Tema 2 Fuentes de luz y el transmisor óptico · Objetivos • Conocer el papel del transmisor en...
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Tema 2Tema 2Fuentes de luzFuentes de luzy el transmisor y el transmisor óópticoptico
ComunicacionesComunicacionesÓÓpticaspticas
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ObjetivosObjetivos• Conocer el papel del transmisor en un sistema de C.O. y su
arquitectura• Valorar el impacto de las prestaciones del transmisor y de la
fuente de luz en el comportamiento del sistema• Analizar comparativamente el funcionamiento de las fuentes
tipo LED y láser, destacando:Potencia óptica emitida, espectro, modulación, …Problemas: temperatura, ruido, degradación, ...
• Conocer estructuras avanzadas y sus aplicaciones: DFB, MQW, VCSEL, ...
• Seleccionar adecuadamente las diferentes arquitecturas de transmisor y tipos de fuentes de luz para una determinada aplicación
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico ObjetivosObjetivos
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ÍÍndicendice1. Introducción
• Función del transmisor• Emisión espontánea y estimulada• Materiales para fuentes de luz
2. Diodo LED• Fundamentos• Características electro-ópticas y parámetros relevantes• Estructuras avanzadas
3. Diodo Láser• Fundamentos• Características electro-ópticas y parámetros relevantes• Estructuras avanzadas
4. Transmisor: arquitecturas, selección y ejemplos
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico ÍÍndicendice
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IntroducciIntroduccióón al transmisorn al transmisor
• Función del transmisor: conversión electro-óptica
• Características deseables:Potencia óptica adecuada Tamaño y forma adecuados al medio de transmisión (*)Emisión a la λ más adecuada: mínima atenuación y dispersión en el canalAnchura espectral pequeñaModulación sin distorsión y a altas frecuenciasLarga duración y bajo precio
• Elemento clave: fuente de luz
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico IntroducciIntroduccióónn
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Hay 3 Mecanismos de interacciHay 3 Mecanismos de interaccióónnluzluz--materiamateria
Absorción.
Emisión espontánea
Emisión estimulada
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico IntroducciIntroduccióónn
Electrones
Estados energéticos
permitidos en los átomos
Fotones
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Tipos de emisiTipos de emisióónn• Emisión espontánea
Una fuente de energía externa provoca saltos hacia arriba de los electrones para caer después. Si la fuente de energía es calor: Incandescencia
• NO ADECUADA para CO: sólo depende de la Tª, no se puede modular, gran anchura espectral…
Otras fuentes de energía : Luminiscencia
• Más adecuada para CO: se puede modular, anchura espectral media, la λ de emisión depende del material.
• Ejemplo: diodo LED controlador por corriente eléctrica
• Emisión estimuladaIdeal: fenómeno muy rápido (gran velocidad de modulación), monocromático (pequeña anchura espectral), permite amplificación óptica, …
Ejemplo: diodo Láser semiconductor (LD)
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico IntroducciIntroduccióónn
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EmisiEmisióón de luz en sn de luz en sóólidoslidos
• Las propiedades químicas, electrónicas y ópticas de un material están dadas por sus electrones exteriores
• Hay niveles permitidos y prohibidos• Se aplican los principios de mínima energía
y de exclusión de Pauli• Gran interacción entre átomos: bandas
ancha de energía en lugar de estados definidos teoría de bandas
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Un parUn paráámetro importante es la metro importante es la ““anchura del anchura del gapgap””
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico IntroducciIntroduccióónn
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La anchura del La anchura del gapgap determina la determina la longitud de onda de emisilongitud de onda de emisióónn
• La anchura del gap depende del materialConductores: no hay gapSemiconductores: Eg ≈ 1 eVAislantes: Eg ≈ 5 eV
• La emisión/absorción de luz se debe a saltos entre la banda de conducción y valencia:
Ejemplo: Eg=1,2eV λ=1μm
E h hc Eg g≈ ⇒ ≈ν λ /
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TerminologTerminologíía electra electróónicanica
• Emisión: aniquilación de un par electrón-hueco órecombinación
• Absorción: generación de un par electrón-hueco
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En estos procesos se conservaEn estos procesos se conserva
• La energía
• El momento
• Los diagramas energía-movimiento ayudan a entender las consecuencias
E h= ⋅ = ⋅ν ωh
vP k o P m= ⋅ = ⋅rr r r
h
E = energía [J] 1 eV = 1,6⋅10-19 J h = cte. de Planck (6.63⋅10-34 J⋅s) ν = frecuencia óptica = c /λ [Hz] rP = momento (vector) [Kg⋅m/s] vk = vector de onda
rk = 2π
λ
m = masa “efectiva” de la partícula [Kg] v = velocidad “efectiva” de la partícula [m/s]
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En un material de En un material de gapgap DIRECTODIRECTO la la emisiemisióón es probable y eficienten es probable y eficiente
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico IntroducciIntroduccióónn
Problema: el momento de un fotón es muy pequeño
¡No hay cambio de momento!
