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: