ENTRENADOR DE COMUNICACIONES ÓPTICAS, FIBRAS ÓPTICAS Y LÁSER MANUAL DE PRÁCTICAS EF-970B-E - 0 MI1001 -

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1 ENTRENADOR DE COMUNICACIONES ÓPTICAS, FIBRAS ÓPTICAS Y LÁSER MANUAL DE PRÁCTICAS EF-970B-E - 0 MI1001 -

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3 I N D I C E 0. INTRODUCCIÓN...1 PRÁCTICA MEDIDA DE LA POTENCIA ÓPTICA Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...3 PRÁCTICA MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA: MÉTODO DE PÉRDIDAS DE INSERCIÓN Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...5 PRÁCTICA MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...7 PRÁCTICA DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...11 PRÁCTICA INFLUENCIA DE LA LUZ AMBIENTAL Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...15 PRÁCTICA CONEXIADO DE FIBRAS ÓPTICAS MEDIANTE ADAPTADORES ST-ST. MEDIDA DE LA REPETIBILIDAD Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...17

4 PRÁCTICA MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA P/I DE FOTOEMISORES LUMINOSOS Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...19 PRÁCTICA MEDIDA DE LA ESTABILIDAD ÓPTICA DE LOS FOTOEMISORES Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...23 PRÁCTICA MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA V/I DE LOS FOTOEMISORES Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...25 PRÁCTICA CARACTERÍSTICA FRECUENCIAL DE LA MODULACIÓN DE LOS FOTOEMISORES Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...29 PRÁCTICA DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LOS FOTODETECTORES Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...33 PRÁCTICA VOLTAJE INVERSO EN LOS FOTODETECTORES Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...37 PRÁCTICA ANCHO DE BANDA DE LOS FOTODETECTORES Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...41

5 PRÁCTICA TRANSMISIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...47 PRÁCTICA TRANSMISIÓN DE SEÑALES DE AUDIO Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...49 PRÁCTICA TRANSMISIÓN DE SEÑALES DE VÍDEO Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...51 PRÁCTICA TRANSMISIÓN DE SEÑALES DIGITALES Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...55 PRÁCTICA TRANSMISIÓN MEDIANTE FIBRA ÓPTICA DE DATOS RS Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...59 PRÁCTICA SENSIBILIDAD DE LAS FIBRAS ÓPTICAS A LAS CURVATURAS (MACROCURVATURAS) Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...63 PRÁCTICA SENSIBILIDAD DE LAS FIBRAS ÓPTICAS A LAS MICROCURVATURAS Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...67

6 PRÁCTICA CARACTERÍSTICAS DE RADIACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA: MEDIDA DE LA APERTURA NUMÉRICA Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...69 PRÁCTICA MEDIDA DE DESALINEAMIENTOS EN LAS CONEXIONES DE FIBRA Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...73 PRÁCTICA CARACTERIZACIÓN DE UN DISPOSITIVO WDM FIJO Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...79 PRÁCTICA CARACTERIZACIÓN DEL DISPOSITIVO WDM VARIABLE Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...83 PRÁCTICA MEDIDAS CON LOS FILTROS ÓPTICOS NEUTROS Objetivos Equipos y materiales Realización práctica Abertura n o...89 PRÁCTICA MEDIDA DE LAS PÉRDIDAS DE INSERCIÓN DEL ATENUADOR ÓPTICO VARIABLE Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...91

7 PRÁCTICA DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LAS PÉRDIDAS DE INSERCIÓN DEL ATENUADOR ÓPTICO VARIABLE Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...95 PRÁCTICA COMPARACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE RUIDO ENTRE FOTODETECTORES PIN Y APD Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...99 PRÁCTICA WDM: MULTIPLEXACIÓN Y DEMULTIPLEXACIÓN Objetivos Equipos y materiales Realización práctica PRÁCTICA SISTEMA WDM Objetivos Equipos y materiales Realización práctica PRÁCTICA TRANSMISIÓN WDM Objetivos Equipos y materiales Realización práctica PRÁCTICA SENSOR DE TRANSMISIÓN Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...117

8 PRÁCTICA SENSOR DE REFLEXIÓN Objetivos Equipos y materiales Realización práctica PRÁCTICA SENSOR DEL NIVEL DE LIQUIDO Objetivos Equipos y materiales Realización práctica PRÁCTICA SENSOR DE TRANSMISIÓN DE PRESENCIA DE LÍQUIDO Objetivos Equipos y materiales Realización práctica PRÁCTICA CONEXIONADO CON EL KIT DE HERRAMIENTAS DE CONECTORIZACIÓN DE FIBRAS ÓPTICAS Objetivos Equipos y materiales Realización práctica...131

9 ATENCIÓN: Los manuales suministrados corresponden al modelo EF-970B-E (Entrenador de Fibra Óptica Completo) si usted dispone del modelo EF-970B (Entrenador de Fibra Óptica Básico) tenga en cuenta que el equipo emisor no dispone del fotoemisor nº 6 (LED 1300 nm) y el equipo receptor no dispone de los fotodetectores nº 2 (PIN InGaAs 1 mm) y nº 3 (APD Ge 0,1 mm). Si dispone del modelo EF-970B puede transformarlo al modelo EF-970B-E mediante la opción OP-970-EU (Kit Expansión Entrenador de Fibra Óptica Básico). La tabla siguiente indica las prácticas que pueden realizarse y las opciones necesarias: Práct. EF-970B EF-970B-E Práct. EF-970B Ef-970B-E 1 Sí * Sí 19 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 20 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 21 Sí + OPT Sí + OPT Sí * Sí 22 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 23 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 24 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 25 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 26 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 27 Sí * + OPT Sí + OPT Sí Sí 28 No Sí + OPT Sí * Sí 29 Sí + OPT Sí + OPT No Sí 30 Sí + OPT Sí + OPT Sí * Sí 31 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 32 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 33 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 34 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 35 Sí + OPT Sí + OPT Sí Sí 36 Sí + OPT ** Sí + OPT ** * Recomendado el modelo EF-970B-E, para realizar todas las actividades indicadas en la práctica. ** Recomendada la opción OP (Microscopio).

