Comunicaciones Ópticas
Curso 2008-09


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Bienvenido a la página de información de la Asignatura Comunicaciones Ópticas. Aquí encontrarás los objetivos, el programa de la asignatura, datos sobre los profesores, ... en definitiva, toda la información que necesitas.

 
ÍNDICE DE LA PÁGINA

  1. Datos generales
  2. Objetivos
  3. Programa de la Asignatura
  4. Medios disponibles
  5. Sistema de Evaluación
  6. Bibliografía
 
 

I. DATOS GENERALES

 
Profesores: Teoría y laboratorio Laboratorio
 

Ignacio de Miguel Jiménez
Despacho: 2D091
e-mail: ignmig@tel.uva.es
Teléfono: 98342300 ext. 5574

Javier Durán de Jesus
Despacho: 2D100
e-mail: javdur@tel.uva.es
Teléfono: 98342300 ext. 5564

Evelyn Weiss
Despacho: 2D100
e-mail: eweiss@tel.uva.es
Teléfono: 98342300 ext. 5564

 
Dpto. Teoría de la Señal y Comunicaciones e Ingeniería Telemática
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación
Campus Universitario "Miguel Delibes"
Camino del Cementerio s/n
47011 Valladolid
 
 
Carácter: Asignatura Troncal
Nº de créditos: 9 (6 en aula y 3 en laboratorio)
Periodo lectivo: Segundo Cuatrimestre
   
 
   
II. OBJETIVOS
 
A lo largo de esta asignatura se pretende estudiar los distintos elementos básicos necesarios para diseñar un sistema de comunicaciones ópticas. Por eso se van a presentar las herramientas teóricas para saber cómo se comporta la luz dentro de una fibra óptica, las características físicas de ésta, y el funcionamiento del resto de elementos que constituyen un sistema. Para finalizar la asignatura se proporcionará una introducción al diseño de enlaces de comunicaciones ópticas. Las clases teóricas se complementan con un laboratorio en el que se realizarán seis prácticas. Además algunos aspectos de teoría se pueden complementar, con la ayuda de un ordenador personal y un navegador, de unas aplicaciones interactivas que ayudarán a comprender mejor dichos aspectos.

Al finalizar la asignatura el alumno deberá ser capaz de:

  • Dibujar el esquema básico de un sistema de comunicaciones ópticas.
  • Determinar los modos de propagación en una estructura optoelectrónica.
  • Enumerar diferentes tipos de fibras y describir las características de cada una.
  • Describir los componentes básicos de los sistemas de comunicaciones ópticas y los principios físicos en los que se basan (fuentes de radiación, receptores y fibra).
  • Enumerar y describir los principales problemas de los distintos elementos (ej. atenuación, dispersión de la fibra, ...)
  • Resolver cálculos de enlace sencillos.
 
 
III. PROGRAMA DE LA ASIGNATURA
 
El programa de la asignatura se desarrollará en 7 temas y 2 partes prácticas.

TEORÍA

Tema I: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES ÓPTICAS
- Objetivos
- Qué son los sistemas de comunicaciones ópticas (SCO)
- Tipos de SCO
- Ejemplos de SCO
- Aprovechamiento y ampliación de la capacidad de los SCO
- Integración optoelectrónica
- Ventajas de las comunicaciones ópticas guiadas
- Resumen

Tema II: PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN MEDIOS DIELÉCTRICOS
- Objetivos
- Teorías de la luz
- La fibra óptica
- Análisis de la fibra óptica mediante óptica geométrica
- La guía planar
- Análisis de la guía planar mediante óptica electromagnética (introducción a la teoría de modos)
- Análisis de la fibra óptica mediante óptica electromagnética
- Resumen

TEMA III: PROPAGACIÓN DE PULSOS EN LA FIBRA ÓPTICA
- Objetivos
- La ecuación no lineal de Schrödinger
- Atenuación
- Dispersión
- Efectos no lineales
- Resumen

Tema IV: COMPONENTES DE LOS SCO
- Objetivos
- La fibra óptica
- Cables
- Acopladores direccionales
- Aisladores
- Circuladores
- Filtros (y multiplexores/demultiplexores)
- Amplificadores ópticos
- Moduladores externos
- Resumen

Tema V: EMISORES DE LUZ
- Introducción y objetivos
- Fundamentos de los semiconductores
- El láser
- El LED
- Resumen

Tema VI: DETECTORES DE LUZ
- Introducción y objetivos
- Fundamentos de los fotodiodos
- El fotodiodo p-i-n
- El fotodiodo de avalancha, APD
- Esquema de un receptor
- Resumen

Tema VII: INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE SCO
- Objetivos
- Balance de potencias
- Balance de tiempos
- Fundamentos: Enlaces sin amplificadores
- Enlaces con un preamplificador óptico
- Enlaces con amplificadores en cascada
- Diseño de sistemas: cálculo de enlaces y simulación
- Resumen

PRACTICAS

Se entregarán unas guías de aprendizaje, que serán el material didáctico necesario para la realización de la práctica. Estas guías de aprendizaje son un compendio de todos los aspectos teóricos de la práctica, incluyen observaciones interesantes sobre la práctica y la bibliografía necesaria. En ellas se plantearán una serie de cuestiones a resolver por alumno.

Las prácticas se dividen en dos partes, que a continuación se detallan.

Parte I: Prácticas con kits educativos.

