RECEPTORES OPTICOS Receptor ptico Un detector ideal Alta

RECEPTORES OPTICOS

Receptor óptico Un detector ideal: • • • Alta sensibilidad Alta fidelidad Alta respuesta eléctrica Bajo tiempo de respuesta Bajo ruido • Estabilidad frente a alteraciones de las condiciones ambientales • • Baja tensión de funcionamiento Pequeño tamaño Fiabilidad Bajo coste

Dos tipos de receptores ópticos • Receptor óptico con detección directa utilizando un preamplificador óptico

Diagrama de bloques de un receptor óptico básico con detección directa El receptor consta de: • Un filtro óptico • Un fotodetector • Un amplificador Front-end

FILTRO OPTICO Es un dispositivo capaz de seleccionar una banda de longitudes de onda y eliminar el resto. Sus principales aplicaciones: • Eliminación del ruido • Ecualización de la respuesta de los amplificadores ópticos • Selección de canales en sistemas WDM

FOTODETECTORES Son diodos semiconductores que operan polarizados inversamente. Los fotodetectores con mayor sensibilidad, de rápida respuesta, con poco ruido, alta fiabilidad y bajo costo, son aquellos que utilizan fotodiodos PIN y APD. • Fotodiodo PIN

Los fotodiodos PIN se caracterizan por su fácil fabricación, su alta fiabilidad, bajo ruido. Su ancho de banda es muy elevado. En la siguiente tabla se muestran los valores de las principales características de los tres tipos de fotodiodos PIN más comunes. Parámetro Símbolo Unidad Si Ge Longitud de onda Λ μm 0. 4 -1. 1 0. 8 -1. 8 1. 0 -1. 7 Responsividad R A/W 0. 4 -0. 6 0. 5 -0. 7 0. 6 -0. 9 Eficiencia Η % 75 -90 50 -55 Id n. A 1 -10 50 -500 1 -20 Tiempo de subida Tr ns 0. 5 -1 0. 1 -0. 5 0. 05 -0. 5 Ancho de banda Δf GHz 0. 3 -0. 6 0. 5 -3 Corriente oscuridad de In. Ga. As 60 -70 1 -5

• Fotodiodo de avalancha APD Estos fotodiodos APD pueden elegirse entre diferentes modelos y tipos, como: • APD de silicio (longitudes de onda de hasta 1100 nm). • APD de In. Ga. As/In. P (longitudes de onda para 1300 nm). • APD de germanio (para 1300 nm).

Los fotodiodos de avalancha al multiplicar la fotocorriente generada en la unión pn consiguen un aumento de la sensibilidad con respecto a los fotodiodos PIN. En la siguiente tabla se comparan los valores de las principales características de los fotodiodos de avalancha de Si, Ge e In. Ga. As. Parámetro Símbolo Unidad Si Ge In. Ga. As Longitud de onda λ µm 0. 4 -1. 1 0. 8 -1. 8 1. 0 -1. 7 Responsividad R A/W 80 -130 3 -30 5 -20 Ganancia APD M - 100 -500 50 -200 10 -40 Corriente de oscuridad Id n. A 0. 1 -1 50 -500 1 -5 Tiempo de subida tr ns 0. 1 -2 0. 5 -0. 8 0. 1 -0. 5 Ancho de banda Δf GHz 0. 2 -1. 0 0. 4 -0. 7 1 -3

• Características comparativas entre los diodos PIN y APD Costo. Vida. Temperatura. Circuitos de polarización.

AMPLIFICADOR FRONT-END • La señal óptica es acoplada hacia el fotodiodo, la que es convertida en señal eléctrica. • El preamplificador aumenta la señal eléctrica para facilitar el proceso posterior. • El diseño de esta etapa del receptor requiere transar entre velocidad y sensibilidad.

• Amplificador óptico Es un dispositivo que amplifica una señal óptica directamente • Amplificadores de fibra dopada Amplificadores en fibra son amplificadores ópticos que usan fibra dopada, normalmente con tierras raras. Típicamente, las longitudes de onda de bombeo son 980 nm o 1480 nm.

RELACION SEÑAL A RUIDO La capacidad de un receptor óptico para detectar señales de luz débiles depende de su sensibilidad y en particular del ruido propio. Los agentes causantes del ruido son la señal óptica, el diodo en sí y el circuito eléctrico que le sigue. • Ruido En Un Fotodetector Ruido cuántico o de impacto de la fotocorriente generada Ruido de impacto de la corriente de obscuridad Ruido térmico o Johnson

CONCLUSION Los foto diodos APD son mucho más sensibles que los fotodiodos PIN y requieren de menos amplificación adicional. Sin embargo las desventajas de los APD son los tiempos de transición que son relativamente largos y ruido adicional internamente generado, debido al factor de la multiplicación de avalancha. También podemos decir que los receptores PIN y APD según el material que se use varia las características de los mismos dando como resultado diferentes tipos de longitudes de onda.