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11 MANUAL DE PRÁCTICAS ENTRENADOR DE COMUNICACIONES ÓPTICAS, FIBRAS ÓPTICAS Y LÁSER EF-970B-E 0. INTRODUCCIÓN El presente manual de prácticas está concebido para facilitar, mediante el entrenador PROMAX EF-970B-E, el aprendizaje, demostración y experimentación de los sistemas de comunicaciones ópticas, de los fenómenos relacionados con la luz y de los principios de la transmisión por fibras ópticas; así como de las últimas tendencias actuales, como los sistemas láser y WDM. Las experiencias presentadas en este manual no pretenden cubrir todas las posibilidades que brinda el entrenador EF-970B-E, sino que intentan ser un conjunto de actividades que abarquen los aspectos teóricos y prácticos más importantes. Las prácticas pueden ser revisadas y completadas con la experiencia diaria del profesor, adaptándolas al nivel, ritmo de desarrollo de las clases y al programa docente de la asignatura. La concepción eminentemente didáctica de las experiencias, presentadas de forma totalmente autocontenida, permite que el alumno siga su propio plan de trabajo y que él mismo descubra los conceptos, llegando a conclusiones autónomamente. Por ello, se recomienda que la tarea del profesor, si bien en un principio será más directiva, sea orientadora, sugiriendo alternativas y planteando cuestiones que hagan reflexionar a los alumnos. Los contenidos están organizados progresivamente, para graduar los conocimientos y así facilitar el aprendizaje del alumno. En las primeras experiencias, el alumno empieza por comprender cómo pueden tener lugar las comunicaciones por medio de la luz y como una fibra óptica puede substituir a un cable metálico, y en las últimas prácticas acaba operando con sensores y avanzados sistemas de comunicaciones. Todas las prácticas presentadas obedecen a la misma estructura lógica, con un guión perfectamente definido: 1. OBJETIVOS 2. EQUIPOS Y MATERIALES 3. REALIZACIÓN PRÁCTICA 10/2002 Página 1

12 En el apartado de Objetivos se exponen de forma clara los propósitos que se pretenden conseguir con la realización de la experiencia. La lectura de los objetivos permite al profesor evaluar la correspondencia de los contenidos de la práctica con el programa docente desarrollado. La sección Equipos y Materiales enumera los dispositivos necesarios para el desarrollo de la práctica. La Realización Práctica marca el procedimiento a seguir para el desarrollo de la experiencia. La línea seguida, en la realización de la práctica, permite asimilar y fijar fácilmente los conceptos, tanto en su vertiente teórica como práctica, y proporciona, al alumno, una metodología de trabajo útil, para abordar los problemas que se le puedan presentar en situaciones reales. Para aprovechar al máximo las posibilidades del entrenador se recomienda que el alumno comprenda el funcionamiento de los equipos, antes de iniciar la realización de las experiencias, mediante la lectura de los apartados 3 y 4 del Manual de Instrucciones, y se familiarice en el uso de éstos. ATENCIÓN: Debido a nuestro constante esfuerzo en mejorar nuestros productos, la información contenida en este documento está sujeta a cambio. ATENCIÓN: Las corrientes de polarización (I bias ) indicadas en las prácticas son aproximadas, debido a la dispersión intrínseca de los componentes ópticos. Página 2 10/2002

13 Práctica 1 1. MEDIDA DE LA POTENCIA ÓPTICA 1.1 Objetivos Medida de la potencia óptica mediante fotodetectores con áreas fotosensibles distintas. 1.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 1.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 660 nm Incrementar la corriente (I bias ) del fotoemisor hasta aproximadamente 11 ma. Observar, visualmente, como aumenta la intensidad de la luz al incrementar la corriente. Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Rx Figura 1.- Conexión Emisor-Receptor. Medir la potencia recibida en le fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm), en W y dbm. Conectar, el latiguillo de fibra óptica, en el fotodetector nº 1 (Si 1mm) y seleccionar dicha entrada en el receptor. Medir la potencia en W y dbm, también a 660 nm. 10/2002 Página 3

14 Observar, que recibiendo ambos fotodetectores la misma potencia, la medida es diferente. Esto es debido a que las superficies fotosensibles son diferentes, por ello la energía captada es distinta. Ilustrar mediante un dibujo el concepto anterior. Con los valores obtenidos rellenar la siguiente tabla: Fotodetector nº Potencia Recibida (dbm) Superficie Fotosensible 1 4 Tabla 1.- Indicar que resultados se hubiesen obtenido si en lugar de utilizar la fibra de 975/1000 µm se hubiera empleado una fibra de 62,5/125 µm. Reducir la corriente (I bias ) del fotoemisor a 5 ma y repetir los apartados anteriores. Con los valores obtenidos rellenar la siguiente tabla: Fotodetector nº Potencia Recibida (dbm) Superficie Fotosensible 1 4 Tabla 2.- A continuación conectar, el latiguillo de fibra óptica, en el fotoemisor nº 4 (PIN 850 nm) seleccionar dicha salida en el emisor. Ajustar aproximadamente la corriente (I bias ) del fotoemisor a 17 ma. Medir la potencia en W y dbm, a 850 nm, que llega al fotodetector nº 4. Repetir con el resto de fotodetectores. Con los valores obtenidos rellenar la siguiente tabla: Fotodetector nº Potencia Recibida (dbm) Superficie Fotosensible Tabla 3.- De los resultados obtenidos se deduce que, para realizar medidas, son más adecuados los fotodetectores de área grande, los cuales captan toda o la mayor parte de la luz óptica de la fibra. Los fotodetectores con un área menor, son en cambio, más apropiados para la transmisión, dada su velocidad más elevada. Página 4 10/2002