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En un material de En un material de gapgap INDIRECTO la INDIRECTO la emisiemisióón es improbable e ineficienten es improbable e ineficiente
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico IntroducciIntroduccióónn¡El cambio de momento se traduce en calor!
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Materiales para fuentes de luzMateriales para fuentes de luz
• Es determinante la anchura del gap (λ de emisión) y el tipo (directo/indirecto)
• Se usan los mismo procesos que en microelectrónica
Deposición de capas sobre un sustrato (oblea)Dopados p y n para formar unionesPero con materiales nuevos y “raros”
¡tecnología en desarrollo!
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Materiales mMateriales máás utilizadoss utilizados
• Arseniuro de Galio (AsGa)El primero (1955), ya no se usa, emite en λ=870nm (1ª ventana)
• Arseniuro de Galio y aluminio (AsAlxGa1-x)Rango visible (570..870nm) modificando la mezcla
• GaxIn1-xAsyP1-y
Amplio rango de emisión, permite 2ª y 3ª ventana
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Nuevos materiales Nuevos materiales microestructuradosmicroestructurados
• La teoría de bandas no es válida para dimensiones muy pequeñas (~nm)
• Las propiedades dependen del material y de la estructura
Ejemplo: Silicio “poroso”
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ÍÍndicendice1. Introducción
• Función del transmisor• Emisión espontánea y estimulada• Materiales para fuentes de luz
2. Diodo LED• Fundamentos• Características electro-ópticas• Estructuras avanzadas
3. Diodo Láser• Fundamentos• Características electro-ópticas• Estructuras avanzadas
4. Transmisor: arquitecturas, selección y ejemplos
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico ÍÍndicendice
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Fundamentos del diodo LEDFundamentos del diodo LED
• La emisión espontánea “en equilibrio térmico” es despreciable
• El diodo LED es una estructura que fomenta la emisión eficiente mediante:
Aporte de energía: inyección de corrienteAporte de electrones y huecos juntos: unión pn
Polarización en directoMaterial adecuado
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
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Antes de formar la uniAntes de formar la unióónn
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UniUnióón pn p--n sin polarizarn sin polarizar
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
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UniUnióón pn p--n polarizadan polarizada
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
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CaracterCaracteríísticas sticas electroelectroóópticaspticas
• “Cantidad de luz”Potencia óptica emitidaParámetros de eficienciaCurva Potencia-Intensidad
• Directividad del haz emitido• Espectro de emisión
Longitud de onda centralForma del espectro y anchura espectral
• ModulaciónPequeña señal: ancho de banda de modulación f3dB
Gran señal: tiempos de conmutación (T10..90%)
• Efecto de la temperatura2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
P Significa parámetro relevante del dispositivo
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La potencia La potencia óóptica es ptica es proporcional a la corrienteproporcional a la corriente
• Tasa de inyección de portadores
• definiendo la eficiencia interna
• y la eficiencia externa
Rq
e sportadores =−I
[ / ]
intI [ ]GENERADAP h Wq
ν η= ⋅ ⋅ ⋅
64748
P hqEMITIDA ext= ⋅ ⋅ ⋅η η νint
I
