UNIVERSIDAD DE VALLADOLID COMUNICACIONES ÓPTICAS

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DE VALLADOLID Dpto. de Teoría de la Señal y Comunicaciones e Ingeniería Telemática E. T. S. I. Telecomunicación COMUNICACIONES ÓPTICAS Grado en Ingeniería de Tecnologías Específicas de Telecomunicación Mención en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación CUESTIONES Y PROBLEMAS DE LOS TEMAS 1 Y : Introducción a los Sistemas de Comunicaciones Ópticas Propagación de la Luz en Medios Dieléctricos Patricia Fernández Reguero Ramón Durán Barroso Febrero 015

2 Comunicaciones Ópticas Ejercicios Temas 1 y CUESTIONES 1. Describa brevemente las ventajas y contraprestaciones de los sistemas de comunicaciones ópticas guiados frente a los no guiados. Razone dos ventajas y dos inconvenientes de los sistemas de comunicaciones ópticas basados en fibra óptica frente a otros tipos de sistemas de comunicaciones. 3. Realice una clasificación de los distintos tipos de fibra óptica que conozca. 4. Cuál es la diferencia entre la modulación SDM y WDM? Ventajas y/o inconvenientes comparativos entre ambos esquemas 5. Qué significado tienen las gráficas de las curvas b(v)? Qué significado tiene el valor,405? 6. Dada una fibra con unos determinados índices de refracción y radios de núcleo y revestimiento, Se puede constatar si es una fibra monomodo o multimodo? 7. Dibuje el diagrama de intensidad de los modos LP 3, LP 03, LP 3 y LP Qué modos constituyen el modo LP 3? Cuál es su factor de degeneración? 9. Cuál es el modo fundamental de una fibra óptica de salto de índice? 10. Suponga que se trabaja con una fibra óptica de salto de índice a una longitud de onda tal que la frecuencia normalizada es V=6. Qué modos se propagan? Cuántos modos se propagan, incluyendo degeneraciones? (Véanse las gráficas b-v del documento Tema_grafica_bV.pdf) 11. Considere el mismo escenario de la cuestión anterior, pero ahora se cumple la condición de guiado débil. Qué modos LP se propagan? Cuántos modos se propagan, incluyendo degeneraciones? (Véanse las gráficas b-v para modos LP del documento Tema_graficas_modosLP.pdf)

3 Comunicaciones Ópticas Ejercicios Temas 1 y PROBLEMAS 1. Calcular la apertura numérica, máximo ángulo de aceptación y ángulo crítico para dos fibras ópticas distintas. La primera tiene n 1 =1,60 y n = 1,49. La segunda tiene n 1 =1,458 y n = 1,445. (Supuesto n 0 =1). La diferencia relativa de índices de refracción de una fibra óptica multimodo de salto de índice es del 1%. El índice de refracción del núcleo es 1,5. Queremos que se propaguen 1100 modos por ella, incluyendo degeneraciones. Calcular el diámetro del núcleo de la fibra, suponiendo: (a) que se transmite a 1300 nm ; (b) que se transmite a 1550 nm. 3. Disponemos de una fibra óptica de salto de índice con un núcleo de 9 µm de diámetro e índice de refracción de 1,49. Calcular la longitud de onda más corta para que esta fibra se comporte como monomodo si la diferencia relativa de índices de refracción es del 0,4%. 4. Se desea establecer un enlace punto a punto mediante f.o. multimodo (SI) para transmisión de datos digitales. (a) Dibuje un esquema del sistema suponiendo que emplea modulación directa. (b) Si se desea transmitir a 155 Mbit/s, dar una estimación de la distancia máxima del enlace debido a la dispersión intermodal, suponiendo que n 1 =1,5 y n = 1, Se dispone de una f. o. (SI) con índices de refracción n 1 =1,45 y n = 1,448. Se pretende que en segunda ventana de transmisión, el 70% de la potencia del modo fundamental se propague por el núcleo. a. Cuál debe ser el radio del núcleo? b. Calcular la constante de propagación, el valor de k 1 y k, y el índice efectivo del modo fundamental, si se trabaja en segunda ventana de transmisión. c. Qué modos se propagarían por esta misma fibra óptica ( mismas características físicas: radio, índices, etc.) si se trabajara en primera ventana de transmisión, es decir, a 850 nm? (Ver documento Tema_graficas_modosLP.pdf) Soluciones: P1: 0,5830; 35.66º; 68,63º y 0,1943; 11,0º; 8,34º. P: 91, 48 µm y 109 µm. P3: 1566,7 nm. P4: 95,48 m P5: a) 5,43 µm b) k 1=7,008 rad/ µm, k =6,998 rad/ µm, n eff= , β=7.00 rad/ µm. c) LP 01 y LP 11 3

4 PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN LA FIBRA ÓPTICA Modo Condición de corte Frecuencia de corte normalizada (V c ) 0 TE 0m J 0 (q 1 a) = 0 u 0m 0 TM 0m J 0 (q 1 a) = 0 u 0m 1 HE HE 1m (m>1) J 1 (q 1 a) = 0 u 1(m 1) 1 EH m J (q 1 a) = 0 u m > 1 HE m n n 1 q1a + 1J 1(q1a) = J (q1a)? 1 Si n 1 n, equivale a J (q 1 a) 0 u ( )m (aprox.) = = +! " # =

5 MODOS LP!