COMUNICACIONES ÓPTICAS (Primer cuatrimestre)

Transcripción

1 Tercer Ejercicio COMUNICACIONES ÓPTICAS (Primer cuatrimestre) Examen final (enero, 2002) Tiempo total para la PRIMERA PARTE: 90 minutos Las contestaciones deberán realizarse, únicamente, en la hoja adjunta. En ella se deberá cubrir el cuadrado que aparece en la respuesta que se considere la correcta. Cada pregunta bien contestada valdrá 0,2 puntos y cada pregunta que se responda erróneamente descontará 0,04 puntos. Si en alguna pregunta aparece marcado más de un cuadrado, se considerará respuesta errónea. A efectos de evitar errores en la corrección, evítense en lo posible enmiendas en la contestación: respóndase únicamente cuando se tenga la seguridad de la respuesta. P1.- El bombeo de un amplificador de fibra dopada con erbio se realiza 1. con una radiación luminosa de longitud de onda superior a la que dicha fibra emite cuando se la diseña como láser de fibra óptica. 2. ídem inferior. 3. ídem igual. 4. con cualquier valor de los anteriores. 5. con ninguno de los anteriores: se realiza con el paso de una corriente eléctrica por la fibra superior a la umbral. P2.- El principal y más característico ruido de un EDFA procede 1. del acoplo de la fibra amplificadora a los tramos de fibra entre los que se inserta. 2. de la emisión espontánea originada en los átomos de erbio. 3. de la emisión espontánea originada en las moléculas de SiO de las fluctuaciones temporales en la radiación de bombeo. 5. del ruido térmico o ruido Johnson. P3.- La región del espectro en la que pueden trabajar los amplificadores de fibra dopada 1. es siempre la de la tercera ventana. 2. es solo la de la segunda ventana. 3. es la de la segunda y la tercera ventanas. 4. depende del material con el que esté dopada la fibra. 5. depende de la temperatura a la que se haya fabricado la fibra. P4.- El Mezclado de Cuatro Ondas (FWM: Four Wave Mixing) tiene lugar 1. únicamente cuando se han introducido cuatro longitudes de onda en una fibra óptica. 2. solo cuando circulan cuatro frecuencias ópticas por la fibra tales que la suma y diferencia entre dos de ellas son iguales a las frecuencias de la otras dos. 3. cuando dos señales van en un sentido y las otras dos en sentido contrario. 4. cuando las polarizaciones de las cuatro ondas son iguales. 5. nada de lo anterior es cierto.

2 P.5.- Las dispersiones (scatterings) de Brillouin y de Raman se diferencian 1. en que en el Raman intervienen fonones ópticos y en Brillouin acústicos. 2. en que en el Raman intervienen fonones acústicos y en Brillouin ópticos. 3. en que en Raman las frecuencias generadas son de valor superior a las originadas en Brillouin. 4. en que Raman aparece en todo tipo de fibras ópticas y Brillouin solo en las dopadas con erbio. 5. en 1 y 3. P.6.- Para que un solitón mantenga su propagación indefinidamente en su paso por una fibra 1. es necesario que se mantenga su forma característica. 2. es necesario que mantenga una potencia por encima de una determinada. 3. es necesario que su longitud de onda sea inferior a la de bombeo del EDFA que se sitúa en la fibra. 4. los dos primeros. 5. todos ellos. P.7.- En un enlace WDM entre dos puntos, en el que circulan las cuatro frecuencias siguientes: 1,300 µm, 1,315 µm, 1,550 µm y 1,555 µm, se sitúa un EDFA en el centro de la trayectoria. El resultado de lo anterior es que 1. las cuatro señales son amplificadas de análoga manera. 2. solo se amplifican las dos primeras y las otras dos permanecen en su nivel inicial. 3. solo se amplifican las dos segundas y las otras dos permanecen en su nivel inicial. 4. solo se amplifican las dos primeras y las otras dos reducen en parte su nivel inicial. 5. solo se amplifican las dos segundas y las otras dos reducen en parte su nivel inicial. P.8.- En una cadena de N amplificadores situados regularmente en una distancia total D, el ruido ASE 1. se mantiene constante a lo largo del enlace. 2. aumenta de manera lineal y constante desde el primer amplificador hasta el último. 3. varía con la forma aproximada de un diente de sierra pero su valor medio se mantiene constante. 4. varía con la forma aproximada de un diente de sierra pero tiene una deriva ascendente (un aumento aproximadamente regular) según avanza en la longitud del enlace. 5. ninguna de las anteriores. P.9.- La señal que se transmite por uno de los canales WDM introducidos en una fibra óptica 1. puede llevar un único tipo de información correspondiente a un único abonado situado en el emisor. 2. puede llevar una señal que, previamente, se ha multiplexado en tiempo. 3. puede llevar diferentes tipos de información: voz, datos, video, ninguna de las tres causas anteriores. 5. la 1, la2 y la 3.