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
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ParParáámetros de eficiencia metros de eficiencia ((““ffíísicossicos””))
• Eficiencia internaSe debe a que no todas las recombinaciones son radiativas (emiten luz)Depende inversamente de la temperatura
• Eficiencia externaReflexión en las carasÁngulo críticoAbsorción del materialEmisión hacia atrás
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
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ParParáámetros de eficienciametros de eficiencia((““mediblesmedibles””))
• Responsividad (responsivity)
• Conversión de potencia (wall-plugefficiency)
[W/W]ópticaemitidawall plug
eléctrica inyectada
PP
η − ≡
int [W/A]I
ópticaemitidaext
eléctrica inyectada
P hqνη ηℜ≡ = ⋅
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P
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La curva PotenciaLa curva Potencia--Intensidad Intensidad es lineal (mes lineal (máás o menos)s o menos)
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
SATURACIÓN, debido fundamentalmente a
la temperatura
P
Parámetro: corriente máximaP
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La La directividaddirectividad del haz de luz del haz de luz es muy amplia es muy amplia
• Un LED simple es una fuente “lambertiana”
La eficiencia de acoplo en fibra es muy mala• θMAX > 30º ηACOPLO < 1%
Hay estructuras avanzadas para tratar de mejorarlo
( )Iopt ( ) cosθ θ= I0
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
P
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El espectro de emisiEl espectro de emisióón es ancho n es ancho y con forma y con forma gausianagausiana
• Valores típicos: σλ = 20..30nm
1/ 2
2,355λσλΔ
=
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
PP
P
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ModulaciModulacióón: un LED se comporta como n: un LED se comporta como un filtro paso bajo de 1un filtro paso bajo de 1erer ordenorden
El parámetro τ modela la respuesta del LED
• El resto del circuito del transmisor también influye en la respuesta global
Capacidades parásitas(unión pn, cápsula, …)Resto de la electrónica
1( )1
Hj
ωωτ
=+
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
1( )1RCH
j RCω
ω=
+1( )
1CA
CAE
E
Hj
ωωτ
=+
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La modulaciLa modulacióón en pequen en pequeñña sea seññal se al se caracteriza con caracteriza con ff3dB3dB
• Disminuye la amplitud de la señal óptica al aumentar la frecuencia frecuencia máxima ó ancho de banda de modulación f3dB
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
31 3( )2 opticom dB
c
H ω ωτ
= ⇒ =
23
1 1( )2 electricom dB
c
H ω ωτ
= ⇒ =
ÓpticoEléctrico
LED: f3dB < 1GHz P
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En gran seEn gran seññal se mide con los tiempos al se mide con los tiempos de subida tde subida t10..90%10..90%
• El filtro paso-bajo estropea los flancos (los suaviza) tiempos de subida 10..90%
Hay una relación entre el comportamiento en pequeña y gran señal:
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
310..90%
0,35dBf
T=Δ
P
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La temperatura afecta al La temperatura afecta al comportamiento del LEDcomportamiento del LED
• Al aumentar la Tª…Hay más recombinaciones no-radiativas se reduce la potencia óptica emitida
• ΔP/ΔT medido en %/ºC ó dB/ºC
Se ensanchan las bandas de energía el espectro se ensanchaLa anchura del gap se reduce el espectro se desplaza hacia la derecha¡Puede estropearse el dispositivo!