15 Práctica 2 2. MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA: MÉTODO DE PÉRDIDAS DE INSERCIÓN 2.1 Objetivos Obtener la atenuación de la fibra óptica mediante el método de pérdidas de inserción. Análisis de las consecuencias que generan las curvaturas en las fibras ópticas. 2.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Fibra óptica de 50 m Latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora Elementos de limpieza 2.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 660 nm Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Rx Figura 1.- Conexión Emisor-Receptor. Fijar en el emisor una corriente (I bias ) de aproximadamente 11 ma. Esperar 1 minuto para su estabilización. Establecer, en el medidor de potencia óptica, como valor de referencia la potencia medida. 10/2002 Página 5

16 Sustituir el latiguillo por la fibra óptica de 50 m. Tx fibra óptica de 50 m Figura 2.- Rx La potencia relativa medida, indica las pérdidas de la fibra óptica de 50 m. " NOTA: Realmente, las pérdidas corresponderían a 49 m de cable, debido a que la referencia se ha establecido con una fibra de 1 m de longitud. Desconectar la fibra óptica de 50 m, conectándola ahora en sentido inverso. Medir, de nuevo, las pérdidas. Realizar la media de las pérdidas y determinar la atenuación específica α [db/m]. Repetir el proceso dos veces más, completando la siguiente tabla. Medida nº A [db] A - B B - A Atenuación Media Tabla 1.- α [db / m] Con las atenuaciones específicas obtenidas determinar el valor medio de atenuación específica. A continuación, sustituir, la fibra óptica de 50 m, por el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora. Observar como, al doblar ligeramente la fibra, se aprecia en ésta una zona de color rojizo. Esta luz rojiza está originada por los rayos que se escapan del interior de la fibra. Relacionar el concepto anterior con la Ley de Snell. Comprobar el aumento de pérdidas al doblar ligeramente la fibra. Conectar ahora la fibra en el fotoemisor nº 4 (LED 850 nm). Fijar en el emisor una corriente (I bias ) de aproximadamente 17 ma. Esperar 1 minuto para su estabilización. Medir la potencia, en la longitud de onda de 850 nm. Doblar ligeramente la fibra. Por qué motivo no se aprecia la radiación luminosa que emerge del interior de la fibra? Página 6 10/2002

17 Práctica 3 3. MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA 3.1 Objetivos Determinar la atenuación de la fibra óptica de 50 m mediante tres métodos. 3.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Fibra óptica de 50 m Adaptadores ST-ST Elementos de limpieza 3.3 Realización práctica Seleccionar: Método 1: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 660 nm Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Fijar en el emisor una corriente (I bias ) de aproximadamente 11 ma. Esperar 1 minuto para su estabilización. Tx o latiguillo n 1 Rx Figura 1.- Establecer como el valor de referencia, la potencia medida. Insertar la fibra óptica de 50 m, utilizando los dos adaptadores ST-ST y el otro latiguillo de fibra óptica. 10/2002 Página 7

18 Tx adaptador ST-ST o latiguillo n 1 fibra óptica de 50 m Figura 2.- adaptador ST-ST o latiguillo n 2 Rx Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas. Conectar, la fibra óptica de 50 m, en sentido inverso. Leer de nuevo las pérdidas. Método 2: Conectar, mediante dos latiguillos de fibra óptica y un adaptador ST-ST, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx o latiguillo n 1 adaptador ST-ST Figura 3.- o latiguillo n 2 Rx Establecer como el valor de referencia, la potencia medida. Insertar entre los latiguillos la fibra óptica de 50 m con ayuda del otro adaptador ST-ST. Tx adaptador ST-ST o latiguillo n 1 fibra óptica de 50 m Figura 4.- adaptador ST-ST o latiguillo n 2 Rx Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas. Conectar, la fibra óptica de 50 m, en sentido inverso. Leer de nuevo las pérdidas. Método 3: Conectar, mediante tres latiguillos de fibra óptica y dos adaptadores ST-ST, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx o lat. n 1 adaptador ST-ST lat. de ref. Figura 5.- adaptador ST-ST o lat. n 2 Rx Página 8 10/2002

19 Establecer como el valor de referencia, la potencia medida. Sustituir el latiguillo central por la fibra óptica de 50 m. Tx adaptador ST-ST o latiguillo n 1 fibra óptica de 50 m Figura 6.- adaptador ST-ST o latiguillo n 2 Rx Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas. Conectar, la fibra óptica de 50 m, en sentido inverso. Leer de nuevo las pérdidas. Anotar los resultados obtenidos, mediante los tres métodos, en la tabla siguiente. Método A [db] A B B - A Valor Medio Tabla 1.- Comparar los métodos utilizados. Indicando las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. 10/2002 Página 9

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21 Práctica 4 4. DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA 4.1 Objetivos onda). Determinar la atenuación de la fibra óptica con la frecuencia (o longitud de 4.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Fibra óptica de 50 m Adaptador ST-ST Elementos de limpieza 4.3 Realización práctica Dirigir el extremo de la fibra óptica de 50 m hacia una luz blanca ambiental de alta potencia, como por ejemplo la luz solar que entra por la ventana, la luz de una bombilla, Observar como la luz en el otro extremo, al pasar a través de la fibra, ya no es blanca. Esto es debido a que la atenuación, en la fibra óptica, depende de la frecuencia (o la longitud de onda). Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 1 (LED 526 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 526 nm Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Figura 1.- Rx 10/2002 Página 11