3 P.10.- Indique cuál de las cinco sentencias que siguen es falsa 1. las comunicaciones ópticas tienen la ventaja de que el medio transmisor es más inmune a interferencias externas que los cables de cobre. 2. las comunicaciones ópticas permiten transmitir una mayor cantidad de información que cualquier otro medio de comunicaciones. 3. un enlace comunicaciones ópticas es, en general, menos pesado que otros sistemas de comunicaciones basados en cable de cobre y por ello más adecuado para su ubicación en lugares donde el peso es esencial. 4. un sistema de comunicaciones ópticas es totalmente inmune a los cambios de temperatura del medio en el que se sitúe. 5. las pérdidas que tiene la fibra óptica son menores que las correspondientes a otros medios guiados. EJERCICIO PRÁCTICO Suponga que debe establecer las pautas para el diseño de un enlace punto a punto, determinando todos aquellos aspectos que se consideren críticos para el correcto funcionamiento del mismo. Desarrolle, en un espacio no superior a dos hojas de examen, las etapas que seguiría para dicho diseño, los datos que le solicitaría al cliente que le ha encargado dicho diseño, las posibles soluciones que presentaría y, en su caso, las medidas que realizaría, una vez instalado, para asegurar el correcto funcionamiento del mismo. (2 puntos) El presente ejercicio deberá ser entregado en papel de examen, conjuntamente con la hoja de respuestas a las cuestiones anteriores.

4 COMUNICACIONES ÓPTICAS (Primer cuatrimestre) Examen final (enero, 2002) Tiempo total para la SEGUNDA PARTE: 75 minutos (ESTA PARTE SOLO DEBERÁ SER REALIZADA POR AQUELLOS ALUMNOS QUE NO HAN REALIZADO LOS EJERCICIOS REALIZADOS A LO LARGO DEL CURSO) Las contestaciones deberán realizarse, únicamente, en la hoja adjunta. En ella se deberá cubrir el cuadrado que aparece en la respuesta que se considere la correcta. Cada pregunta bien contestada valdrá 0,4 puntos y cada pregunta que se responda erróneamente descontará 0,08 puntos. Si en alguna pregunta aparece marcado más de un cuadrado, se considerará respuesta errónea. A efectos de evitar errores en la corrección, evítense en lo posible enmiendas en la contestación: respóndase únicamente cuando se tenga la seguridad de la respuesta. P1.- Si un rayo se desplaza a lo largo de una fibra de tal manera que a lo largo de su trayectoria siempre se encuentra bajo condiciones de reflexión total, 1. - podrá extraerse, mediante un acoplador, parte de la radiación que se transmite por el núcleo sin que el receptor pueda detectar dicha sustracción de información en la cubierta se producen ciertos fenómenos físicos que alteran las propiedades del material de dicha cubierta en la cubierta aparece el denominado campo evanescente cuyas propiedades son diferentes del que se transmite por el núcleo en el espacio exterior a la fibra óptica aparece una radiación electromagnética, que se propaga en sentido ortogonal al eje de la fibra nada de lo anterior es cierto. P2.- La dispersión o scattering de Rayleigh se debe a 1. - las absorciones originadas por las transiciones electrónicas las absorciones debidas a las vibraciones moleculares 3. - a las imperfecciones de la estructura cristalina de dimensiones superiores a la longitud de onda de la radiación incidente a irregularidades del medio material que sean de dimensiones inferiores a la longitud de onda de la radiación incidente las pequeñas curvaturas que pueden generarse en el tendido de la fibra P3.- Las características de la transmisión de información a través de una fibra monomodo viene determinada, principalmente 1. - por las características del índice de refracción de su núcleo 2. - por el radio de su núcleo 3. - por la longitud de onda de la radiación que se transmite 4. - por los puntos 1 y por los puntos 1, 2 y 3.