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
P
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Estructuras simplesEstructuras simples
• LED de emisión por superficie (sLED)
• LED de emisión por el borde (eLED)
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
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Estructuras para la mejora del Estructuras para la mejora del acoplo en fibraacoplo en fibra
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LEDDiodo LED
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ÍÍndicendice1. Introducción
• Función del transmisor• Emisión espontánea y estimulada• Materiales para fuentes de luz
2. Diodo LED• Fundamentos• Características electro-ópticas• Estructuras avanzadas
3. Diodo Láser• Fundamentos• Características electro-ópticas• Estructuras avanzadas
4. Transmisor: arquitecturas, selección y ejemplos
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico ÍÍndicendice
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Fundamentos del diodo LFundamentos del diodo Lááserser
• La emisión espontánea “en equilibrio térmico” es despreciable
Y la emisión estimulada, ¡1018 veces menor! (Einstein, 1917)
• El diodo Láser es una estructura que fomenta la emisión estimulada eficiente mediante:
Aporte de energía: inyección de corrienteAporte de electrones y huecos juntos: unión pn
Polarización en directoMaterial adecuadoInversión de poblaciónConfinamiento óptico
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Un material con InversiUn material con Inversióón de Poblacin de Poblacióón n puedepuede producir Emisiproducir Emisióón Estimuladan Estimulada
h⋅ν<Eg h⋅ν>EF-C-EF-V
Transparencia Ganancia Absorción
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Pero la ganancia se produce en un rango Pero la ganancia se produce en un rango pequepequeñño de longitudes de onda o de longitudes de onda
• Si h·v < Eg energía insuf. transparencia• Si h·v > EFC-EFV absorción• Se produce una curva lorentziana curva
de gananciaAnchura ~nmDepende de la corrientede inyecciónSe necesita una inyección mínima para G>1
corriente umbral
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
P
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El confinamiento El confinamiento óóptico es una ptico es una realimentacirealimentacióón para reforzar la n para reforzar la E.EE.E. .
• Unos espejos con reflectividad R1 y R2 devuelven parte de la luz a la unión pn
• Se aprovecha la luz que atraviesa ambos espejosEmisión hacia delante: viaja hacia el canalEmisión hacia atrás: se “fabrica” un fotodiodo para saber la cantidad de luz generada en cada momento
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
CavidadFabry-Perot
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Las interferencias en la cavidad Las interferencias en la cavidad FP limitan las FP limitan las λλ’’ss generadasgeneradas
• Sólo algunas longitudes de onda interfieren entre síconstructivamente cumplen la “condición de fase”
modos longitudinales
• Sólo se genera luz a varias λ’s discretas dentro de la curva de ganancia del material
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
2m
L m
nλ =
⋅
m entero
Índice de refracción
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CaracterCaracteríísticas sticas electroelectroóópticaspticas
• “Cantidad de luz”Potencia óptica emitidaParámetros de eficienciaCurva Potencia-Intensidad
• Directividad del haz emitido• Espectro de emisión
Longitud de onda centralForma del espectro y anchura espectral
• ModulaciónPequeña señal: ancho de banda de modulación f3dB
Gran señal: tiempos de conmutación (T10..90%)• Efecto de la temperatura• Otros problemas
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
P Significa parámetro relevante del dispositivo
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SSóólo hay emisilo hay emisióón ln lááser a partir de ser a partir de la corriente umbral la corriente umbral IIthth
• Sólo se produce ganancia neta (emisión estimulada) a partir de un nivel de inyección
Surge el concepto de corriente umbral IthSólo hay emisión láser si I > Ith
• Ya no pueden dividirse en dos la eficienciaAlgunos fotones no consiguen salir …… ¡pero contribuyen a la emisión estimulada!
• Se define la “eficiencia cuántica diferencial externa” ηD
ℜ( )thD II
qhP −⋅⋅
⋅=νη
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo LááserserP
P
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La curva PLa curva P--I de un diodo lI de un diodo lááser ser tiene tres tramos diferenciadostiene tres tramos diferenciados
LED
superLED
Láser(a) Zona de funciona-miento como LED: No hay emisión estimulada (I<Ith) y sale poca luz (¡espejos!) (b) Zona
“superLED” hay parte de emisión estimulada: más luz
(c) Zona láser: sólo hay emisión estimulada.La pendiente de la recta es ℜ
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
¡Zona útil!