22 Seleccionar en el emisor una corriente (I bias ) de 15 ma. Esperar 1 minuto para su estabilización. Establecer como el valor de referencia, la potencia medida. Conectar, mediante la fibra óptica de 50 m, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx fibra óptica de 50 m Figura 2.- Rx Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas. Repetir la experiencia con el resto de fotoemisores, ajustando para cada uno de ellos el valor indicado de corriente (I bias ), y esperando 1 minuto para estabilizar la emisión óptica. Fotoemisor nº Longitud de onda (nm) Corriente (ma) Tabla 1.- Debido a la alta atenuación que presenta la fibra óptica a 1300 nm, cuando se utilice el fotoemisor nº 6 (LED 1300 nm) se utilizará el proceso siguiente. Substituir la fibra óptica de 50 m por un latiguillo de 1 m. Utilizar el fotodetector nº 2 (PIN 1 mm) para efectuar la medida, debido a que tiene una mayor sensibilidad en la zona de 1300 nm. Establecer como el valor de referencia, la potencia medida con el fotodetector nº 2 (PIN 1 mm). Añadir a la conexión otro latiguillo de fibra óptica, mediante el adaptador ST-ST. Tx o latiguillo n 1 adaptador ST-ST Figura 3.- o latiguillo n 2 Rx Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas, que corresponderán a 1 m de fibra, debido a que la referencia se ha fijado con el latiguillo de 1 m. Una vez determinadas las pérdidas a 1300 nm, calcular, para todos los fotoemisores, la atenuación específica α [db/m]. Tener en cuenta que a 1300 nm la longitud del cable es de 1 m. Página 12 10/2002

23 Con los resultados obtenidos, completar la siguiente tabla. λ [nm] A [db] α [db/m] Tabla 2.- Dibujar una gráfica con los datos de la tabla. Explicar por qué motivo se incrementa la atenuación al aumentar la longitud de onda. Indicar, a parte de la atenuación, que otro parámetro limita un enlace por fibra óptica. 10/2002 Página 13

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25 Práctica 5 5. INFLUENCIA DE LA LUZ AMBIENTAL 5.1 Objetivos Análisis de la influencia que ejerce la luz ambiental en las fibras ópticas. 5.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora Elementos de limpieza 5.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Todas las salidas desconectadas - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 660 nm Buscar un emplazamiento, para efectuar las medidas, donde la luz ambiental sea muy intensa, por ejemplo debajo de una lámpara, al lado de una ventana, Conectar el latiguillo de fibra óptica entre el fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) y el fotodetector correspondiente. No activar ninguna salida del emisor. Tx latiguillo de fibra óptica Figura 1.- Rx Medir la potencia recibida. Sustituir el latiguillo de fibra óptica, por el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora. No activar ninguna salida del emisor. Tx latiguillo de fibra óptica sin cubierta Figura 2.- Rx 10/2002 Página 15

26 Medir la potencia recibida. Si el display indica *INPUT TOO LOW * buscar otro emplazamiento, donde la luz ambiental sea mucho más intensa. Comparar las dos potencias. Explicando por que motivo ahora el equipo receptor capta energía luminosa. A continuación, se va a demostrar como aumenta de la potencia óptica ambiental captada por la fibra óptica al doblarla. Para ello activar, el fotoemisor nº 5 (LASER 650 nm). Manteniendo conectado el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora, al fotoemisor nº 3 (LED 660 nm), ajustar la corriente (I bias ) del fotoemisor hasta aproximadamente 22 ma. Esta emisión óptica la utilizaremos como luz ambiental de alta potencia. Doblar el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora frente a la emisión óptica del LASER, tal como indica la figura siguiente. latiguillo de fibra óptica sin cubierta Tx Rx Figura 3.- Medir la potencia introducida externamente por el LASER. Seleccionar en el receptor el modo de medida 1 khz. Medir la potencia recibida en el modo 1 khz. Indicar por que motivo la potencia recibida en el modo 1 khz es extremadamente baja. Seleccionar en el emisor la entrada del generador. Escoger la forma de onda cuadrada. Ajustar la corriente (I bias ) a unos 10 ma y situar, también en el emisor, el potenciómetro de ganancia en su punto intermedio. Manteniendo, el latiguillo de fibra óptica sin cubierta protectora, doblado frente a la emisión óptica del láser, medir la potencia recibida. Describir por que causa la medida de potencia es distinta a la anterior. Indicar que utilidad tiene el modo de medición de potencia 1 khz. Página 16 10/2002

27 Práctica 6 6. CONEXIADO DE FIBRAS ÓPTICAS MEDIANTE ADAPTADORES ST-ST. MEDIDA DE LA REPETIBILIDAD 6.1 Objetivos Determinar el valor medio de la atenuación de los adaptadores ST-ST. 6.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Adaptador ST-ST Elementos de limpieza 6.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 660 nm Conectar mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Rx Figura 1.- Ajustar la corriente (I bias ) del emisor hasta aproximadamente 11 ma. Esperar aproximadamente 1 minuto para su estabilización. Establecer como el valor de referencia, la potencia medida. Insertar otro latiguillo de fibra óptica mediante el adaptador ST-ST. 10/2002 Página 17

28 Tx adaptador ST-ST latiguillo latiguillo Figura 2.- Rx Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas. Desconectar el adaptador ST-ST e insertarlo en sentido inverso. Leer, en el medidor de potencia, las pérdidas. Obtener el valor medio de la atenuación del adaptador ST-ST. Repetir el proceso cinco veces. Con los resultados obtenidos rellenar la tabla siguiente. A [ db ] Medida Adaptador ST-ST n o 1 Adaptador ST-ST n o 2 A - B B - A Valor Medio A - B B A Valor Medio n o 1 n o 2 n o 3 n o 4 n o 5 Valor max Valor min max Tabla 1.- Repetir todo el proceso con el segundo adaptador ST-ST, y completar la tabla anterior. Página 18 10/2002

