Secundario

Caracterización de fibras ópticas a frecuencias de
microondas
Prof. Dr. Francisco Ramos Pascual
(Artículo publicado en la revista GIGATRONIC nº 6)

Contenido del artículo

Respuesta en frecuencia de la fibra óptica
Influencia del chirp del transmisor óptico
Influencia de la potencia óptica
Los sistemas de comunicaciones ópticas analógicos operando a 1550 nm se
benefician de las bajaspérdidas de la fibra estándar monomodo (SSMF) y
del uso de los amplificadores ópticos de fibra dopada con erbio (EDFA) para
conseguir transparencia a las señales de radiofrecuencia (RF). No obstante,
las SSMFs presentan valores de dispersión cromática considerables a estas
longitudes de onda además de diversos efectos no lineales. La respuesta de
una fibra óptica bajo propagación dispersiva hasido estudiada en
profundidad, observándose un fenómeno de desvanecimiento de la potencia
eléctrica de RF recibida a la salida del fotodetector. Este desvanecimiento se
produce de forma periódica con la variación de la frecuencia de modulación
o la longitud de fibra óptica y se conoce con el nombre de efecto de
supresión de la portadora. Su explicación se debe al diferente desfase queintroduce la dispersión cromática sobre cada una de las bandas de
modulación de la señal óptica, lo cual conduce a una cancelación de ambas
al realizar la fotodetección para ciertas frecuencias o longitudes de fibra.
Previamente se han demostrado diversas técnicas para compensar este
efecto, tales como la modulación óptica en banda lateral única, el uso de
fibras compensadoras de dispersión o redesde difracción sobre fibra óptica,
técnicas de modulación con portadora suprimida o la técnica de inversión
espectral. Sin embargo, una técnica muy simple consiste en utilizar un
transmisor óptico de gran potencia para inducir efectos no lineales, tales
como la automodulación de fase (SPM), en el enlace de fibra. El chirp
inducido por el SPM de la fibra durante la propagación conduce a unaumento del producto ancho de banda por longitud de fibra del sistema. Su
efecto es similar al producido por los transmisores ópticos con chirp
negativo, de tal forma que se produce un alejamiento de los nulos de
transmisión de la función de transferencia del sistema al aumentar la
potencia óptica inyectada a la entrada de la fibra.
En este artículo se analizará la función de transferencia defibras ópticas a
frecuencias de microondas incluyendo los efectos del chirp del transmisor
óptico y de la potencia inyectada a la entrada del enlace de fibra. En
particular, se estudiará la técnica SPM como un método sencillo para
ecualizar la penalización de potencia introducida por la fibra.

Respuesta en frecuencia de la fibra óptica

La respuesta en frecuencia típica de una fibraóptica se muestra en la figura
1 (curva en azul) para una longitud de 50 km y un valor de dispersión
cromática de 17 ps/km-nm (fibra estándar a 1550 nm). Como se observa,
la función de transferencia de la fibra presenta nulos de transmisión para
determinadas frecuencias como consecuencia de la interferencia que se
produce entre las bandas laterales de modulación al realizar la
fotodetección. Dadoque el retardo introducido por la dispersión cromática
de la fibra es dependiente de la frecuencia, existen determinadas
frecuencias y distancias para las cuales se produce la cancelación de la
subportadora (desfase de 180 grados entre ambas bandas). El resultado
final es una respuesta periódica con la frecuencia y que se encuentra
limitada en banda. Por ejemplo, para 50 km de SSMF se obtieneun ancho
de banda a -3 dB de aproximadamente 5 GHz.

Fig. 1. Función de transferencia de 50 km de SSMF para
modulaciones ópticas DSB y SSB.
Dado que la dispersión cromática limita considerablemente el producto
frecuencia-distancia del enlace de comunicaciones ópticas, es necesario
emplear algún método para reducir este efecto. Una posible solución
consiste en eliminar precisamente la...