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El haz emitido es elEl haz emitido es elíípticoptico
• Ángulos típicos: θ1=10..20º θ2=20..30º• El acoplo en fibra es algo mejor que un LED pero
igualmente complejo
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Espectro de un diodo lEspectro de un diodo lááser FPser FP• Es la suma de tres fenómenos:
Emisión espontánea originalCurva de ganancia en un rangomás pequeñoλ’s que sobreviven en la cavidad(Modos de la cavidad)
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Anchura espectral de un lAnchura espectral de un lááserser
1/ 2
2,355λλσ Δ
=
• El término “coherencia” está relacionado con la anchura espectral
• Valores típicos: σλ = 1 .. 3nm2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
P
P
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Espectro Espectro vs.vs. InyecciInyeccióónn
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Espectro Espectro vs.vs. InyecciInyeccióónn
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Espectro Espectro vs.vs. InyecciInyeccióónn
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Espectro Espectro vs.vs. InyecciInyeccióónn
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Espectro Espectro vs.vs. InyecciInyeccióónn
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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ModulaciModulacióón: un Ln: un Lááser se comporta ser se comporta como un filtro paso bajo de 2como un filtro paso bajo de 2ºº ordenorden
Los parámetros ω0 y τ modelan la respuesta del láser
• El resto del circuito del transmisor también influye en la respuesta global
Capacidades parásitas(unión pn, cápsula, …)Resto de la electrónica
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
1( )1RCH
j RCω
ω=
+1( )
1CA
CAE
E
Hj
ωωτ
=+
20
2 20
( )( )(0) ( )
mm
m m
NHN j βω ω
ω = =ω −ω + ω th
II
βτ
=
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La modulaciLa modulacióón en pequen en pequeñña sea seññal se al se aproxima por un aproxima por un sistema de 1sistema de 1erer ordenorden
• La respuesta es similar a un sistema de 1er orden, salvo por un “pico” de resonancia (parámetro ω0)
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
Láser: f3dB ~ GHz P
Respuesta real
Aproximación
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En gran seEn gran seññal aparecen dos al aparecen dos fenfenóómenos negativos menos negativos
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
• Solución: polarización constante un poco por encima de la Ith corriente de bias
Oscilación de relajación
Tiempo de encendido ~ns
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Aparece el parAparece el paráámetro de relacimetro de relacióón n de extincide extincióónn
• Al inyectar la corriente de bias , la potencia óptica del “0” ya no es cero.
• ¿Dónde está el problema? ¡se confunden con más facilidad los niveles lógicos!
• Medida: “Relación de Extinción”"0"
"1"
10 log [ ]PRE dBP
≡ − ⋅
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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La temperatura afecta MUCHO La temperatura afecta MUCHO al comportamiento del Lal comportamiento del Lááserser
• Al aumentar la Tª…Se reduce la potencia óptica emitida
• ΔP/ΔT medido en %/ºC ó dB/ºCAumentan la corriente umbral
• ¡la corriente de bias aplicada puede ser insuficiente!La anchura del gap se reduce el espectro se desplaza hacia la derecha
• Δλ/ΔT medido en nm/ºC¡Puede estropearse el dispositivo!