29 Práctica 7 7. MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA P/I DE FOTOEMISORES LUMINOSOS 7.1 Objetivos Obtención de la curva característica P/I de los fotoemisores LED y láser. 7.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 7.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 1 (LED 526 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 526 nm Conectar mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Rx Figura 1.- Aumentar la corriente (I bias ) del fotoemisor desde su valor mínimo hasta el máximo, en incrementos de 2 ma. Anotar las medidas de potencia [W] para representar posteriormente la característica P/I del fotoemisor. Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED 660 nm), 4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm). En el LASER efectuar incrementos de 1 ma, observando con detalle la zona umbral. " NOTA: El láser se utiliza sin realimentación. 10/2002 Página 19

30 " NOTA: Debido a la propia naturaleza del LASER, la potencia emitida depende de la temperatura, por ello se aconseja obtener su característica P/I en condiciones de temperatura estable. Con los resultados obtenidos representar la relación P/I para cada fotoemisor. Figura 2.- Página 20 10/2002

31 Comparar las respuestas (I bias ) Repetir la práctica, pero en lugar de incrementar la corriente desde su valor mínimo al máximo, se decrementará la corriente desde su valor máximo al mínimo. Para ello, fijar la corriente (I bias ) del fotoemisor a su valor máximo y aguardar 1 minuto. A continuación, disminuir la corriente hasta su valor mínimo, en decrementos de 2 ma. Anotar las medidas de potencia [W] para representar posteriormente la característica P/I del fotoemisor. Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED 660 nm), 4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm). En el LASER efectuar decrementos de 1 ma, observando con detalle la zona umbral. Con los resultados obtenidos representar la relación P/I para cada fotoemisor. 10/2002 Página 21

32 Cotejar las respuestas (I bias ) Figura 3.- Comparar, para cada fotoemisor, la respuesta obtenida incrementando la corriente con la determinada mediante decrementos de corriente. Indicar que motivos pueden originar las diferencias observadas. Página 22 10/2002

33 Práctica 8 8. MEDIDA DE LA ESTABILIDAD ÓPTICA DE LOS FOTOEMISORES 8.1 Objetivos Análisis de la estabilidad temporal de la potencia óptica emitida por los fotoemisores. 8.2 Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 8.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 1 (LED 526 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 526 nm Conectar mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Rx Figura 1.- Ajustar la corriente (I bias ) del fotoemisor hasta aproximadamente 10 ma. Anotar, durante 5 minutos, los valores de potencia [dbm] a intervalos de 10 s durante el primer minuto, y después cada minuto hasta alcanzar los 5 minutos. Repetir el proceso con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED 660 nm), 4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm) con y sin realimentación. Cuando el LASER no esté realimentado ajustar la corriente (I bias ) hasta su valor máximo. " NOTA: Para poder activar la realimentación del LASER debe emplearse el canal 2. 10/2002 Página 23

34 " NOTA: Recuerde que las interferencias entre modos, en la fibra óptica (multimodo), pueden alterar la potencia emitida, al igual que las reflexiones provocadas entre conector-fibra. Anotar los resultados obtenidos en las siguientes tablas. T [s] P [dbm] Tabla 1.- T [s] P [dbm] Tabla 2.- T [s] P [dbm] Tabla 3.- T [s] P [dbm] Tabla 4.- T [s] P [dbm] Tabla 5.- T [s] P [dbm] Tabla 6.- Comparar los resultados de los diferentes tipos de fotoemisores. A continuación, representar la dependencia de la potencia con el tiempo, en una gráfica similar a la siguiente. P [dbm] Figura 2.- T [s] Página 24 10/2002

35 Práctica 9 9. MEDIDA DE LA CARACTERÍSTICA V/I DE LOS FOTOEMISORES 9.1 Objetivos Obtener la curva que relaciona la corriente que circula por el fotoemisor con la diferencia de potencial. 9.2 Equipos y materiales Voltímetro 9.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 1 (LED 526 nm) para CH1 Conectar, en el emisor, el voltímetro entre los puntos de medida TP 11 y TP 24, para medir la caída de tensión en los fotoemisores. TP 11 Tx V TP 24 Figura 1.- Aumentar la corriente (I bias ) del fotoemisor desde su valor mínimo hasta el máximo, en incrementos de 1 ma. Anotar el voltaje para representar posteriormente la característica V/I del fotoemisor. I [ma] U [V] Tabla 1.- Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED 660 nm), 4 (LED 850 nm) y 5 (LASER 650 nm) sin realimentación. Anotar el voltaje para representar posteriormente la característica V/I de los fotoemisores. 10/2002 Página 25

36 " NOTA: Recuerde que las interferencias entre modos, en la fibra óptica (multimodo), pueden alterar la potencia emitida, al igual que las reflexiones provocadas entre conector-fibra. I [ma] U [V] I [ma] U [V] I [ma] U [V] I [ma] U [V] Tabla 2.- Tabla 3.- Tabla 4.- Tabla 5.- Comparar los resultados obtenidos. Utilizando los datos de las tablas representar la relación V/I. Página 26 10/2002

37 Figura 2.- La potencia radiada por un fotoemisor depende de su diferencia de potencial?. Justificar la respuesta. En un sistema de comunicaciones ópticas la potencia emitida se controla por la corriente que circula por el fotoemisor, o por su diferencia de potencial?. Razonar la respuesta. 10/2002 Página 27

38 Página 28 10/2002

39 Práctica CARACTERÍSTICA FRECUENCIAL DE LA MODULACIÓN DE LOS FOTOEMISORES 10.1 Objetivos Determinar la respuesta en frecuencia de la modulación de los fotoemisores Equipos y materiales Osciloscopio Generador (forma de onda senoidal, frecuencia máxima de al menos 10 ) Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 10.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG - Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm) - Impedancia de salida: 75 Ω Conectar el generador externo a la entrada DC del emisor. Conectar el primer canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor (75 Ω) y el segundo canal al TP 10. Utilizar en el osciloscopio el acoplamiento DC. Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. G TP10 TPGx DC Tx latiguillo ANALOG Rx OSC Figura /2002 Página 29

