Universidad de Jaén

Sistemas Lineales, Fundamentos Físicos de la Ingeniería y Fundamentos Matemáticos I y II

Se encuentra ubicada en el primer cuatrimestre del cuarto curso del grado y dentro del bloque de asignaturas de carácter obligatorio para el itinerario de Sonido e Imagen y de Sistemas de Telecomunicación en el grado de Tecnologías de las Comunicaciones. Se establece como prerrequisitos conocimientos en básicos en matemáticas y física, así como tener una base en señales y sistemas lineales. 

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El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.

La asignatura de grado Comunicaciones Ópticas tiene como objetivos fundamentales el estudio de las características tanto físicas como de transmisión propias de las fibras ópticas y el estudio de los diferentes tipos de fibras y dispositivos transmisores y receptores.

BLOQUE TEÓRICO:

 

Tema 1. Introducción a las comunicaciones ópticas.

1. Desarrollo histórico.

2. El sistema general.

3. Ventajas de la comunicación por fibra.

 

Tema 2. Propagación en fibras ópticas.

1. Conceptos básicos de óptica guiada.

2. Descripción geométrica: Teoría de rayos.

3. Descripción electromagnética.

 

Tema 3. Atenuación en las fibras ópticas.

1. Introducción.

2. Atenuación.

3. Curva de atenuación espectral de una fibra.

 

Tema 4. Dispersión y propagación de pulsos en las fibras ópticas.

1. Propagación en medios dispersivos. Velocidad de fase y de grupo.

2. Constante de propagación

3. Dispersión cromática.

4. Dispersión de primer y segundo orden.

5. Dispersión de material y de guiaonda.

7. Dispersión modal. Dispersión total.

8. Ancho de banda de la fuente.

9. Parámetro de chirp.

10. Ancho de banda de transmisión.

 

Tema 5. Tecnología de Fibras ópticas.

1. Introducción.

2. Cables de fibras ópticas.

3. Diseño de los cables de fibras ópticas.

4. Alineamiento y pérdidas en las uniones.

5. Conexiones de las fibras. Conectores y empalmes de fibra.

 

Tema 6. Componentes ópticos pasivos.

1. Matriz de Scattering, matriz de Jones.

2. Polarizador, efecto faraday, rotadores de polarización.

3. Aisladores, atenuadores.

4. Acopladores 2x2, acopladores en estrella, acopladores WDM.

5. Circuladores.

6. Filtros Fabry-Perot, filtros Mach-Zehnder.

7. Redes de difracción.

 

Tema 7. Fuentes ópticas: 

1. Absorción

2. Emisión espontánea y estimulada.

3. Inversión de población.

4. Recombinación radiativa y no radiativa.

5. Gap directo e indirecto. Tiempo de vida de los portadores.

6. Ganancia óptica de un semiconductor.

7. Láser Fabry-Perot

8. Curva P-I de un Láser/LED.

 

Tema 8. Detectores ópticos. El receptor de detección directa.

1. Absorción, eficiencia cuántica,

2. Responsividad o respuesta.

3. Ruido de cuantificación o shot, ruido de fondo, ruido térmico.

4. Fotocorriente, corriente de oscuridad.

5. Potencia equivalente de ruido (NEP), límite cuántico, ecuaciones de continuidad.

6. Fotodiodos pin.

7. Proceso de avalancha, fotodiodos APD, factor de ruido, factor de ionización, ganancia de avalancha.

8. Respuesta en frecuencia de un fotodiodo.

9. Receptores para comunicaciones ópticas.

10. Ruido Jonson.

11. Estructuras para el receptor. Comparación entre ellas.

12. Preamplificador de transimpedancia.

 

BLOQUE PRÁCTICO

 

Práctica 1. Estudio de los modos de propagación en las fibras ópticas mediante MatLab. En esta primera práctica se realiza el estudio de los diferentes modos de propagación mediante una aplicación Matlab para las fibras monomodo y multimodo. Se observará la dependencia de los mismos con los diferentes parámetros de la fibra, y se representan los campos que se propagan en las mismas, así como la distribución de potencia y el diagrama bV.

 

Práctica 2. Introducción al entorno de simulación Optsim 5.1. En esta práctica vamos a realizar una introducción al entorno de simulación específico para comunicaciones ópticas, y que utilizaremos para la realización de la mayor parte de las prácticas. Para una consulta más profunda sobre el funcionamiento del simulador, el alumno puede consultar el manual de usuario disponible en "Ilias".

 

Práctica 3. Estudio de los efectos no lineales en las fibras ópticas. En esta primera práctica, además de familiarizarse el alumno con el entorno de simulación, se realizan tres sistemas de transmisión sobre los que se estudian tres efectos no lineales en la transmisión a través de fibra óptica; - Efecto Raman (SRS): Se estudia la calidad de los sistemas afectados por la modulación cruzada (cross-talk) inducida por el Scattering Raman Inducido. - Automodulación de fase (SPM): Se estudia el comportamiento de la  automodulación de fase según la potencia óptica. - Mezcla de cuatro ondas (FWM): Se estudia el efecto de la mezcla de cuatro ondas en función de la potencia óptica.

 

Práctica 4. Medida de la dispersión en las fibras ópticas mediante la función de transferencia eléctrica. Para la medida de la dispersión media en un enlace de fibra, existen varios métodos. Algunos de ellos se basan en la medida del ensanchamiento del pulso, lo que supone la medida temporal del mismo. El método propuesto es simple y se basa en la medida de la función de transferencia del enlace. Se modula externamente un diodo láser de onda continua con un generador de ruido eléctrico. El modulador produce chirp que también puede medirse mediante este método.

 

 

Práctica 5: Compensación de la dispersión mediante "fiber bragg grating" ideal. Para la compensación de la dispersión se utiliza la propiedad de las fibras con redes de bragg, las cuales introducen un retardo contrario entre las altas y bajas frecuencias al producido por la dispersión cromática en las fibras monomodo.

 

Práctica 6: Caracterización de receptores PIN y APD.