• Puede ser necesario un control de Tª
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
P
P
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Otros problemasOtros problemas
• Ruido de intensidadSon fluctuaciones aleatorias de la amplitud de la luzMedida: ruido de intensidad relativa (RIN)
• Reflexiones externas (en el canal)Actúan como cavidades inestabilidad del láserSoluciones: Estabilidad por diseño
Conexiones ópticas en ánguloDispositivo aislador
P t P P t P t( ) ( ) ( ( ) )= + =0 0Δ Δ
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
P
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El fenEl fenóómeno del meno del cchirpinghirping puede afectar las puede afectar las prestaciones en un sistema de comunicacionesprestaciones en un sistema de comunicaciones
• Origen:
• Δλ/Δi medido en nm/mA
• Soluciones: peor relación de extinciónno modular
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
m
n
LtntI =⇒⇒
2
)()( λ
P
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La estructuras La estructuras FabryFabry--PerotPerot es la es la mmáás simples simple
• Heteroestructura simple
Simple y barato, pero tiene espectro multimodo y diagrama elíptico
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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Hay interHay interéés por estructuras s por estructuras monofrecuenciamonofrecuencia
• Ideas:Anchura de la curva de ganancia más pequeña
• Depende del material ¡imposible!Modos más separados (que sólo uno coincida dentro de la curva de ganancia)
• Depende de la distancia entre espejos L ¡difícil!Espejos que sólo reflejen una λ
• Existen: redes de difracción = variaciones periódicas del índice
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
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La mLa máás utilizada es la DFBs utilizada es la DFB
• Red de difracción (grating) cerca de la unión pn
• Parámetros:Su anchura espectral se denomina también “anchura de línea”(linewidth)Algunos modos no se suprimen totalmente: parámetro SMSR (Side Mode Supression Ratio)
• Valor típico: 30dB
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
P
Distributed FeedBack
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Estructuras VCSELEstructuras VCSEL
• Ventajas:Haz circular: mejor acoplo en fibraSe pueden probar con mucho menor coste
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser
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Estructuras de pozo cuEstructuras de pozo cuáántico (MQW)ntico (MQW)
• Si las dimensiones son muy pequeñas (<10nm) la teoría de bandas no es válida
• Ventajas:Niveles discretos menor anchura espectralLa λ de emisión depende de la geometría y no sólo del materialMenor tamaño mayor velocidad de modulación
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico Diodo LDiodo Lááserser
Multiple Quantum Well
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ÍÍndicendice1. Introducción
• Función del transmisor• Emisión espontánea y estimulada• Materiales para fuentes de luz
2. Diodo LED• Fundamentos• Características electro-ópticas• Estructuras avanzadas
3. Diodo Láser• Fundamentos• Características electro-ópticas• Estructuras avanzadas
4. Transmisor: arquitecturas, selección y ejemplos
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico ÍÍndicendice
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Arquitectura de un transmisor Arquitectura de un transmisor con modulacicon modulacióón internan interna
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico TransmisorTransmisor
Sólo para láseres
Sólo para algunos láseres
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Arquitectura de un transmisor Arquitectura de un transmisor con modulacicon modulacióón externan externa
Ventajas:La velocidad de modulación puede ser mayorNo hay chirping
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico TransmisorTransmisor
InconvenientesDispositivo muy caro (se intenta integrar en la fuente)Suelen tener elevadas pérdidas de inserción
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Aplicaciones de los Aplicaciones de los txtx. basados en LED. basados en LED
• En generalBajo costeDistancias cortas (<1Km)“Bajas” velocidades (<1Gbps)Fibras multimodo (sílice o plástico)
• EjemplosRedes de área local (FDDI, Gigabit ethernet, 802.11-IR, ...)Sistemas punto a punto de baja velocidad
• En fibra: modems de fibra (RS232, Firewire®, ...)• No guiados: Irda
Comunicaciones en vehículosBucle de abonado
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico TransmisorTransmisor
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Aplicaciones de los Aplicaciones de los txtx. basados en L. basados en Lááserser
• En generalGrandes prestacionesDistancias largas (>1Kms)Altas velocidades (>1Gbps)Fibras monomodo
• EjemplosRedes de área local y de gran área (10Gigabit Ethernet)Sistemas no guiados de alta velocidad/larga distanciaEnlaces troncales de comunicaciones (telefonía, Internet)
• SDH/Sonet
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico TransmisorTransmisor
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Ejemplos prEjemplos práácticoscticos
• Transmisor simple LED para puerto serie
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Ejemplos prEjemplos práácticoscticos
• Transmisor Láser
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico TransmisorTransmisor
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Ejemplos prEjemplos práácticoscticos
• Transmisor no guiado de larga distancia
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Ejemplos prEjemplos práácticoscticos
• Transmisor para LAN Gigabit Ethernet
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico TransmisorTransmisor
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Ejemplos prEjemplos práácticoscticos
• Transmisor para SDH/Sonet
2 El transmisor 2 El transmisor óóptico ptico TransmisorTransmisor