40 Seleccionar en el generador externo una señal senoidal de 1 khz. Ajustar en el TP10 del emisor, con los potenciómetros P1 (I- bias ) y P2 (GAIN) y con ayuda del osciloscopio, la máxima excursión sin distorsión. Seleccionar en el receptor la máxima tensión de polarización del fotodetector (U bias ). mediante los potenciometros P5 y P7. Regular en el receptor la ganancia del canal analógico mediante el potenciómetro P1 (GAIN) para lograr una amplitud de la señal de salida idéntica a la amplitud de la señal de entrada. " NOTA: No conectar los filtros del canal analógico del receptor (100 khz y 1 ). Leer en el osciloscopio la relación de amplitud entre la señal de salida y la señal de entrada en db, para las frecuencias indicadas en la tabla. Rellenar la tabla. 1 khz 10 khz 0, Vo/Vi [db] 0 db Tabla 1.- Determinar la frecuencia de corte (-3 db). Repetir el apartado anterior con los fotoemisores nº1 (LED 526 nm), nº 2 (LED 590 nm), 3 (LED 660 nm) y 5 (LASER 650 nm) sin realimentación. Anotar las medidas en las tablas siguientes. 1 khz 10 khz 0, Vo/Vi [db] 0 db Tabla khz 10 khz 0, Vo/Vi [db] 0 db Tabla khz 10 khz 0, Vo/Vi [db] 0 db Tabla 4.- Página 30 10/2002

41 1 khz 10 khz 0, Vo/Vi [db] 0 db Tabla 5.- Comparar los resultados obtenidos. " NOTA: En las medidas efectuadas también influye el fotodetector utilizado, por este motivo las comparaciones se deben efectuar con el mismo fotodetector. Anotar en la siguiente tabla las frecuencias de corte de los fotoemisores. Fotoemisor n o 1 n o 2 n o 3 n o 4 n o 5 fc Tabla 6.- Representar gráficamente los resultados obtenidos. 10/2002 Página 31

42 Figura 2.- Página 32 10/2002

43 Práctica DEPENDENCIA ESPECTRAL DE LOS FOTODETECTORES 11.1 Objetivos Obtener la dependencia espectral de los fotodetectores Equipos y materiales Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 11.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC (sin conexión) en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: DC - Entrada Óptica: fotodetector nº 4 (Si 2,5 mm) - Longitud de onda: 850 nm Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Rx Figura 1.- Ajustar en el emisor una corriente (I bias ) de aproximadamente 17 ma. Esperar 1 minuto para su estabilización. Medir la potencia (P1) en W. Conmutar en el receptor la longitud de onda a 660 nm y medir la potencia (P2) en W. Seleccionar en el receptor la longitud de onda a 650 nm y medir la potencia (P3) en W. Fijar en el receptor la longitud de onda a 590 nm y medir la potencia (P4) en W. Cambiar en el receptor la longitud de onda a 526 nm y medir la potencia (P5) en W. 10/2002 Página 33

44 Calcular la sensibilidad espectral, para las diferentes longitudes de onda en relación a la sensibilidad de 850 nm. Sensibilidad espectral Si (660 nm) / Si (850 nm) = P1 / P2 Sensibilidad espectral Si (650 nm) / Si (850 nm) = P1 / P3 Sensibilidad espectral Si (590 nm) / Si (850 nm) = P1 / P4 Sensibilidad espectral Si (526 nm) / Si (850 nm) = P1 / P5 Anotar los resultados en la tabla λ [nm] sensibilidad espectral relativa Tabla 1.- Representar gráficamente la sensibilidad relativa del fotodetector nº 4: Figura 2.- Justificar la exactitud del método utilizado para determinar la sensibilidad relativa del fotodetector. " NOTA: Otro método para obtener la sensibilidad, consistiría en utilizar para cada longitud de onda un fotoemisor que emitiese en dicha longitud. Para que el resultado fuera correcto, todos los fotoemisores deberían emitir la misma potencia. Es este método más preciso que el utilizado?. Razonar la respuesta. Manteniendo el fotoemisor de 850 nm repetir las medidas utilizando el fotodetector nº 2 y las longitudes de onda: 850, 1300, 1310 y 1550 nm. Utilizar también como referencia la longitud de onda de 850 nm. Anotar los resultados en la tabla Página 34 10/2002

45 λ [nm] sensibilidad espectral relativa Tabla 2.- Representar gráficamente la sensibilidad relativa del fotodetector nº 2: Figura 3.- La figura siguiente indica la respuesta espectral (sensibilidad) de los fotodetectores de las series SI336-BQ, SI336-BK, SI337-BQ y SI337-BR de HAMAMATSU. Figura /2002 Página 35

46 Si suponemos que para una radiación de 700 nm un fotodetector de la serie SI336-BQ recibe una potencia de 10 dbm, indicar que potencia se recibirá con emisiones ópticas, de igual potencia, y longitudes de onda de 400, 500, 600, 800, 900, 1000 y 1100 nm. Potencia Recibida (dbm) 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm 800 nm 900 nm 1000 nm 1100 nm - 10 Tabla 3.- Página 36 10/2002

47 Práctica VOLTAJE INVERSO EN LOS FOTODETECTORES 12.1 Objetivos Estudio de la influencia de la tensión inversa de polarización en un fotodetector. Comparación entre fotodetector PIN y APD Equipos y materiales Voltímetro Osciloscopio Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 12.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: Generador en el canal CH1 -Seña senoidal - Frecuencia 1 khz - Acoplamiento DC (conmutador S1(1) en la posición DC y S1(2) en la posición AC) - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: 1 khz - Entrada Óptica: fotodetector nº 2 (InGaAs 1 mm) - Longitud de onda: 850 nm Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Tx latiguillo Rx Figura 1.- Ajustar la corriente (I bias ) del fotoemisor a 10 ma (para eliminar la distorsión de la señal), después ajustar la ganancia mediante el potenciómetro P1 (GAIN) hasta el máximo. 10/2002 Página 37