1) Medida de la apertura numérica.
Se deberá medir la apertura numérica de una fibra (relacionado con el máximo ángulo con el que la luz puede llegar a la fibra óptica y entrar en ella). Como una parte, quizás más teórica, se pedirá que se calcule los errores que se cometen a la hora de hacer las medidas, imprescindible en cualquier tipo de medida. Esto nos dará una visión bastante buena del trabajo en un laboratorio. Los objetivos son:
  • Aprender a utilizar los kits de educación, el pelado de fibras y su corte. En definitiva, familiarizarse con los instrumentos.
  • Calcular la apertura numérica de una fibra mediante dos métodos distintos y comparar resultados.
  • Aprender a realizar cálculos de error y a manejar intervalos de confianza.
2) Estudio de la atenuación en la fibra óptica.
Se deberá medir la atenuación en una fibra óptica mediante el método cutback. Además se aprenderá a alinear el láser con una lente para aprovechar al máximo la potencia de salida del láser. Los objetivos de la práctica son:
  • Se deberá realizar la medida de la atenuación en un rollo de fibra de unos 500 m (menos la fibra cortada por los grupos de años anteriores). Esta medida tendrá dos componentes, como mode scrambler y sin mode scrambler.
  • Se deberá discutir los resultados obtenidos con los teóricos y en esta discusión se deberán identificar cuales son las componentes que más pérdidas inducen en nuestra transmisión (en nuestro caso concreto de 633 nm)
3) Estudio de la distribución del campo modal en una fibra monomodo.
Se deberá comprobar la distribución de potencia gausiana de un rayo láser a la salida de una fibra e inducir a partir de aquí el ancho del haz en el interior de la fibra. Los objetivos de la práctica son:
  • Hay una parte teórica cuyo objetivo es la familiarización con aspectos relacionados conel modo fundamental y la propagación de haces gaussianos a través de un sistema óptico. Para ello, se deberá calcular la disposición óptima del conjunto láser-lente-fibra para un máximo acoplamiento de luz a la fibra.
  • Comprobar que el haz de salida de un fibra también es gaussiano y comprobar a su vez que se puede calcular la anchura del haz en la fibra a partir de las medidas exteriores y utilizando la teoría de propagación de haces gaussianos en el espacio libre. Además se comprobará que la anchura así calculada también coincide con la calculada a partir de los parámetro de la fibra.
4) Estudio de los modos que se propagan por una fibra óptica de salto de índice.
Consiste en comprobar que efectivamente se puede acreditar que en una fibra se propagan varios modos y que además, bajo ciertas condiciones especiales pueden verse por separado. Los objetivos de la práctica son:
  • Introducir algunos detalles formales sobre los modos linealmente polarizados y estudiar la distribución de potencia del campo propagada en función de las condiciones de acoplamiento a la fibra óptica.

Parte II: Prácticas de modelado y simulación.

5) Estudio de la dispersión en la fibra óptica
En esta práctica estudiaremos el efecto de la dispersión, fenómeno que provoca que la señal se deforme a medida que se propaga por el medio.
Los objetivos de la práctica son:

  • Estudiar los aspectos teóricos de la dispersión..
  • Estudiar los métodos numéricos utilizados en la propagación de ondas en la fibra óptica.
6) Estudio y diseño de un enlace óptico.
Se propondrá estudiar y/o diseñar un enlace óptico utilizando el simulador de sistemas de comunicaciones ópticas OPTSIM.

 
 
IV. MEDIOS DISPONIBLES EN EL LABORATORIO
 
El laboratorio, para las prácticas con kits educativos, en el que se desarrolla la asignatura es el 2L007. Los medios con los que se contará son: 6 puestos con un kit educativo completo de Newport.

Para las prácticas con MATLAB y OPTSIM se utilizará un laboratorio con PC.

 
 

V. EVALUACIÓN

   
La calificación final de la asignatura será la media ponderada de las siguientes notas (para más información véase el documento de presentación de la asignatura):
  • Examen sobre la parte teórica de la asignatura. El examen contendrá cuestiones y problemas.
    La poderación de este examen será las dos terceras partes de la nota final. Para aprobarlo hay que obtener un mínimo de cinco puntos sobre diez, además de contestar correctamente un conjunto de cuestiones sobre los conceptos clave de la asignatura (se informará adecuadamente de cuáles son los conceptos clave).
  • Parte práctica de la asignatura. La ponderación de esta parte es un tercio de la asignatura. La nota de la parte práctica se calcula mediante la ponderación de las siguientes notas:


    - Examen sobre la parte práctica del laboratorio. El examen contendrá cuestiones prácticas sobre el laboratorio.
    La ponderación de este examen del laboratorio será un octavo de la nota final de la parte práctica. Para aprobar la parte práctica es necesario obtener un mínimo de tres puntos sobre diez en este examen.


    - Evaluación de las memorias y el trabajo en las prácticas de laboratorio. La ponderación de este punto será siete octavos de la nota final de la parte práctica de la asignatura. Cada práctica tendrá un peso proporcional a sus horas lectivas. La valoración de este punto se compone de dos partes:

      1. La memoria de cada práctica, se evaluarán por el contenido de las mismas.
      2. El trabajo en el laboratorio, para evaluar este punto se tendrá en cuanta el trabajo previo de preparación de la práctica, la destreza en el manejo de los elementos del laboratorio, la comprensión de las prácticas, así como la puntualidad.

     

   
 
   
VI. BIBLIOGRAFÍA
   
Aquí tienes una lista de libros, manuales y direcciones de páginas Web interesantes para ayudarte en la asignatura.
   
 
   
 
 
Los profesores de la asignatura colaboramos con el CexC.
Visita el CexC en www.cexc.es.


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