia de pulsos (unos y ceros) quecontienen la información del mensaje transmitido.

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, transformando señales de frecuencias ópticas a frecuencias inferiores, con la mínima adición de ruido indeseable ycon un ancho de banda suficiente para no distorsionar la información contenida en la señal (analógica o digital).

Configuración:

Una configuración básica es el receptor de detección directa, el 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.

Modelos de un típico receptor óptico con detección directa
En la práctica, para los receptores de detección directa con fotodiodos PIN, el factor limitante de la sensibilidad del receptor es el ruido térmico, generado en la salida del fotodiodo. Existe dos alternativas para superar esta limitación, una es el uso de fotodiodo de avalancha APD, donde elmecanismo de multiplicación de la corriente fotogenerada en el fotodiodo amplifica la señal fotodetectado. La segunda alternativa es la utilización de un pre-amplificador óptico antes del fotodetector, para amplificar la señal óptica antes de la detección.



Modelo de un típico receptor óptico con detección directa utilizando un pre-amplificador óptico
Una configuración mas compleja de receptor ópticoes el empleo de los receptores de detección coherente, 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. La figura presenta el esquema simplificado de detección coherente.


Modelo de un típico receptor óptico con detección coherente
En el caso del esquema coherente,la señal detectada posee una frecuencia intermediaria dada por:
 
Donde: fFI es la frecuencia intermediaria, fS es la frecuencia de la señal recibida y fLO es la frecuencia del oscilador local.
En los sistemas homodinos, la frecuencia intermediaria es igual a cero y, en los heterodinos, ella es diferente de cero, o sea, el espectro está simplemente trasladado de la frecuencia óptica para lafrecuencia intermediaria. Por su parte, en el sistema homodino, como la frecuencia intermediaria es nula, ocurre una concentración de las energías de las dos bandas laterales en la única banda existente.

Debemos considerar las características eléctricas de salida (codificación para transmisores digitales y nivel e impedancia de salida para las analógicas). Muchos receptores tienen circuitos de controlautomático de ganancia (CAG) para mantener el mismo nivel de salida cualquiera sea el nivel de entrada. Dado que el rango del nivel de entrada esta limitado por el fotodetector, hay una potencia máxima sobre la cual se satura y una potencia mínima que representa la mínima detectable. Esta última es importante para determinar la máxima longitud de fibra que se puede usar sin repetidores. Otrascaracterísticas ópticas de los fotodetectores tales como el rango de longitudes de onda de trabajo y el tipo de encapsulado deben ser considerados al elegir.
Los receptores ópticos actuales se basan en uno de los dos tipos de detectores: el fotodiodo de avalancha APD y el diodo PIN seguido por un preamplificador de entrada FET (Transistor de Efecto de Campo). Para señales digitales binarias, el...