48 A continuación, verificaremos si la potencia detectada por el fotoemisor nº 2 depende de la tensión inversa de polarización del fotodetector (U bias ). Para ello, conectar en el receptor el voltímetro entre el punto de test TP18 y GND. TP 18 Rx TPG x + Figura 2.- Comprobar que los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversa de polarización (U bias ) se encuentran en su posición mínima. Establecer como el valor de referencia, la potencia medida. Aumentar la tensión de polarización del fotodetector (U bias ), mediante el potenciómetro P5, hasta el máximo. Observar como la potencia detectada prácticamente permanece inalterada. Cambiar la conexión del latiguillo de fibra óptica al fotodetector nº 3 (APD Ge 0,1 mm). Seleccionar, en el receptor, la entrada correspondiente a dicho fotodetector. Observar que la potencia detectada es, aproximadamente, unos 20 db inferior a la captada con el fotodetector nº 3 (PIN Si 1 mm). La potencia es inferior, debido a que la área de detección del APD es muy reducida ( 0,1 mm) en comparación con la del fotodetector n o 2 ( 1 mm). Ahora comprobaremos si la potencia detectada por el APD depende de la tensión inversa de polarización aplicada (U bias ). Para ello, conectar en el receptor el voltímetro entre el punto de test TP19 y GND. 73 5[ 9 73* [ Figura 3.- Comprobar que los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversa de polarización (U bias ) se encuentran en su posición mínima. Establecer como el valor de referencia, la potencia medida. Aumentar la tensión inversa de polarización del APD (U bias ), desde su valor mínimo al máximo, en incrementos de 5 V hasta los 30 V; y después, más detalladamente, en incrementos de 0,2 V para percibir claramente el efecto avalancha, hasta que la ganancia relativa alcance 15 db. Medir, para cada incremento de voltaje, la potencia detectada. Página 38 10/2002

49 " NOTA: El potenciómetro P7 permite el ajuste fino de la tensión inversa de polarización. Con los datos obtenidos rellenar la tabla siguiente. U bias [V] Potencia [db] Tabla 1.- Representar gráficamente la dependencia de la ganancia con la tensión inversa aplicada. Figura 4.- Explicar detalladamente por que en el APD la potencia captada depende de la tensión inversa de polarización y en el fotodetector nº 2 (PIN InGaAs 1 mm) es constante. Indicar las ventajas e inconvenientes de los fotodetectores PIN y APD. Con ayuda del osciloscopio observaremos como el APD amplifica la señal recibida, para ello seleccionar en el receptor: - Modo Medidor de Potencia: AC - Filtro 100 khz: Activado (conmutador S1(1)) - Acoplamiento: AC (conmutador S3(1)) Conectar el osciloscopio a la salida analógica del receptor (75 Ω). Ajustar, en el emisor, la ganancia del canal analógico al máximo mediante el potenciómetro P1 (GAIN). 10/2002 Página 39

50 Tx latiguillo ANALG Rx OSC Figura 5.- Situar los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversa de polarización (U bias ) en su posición mínima, para fijar al mínimo la ganancia del APD. Mantener, en el emisor, la corriente (I bias ) a 10 ma (para eliminar la distorsión de la señal) y la ganancia al máximo. Apreciar en el oscilosopio la señal detectada por el APD. A continuación, aumentar la tensión inversa de polarización del APD (U bias ). Observar en el osciloscopio como se amplifica la señal por el efecto avalancha. Apreciar como a partir de una determinada tensión inversa de polarización, el ruido del APD aumenta y, por consiguiente, la calidad de la señal empeorará. Justificar por que motivo se deteriora la señal. Indicar que tipos de materiales se utilizan en la fabricación de los APD para cubrir las longitudes de onda indicada en la tabla. " NOTA: Para la realización de este apartado el alumno deberá consultar bibliografía relacionada con el tema. Longitudes de onda (nm) 0,6 0,9 µ 1,2 1,3 µ 1.0 1,6 µ Material Tabla 2.- Página 40 10/2002

51 Práctica ANCHO DE BANDA DE LOS FOTODETECTORES 13.1 Objetivos Determinar el ancho de banda de los fotodetectores y la influencia de la tensión inversa de polarización Equipos y materiales Voltímetro Osciloscopio Generador (forma de onda senoidal y cuadrada, frecuencia máxima de al menos 10 ) Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 13.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: DC en el canal CH1 - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 4 (LED 850 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG - Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm) - Longitud de onda: 850 nm - Impedancia de salida: 75 Ω Conectar el generador a la entrada DC del emisor. Conectar el primer canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor (75 Ω) y el segundo canal en el punto de test TP10 y GND. Enlazar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor y la entrada del receptor correspondientes. Conectar el voltímetro en el punto de test TP17 y GND, para evaluar la tensión inversa de polarización del fotodetector (U bias ). 10/2002 Página 41

52 G TP10 TPGx DC Tx latiguillo TP17 ANALOG OUTPUT Rx TPGx OSC V Figura 1.- Seleccionar en el generador externo una frecuencia de 1 khz. Conectar el segundo canal del osciloscopio en el punto de test TP10 del emisor. Ajustar, en el emisor, los potenciómetros P1 (GAIN) y P2 (I bias ) para lograr la máxima excursión sin distorsión en el TP10. Situar, en el receptor, los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversa de polarización (U bias ) en su posición mínima. " NOTA: No conectar los filtros del canal analógico del receptor (100 khz a 1 ). Regular, en el receptor, la ganancia del canal analógico (con ayuda del osciloscopio) para conseguir que la amplitud de la señal de salida coincida con la amplitud de la señal de entrada. Aumentar la frecuencia, del generador externo, y medir en el osciloscopio la relación entre los valores de amplitud de la señal de salida y la señal de entrada en db, para las frecuencias indicadas en la tabla. Rellenar la tabla. 1 khz 10 khz 0, Vo/Vi [db] 0 db Tabla 1.- Página 42 10/2002