5 P.4.- La emisión de luz en una unión p-n fabricada en un semiconductor de gap directo 1. - tiene una longitud de onda que depende de los materiales que conforman la estructura tiene una menor probabilidad que otra fabricada con un semiconductor de gap indirecto de emitir luz tiene igual probabilidad que otra fabricada con un semiconductor de gap indirecto de emitir luz tiene una longitud de onda que depende de la tensión aplicada 5. - nada de lo anterior P.5.- Los diagramas b-v correspondientes a una fibra óptica, 1. - dan información sobre el número de modos que se propagan para unas determinadas condiciones 2. - dan información sobre las pérdidas por atenuación que se producen en una transmisión 3. - no tienen sentido para fibras multimodo 4. - los tres puntos anteriores son verdaderos 5. - no existe ninguna equivalencia de este diagrama con otro similar aplicado a óptica integrada P6.- Los láseres de emisión por superficie, o VCSELs, 1. - no dan la posibilidad comprobar su comportamiento en la propia oblea en la que han sido fabricados la distancia que existe entre los elementos de realimentación de un VCSELs da lugar a un espectro de emisión más ancho que en los láseres convencionales no dan lugar a ningún tipo de ruido debido a emisión espontánea todas las respuestas anteriores son ciertas todas las respuestas anteriores son falsas. P7.- En un diodo pin, el ruido generado 1. - solo depende de los materiales de que está fabricado depende de la aleatoriedad del proceso de avalancha que tiene lugar en su interior 3. - es menor que en un APD depende de los portadores mayoritarios generados en la unión es función de la intensidad de luz que incide P.8.- En el BER de un sistema de comunicaciones ópticas 1. - influye la relación señal/ruido en el receptor influye la velocidad de transmisión de bits influyen las propiedades del láser del emisor y , 2 y 3. P.9.- En los láseres monofrecuencia, 1. - aumenta la anchura del espectro de salida disminuye la anchura del espectro de salida.

6 3. - solo se puede mandar una única velocidad de transmisión de bits en la señal de información se adapta, exactamente, la longitud de onda de emisión del láser con la de máxima respuesta del fotodetector la cuatro anteriores. P.10.- La características de responsividad de un fotodetector 1. - dependen de la banda prohibida del semiconductor empleado dependen de la frecuencia de señal binaria recibida 3. - dependen de la longitud de la zona p que ha recorrido la luz antes de llegar a la zona de la unión dependen de las tres causas anteriores no dependen de ninguna de las tres causas anteriores. PROBLEMA a) Comparar la máxima distancia alcanzada con los sistemas de comunicaciones ópticas siguientes: SISTEMA 1.- Longitud de onda de trabajo: 850 nm Diodo láser de GaAlAs, de 0 dbm de potencia acoplada a la fibra Detección por APD de sensitividad 50 dbm Fibra de índice gradual de 3,5 db/km Pérdidas por conector: 1 db/conector. Pérdidas por soldadura: 0,1 db/soldadura Máxima longitud de cada tramo de fibra: 10 km SISTEMA 2.- Longitud de onda de trabajo: 1300 nm Diodo LED de InGaAsP, de 13 dbm de potencia acoplada a la fibra Detección por APD de sensitividad 38 dbm Fibra de índice gradual de 1,5 db/km Pérdidas por conector: 1 db/conector. Pérdidas por soldadura: 0,1 db/soldadura Máxima longitud de cada tramo de fibra: 10 km Margen de seguridad, en ambos casos, 6 db. b) Señale las características que deberían tener amplificadores del tipo EDFA si se desease duplicar la distancia alcanzada en el anterior sistema. (2 puntos) El presente ejercicio deberá ser entregado en papel de examen, conjuntamente con la hoja de respuestas a las cuestiones anteriores.

7 RESPUESTAS COMUNICACIONES ÓPTICAS (Primer cuatrimestre) Tercer ejercicio (enero, 2002) Las contestaciones deberán realizarse, únicamente, en la presente página. En ella se deberá poner una X en el recuadrado que aparece en la respuesta que se considere la correcta. Cada pregunta bien contestada valdrá 0,2 puntos y cada pregunta que se responda erróneamente descontará 0,04 puntos. Preguntas dejadas en blanco no contabilizarán en la nota final. Si en alguna pregunta aparece marcado más de un cuadrado, se considerará respuesta errónea. A efectos de evitar errores en la corrección, evítense en lo posible enmiendas en la contestación. P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P

8 RESPUESTAS COMUNICACIONES ÓPTICAS (Primer cuatrimestre) Examen final (enero, 2002) Las contestaciones deberán realizarse, únicamente, en la presente página. En ella se deberá poner una X en el recuadrado que aparece en la respuesta que se considere la correcta. Cada pregunta bien contestada valdrá 0,4puntos y cada pregunta que se responda erróneamente descontará 0,08 puntos. Preguntas dejadas en blanco no contabilizarán en la nota final. Si en alguna pregunta aparece marcado más de un cuadrado, se considerará respuesta errónea. A efectos de evitar errores en la corrección, evítense en lo posible enmiendas en la contestación. P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P