53 Aumentar la tensión inversa de polarización del fotodetector, en intervalos de 3 V, hasta alcanzar -18 V, repitiendo la medida anterior para cada incremento. f U bias 1 khz 10 khz 0, Tabla 2.- Representar los resultados obtenidos en una misma gráfica Figura 2.- Observar como aumenta el ancho de banda al incrementar la tensión inversa de polarización. Esto es debido, a que a al aumentar la tensión inversa de polarización disminuye la capacidad interna del fotodetector, y por tanto, se extiende el ancho de banda. Justificar por que se reduce la capacidad interna del fotodetector, al aumentar el voltaje inverso de polarización. 10/2002 Página 43

54 A modo ilustrativo, se indica la relación entre la capacidad interna y la tensión inversa de polarización del fotodetector NDL2208 de NEC, y también la relación con el tiempo de respuesta. Figura 3.- Seleccionar en el generador externo una señal cuadrada y fijar la frecuencia a 200 khz. Situar, en el receptor, los potenciómetros, P5 y P7, de ajuste de la tensión inversa de polarización (U bias ) en su posición mínima. Representar la señal obtenida en la salida analógica del canal analógico. Ajustar los potenciómetros P5 y P7, del emisor a su posición máxima. Página 44 10/2002

55 Representar la señal obtenida en la salida analógica del canal analógico. Indicar las diferencias apreciadas entre las dos señales obtenidas. Exponer las causas de los efectos manifestados. Notar como en un sistema de comunicaciones por fibra óptica, la tensión inversa de polarización del fotodetector puede afectar a todo el sistema aunque se utilice un fotoemisor de alta velocidad (por ejemplo, un diodo láser). Si la velocidad de respuesta decrece, se restringe la velocidad de transmisión (bit rate) del sistema. Consecuentemente, cada fotodetector debe utilizarse en sus condiciones de polarización más óptimas. Repetir las experiencias de esta práctica con el fotodetector nº 2 (InGaAs 1 mm). Emplear el mismo fotoemisor. f U bias 1 khz 10 khz 0, db Tabla /2002 Página 45

56 Comparar los resultados entre los dos fotodetectores. " NOTA: En las medidas efectuadas además de influir el fotodetector también afecta el fotoemisor. Por este motivo, las comparaciones entre fotodetectores deben realizarse con el mismo fotodetector, y con idéntico nivel de potencia emitida. Página 46 10/2002

57 Práctica TRANSMISIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS 14.1 Objetivos Comprobar, en una transmisión analógica, la corriente que circula por el fotoemisor y la diferencia de potencial. Observar, visualmente, la emisión óptica. Audición de la señal moduladora Equipos y materiales Osciloscopio Latiguillos de fibra óptica Elementos de limpieza 14.3 Realización práctica Seleccionar: - Emisor: - Entrada: Generador en el canal CH1 -Seña senoidal - Frecuencia 1 khz - Acoplamiento DC (conmutador S1 (1) en la posición DC y S1 (2) en la posición AC) - Medida ma: CH1 - Salida Óptica: fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) para CH1 - Receptor: - Modo Medidor de Potencia: ANALOG - Entrada Óptica: fotodetector nº 1 (Si 1 mm) - Impedancia de salida: 75 Ω Conectar un canal del osciloscopio en el punto de test TP10 y GND del emisor, para visualizar la corriente que circula por el fotoemisor, la cual define la luz emitida. OSC TP10 TPGx Tx Figura /2002 Página 47

58 Ajustar en el TP10 del emisor, con los potenciómetros P1 (I bias ) y P2 (GAIN) y con ayuda del osciloscopio, la máxima excursión sin distorsión. Disminuir al mínimo la frecuencia del generador. Observar la señal en el osciloscopio, modificando en el generador la frecuencia y la forma de la señal, y apreciar visualmente, en el fotoemisor nº 3, como se modifican los parámetros de la emisión óptica. Conectar, en el emisor, el segundo canal del osciloscopio en el punto de test TP 11 y GND, para visualizar la caída de tensión en el fotoemisor. Cambiar la salida del emisor al fotoemisor nº 1 (LED 526 nm) y seleccionar en el generador la señal triangular. Reajustar la corriente, mediante los potenciómetros P1 (I bias ) y P2 (GAIN), para obtener la máxima excursión sin distorsión. Observar como al disminuir la corriente de polarización, mediante el potenciometro P2 (I bias ), se distorsiona el voltaje del fotoemisor. Cambiar de nuevo la salida al fotoemisor nº 3 (LED 660 nm) y fijar en el fotoemisor la frecuencia del generador a 1 khz y forma de onda senoidal. Ajustar en el TP10 del emisor, con los potenciómetros P1 (I bias ) y P2 (GAIN) y con ayuda del osciloscopio, la máxima excursión sin distorsión. Conectar el segundo canal del osciloscopio a la salida analógica del receptor. Activar, en el receptor, el filtro de 100 khz. Conectar, mediante el latiguillo de fibra óptica, la salida del emisor a la entrada del receptor correspondientes. TP10 Tx TPGx latiguillo ANALOG OUTPUT Rx OSC Figura 2.- Evaluar en el osciloscopio ambas señales, observando el efecto de modificar la ganancia del receptor. Apreciar, también, el resultado de la acción de cambiar la frecuencia y la forma de la señal en el generador. Regular el potenciómetro de volumen para oír la señal. Escuchar las consecuencias de alterar, en el emisor, la frecuencia y la forma de la señal y, en el receptor, la ganancia. Página 48 10/2002