Fibra Óptica - FOP



Animación de la instalación de un Cable submarino de fibra óptica.

Animación de una Reparación de un Cable Submarino de Fibra Óptica.

20000 cables de viaje submarino.

PARCIAL 1 - Introducción a la Tecnología de Fibra Óptica.

LIBROS DE CONSULTA:
PARCIAL 1
  • Revisa la fecha del parcial  1.
  • Se puede usar impresos los Temas del Parcial 1 en el examen.
  • OTROS TEMAS 80pts.
    • No se debe preparar el Tema de Deducciones para el Parcial 1 de Fibra Óptica. Sólo se evaluará en el Quiz 1.
  • TEMA DEL PARCIAL: EL TRANSMISOR ÓPTICO. (20pts)
    Describir los conceptos básicos de Absorción y emisión en el modelo de bandas de energía.
    Analizar las características físicas y los modelos matemáticos de la emisión espontánea y estimulada.
    Analizar las características de funcionamiento de la unión PN en la emisión fotónica.
    Analizar el incremento de eficiencia de la emisión fotónica con la heterounión doble.
    Describir las características físicas de los semiconductores compuestos.
    El Diodo LED
    o Explicar los modelos matemáticos de la eficiewncia del LED.
    o Graficar y explicar la respuesta de la potencia óptica respecto a la corriente.
    o Describir la característica de ruido espectral generado por el LED.
    o Describir la característica de ancho de banda del LED.
    o Graficar y explicar las características de funcionamiento del LED emisor superficial.
    o Graficar y explicar  las características de funcionamiento del LED emisor de borde.
    El Láser semiconductor.
    o Explicar las características físicas de funcionamiento del Láser.
    o Analizar las características de salida del Láser.
    La ganancia óptica.
    Los valores de umbral de funcionamiento con emisión estimulada.
    La retroalimentación en el Láser.
    o Analizar el funcionamiento de diferentes Láser semiconductores.
    El Láser de Fabry-Perot.
    El Láser de área transversal ancha.
    El Láser de ganancia guiada.
    El Láser guiado por el índice de refracción.
    El Láser con Heteroestructura encubierta BH.
    o Describir la propagación de modos en un láser BH.
    o Describir el perfil de ganancia y pérdidas del láser.
    o Graficar y explicar el funcionamiento de los láseres DFB y DBR.
    o Graficar y explicar el funcionamiento de los láseres:
    De cavidad externa.
    De hendidura.
    DBR multisecciones.
    El láser emisor superficial VCSEL.
    o Graficar y explicar la familia de curvas característica Luz corriente.
    o Describir la característica de ensanchamiento espectral de ruido y de ancho de banda del láser.

CONTENIDOS DE LOS QUICES:
  • Quiz 1: Deducciones Generales de las ecuaciones de Maxwell de la propagación de ondas en la Fibra Óptica.
    • Determinación de la Apertura Numérica.
    • La diferencia del coeficiente de reflexión normalizado.
    • Descripción de la propagación de onda óptica.
    • Las ecuaciones de Maxwell.
    • Las ecuaciones materiales
    • La Velocidad de la Luz.
    • La impedancia de onda del vacío.
    • Aplicación de aproximaciones en la Fibra Óptica.
    • Determinación de la ecuación de onda
    • El Tensor de susceptibilidad del medio no homegéneo.
    • La susceptibilidad en el medio homogéneo.
    • El coeficiente de refracción del medio homogéneo.
    • La constante dieléctrica relativa generalizada.
    • La constante dieléctrica relativa en el medio libre de pérdidas.
    • La ecuación de onda lineal.
    • El coeficiente de refracción del medio no lineal.
    • Solución de la ecuación de ondas con el artificio del producto.
    • Solución en el tiempo.
    • Solución en la dirección de propagación.
    • Solución en el plano transversal.
    • Condiciones para la solución en el Núcleo y en el Revestimiento.
    • Prueba de la condición del Vector de Onda en el Núcleo y Revestimiento.
    • Determinación de la Frecuencia normalizada "V".
    • Solución de la ecuación de onda para la Fibra öptica escalonada.
    • Determinación de la relación de valores Eigen.
  • Quiz 2: Dispersión en la Fibra Óptica Monomodo y Efectos no lineales. Láminas de la 38 a la 58.

PARCIAL 2 - Sistemas Ópticos con Cable Submarino

PARCIAL 2:
CONTENIDO DE LOS QUICES:
  • Quiz 1: Desarrollo hasta la pag 37
    • ·         Describir los fundamentos de los desarrollos de cable submarino de las últimas décadas.
      • ·         Describir la importancia del uso de EDFA y de la tecnología WDM.
      • ·         Explicar los efectos físicos que dominan la propagación de señales en las fibras ópticas.
      • ·         Describir la necesidad de modelar la propagación de la señal en los sistemas de larga distancia ópticos.
      • ·         Describir el uso de mapas de dispersión y de redes de difracción de Bragg.
      • ·         Analizar el modelo matemático que describe la Dispersión cromática

  • Quiz 2: Desde la pag 38 hasta la 68
    • Analizar el modelo matemático que describe los efectos no lineales.
    • ·         Analizar el modelo matemático que describe la atenuación, la amplificación de los EDFA y la generación del ruido ASE.
    • ·         Describir las ecuaciones fundamentales que caracterizan los efectos físicos modelados matemáticamente.
    • MÉTODOS NUMÉRICOS PARA SIMULAR LA PROPAGACIÓN DE ONDA EN SISTEMAS DE FIBRA ÓPTICA DE LARGA DISTANCIA.
    • ·         Describir el principio de del Método de propagación del haz
    • o   Describir el procedimiento del método de división en segmentos.
    • §  Caracterizar la dispersión.
    • §  Caracterizar la No Linealidad.
    • o   Describir los criterios para definir EL PASO ESPACIAL  “ΔZ”.

  • Quiz 3: Desde la pg 69 a la 123. Se puede usar un formulario sin explicaciones.
    • Describir el método de Runge-Kutta para describir la parte No Lineal de la ecuación de propagación.
    • o   Describir el efecto Gordon-Haus cómo un método de validación del método numérico usado.
    • §  Describir las condiciones de generación de un Soliton Fundamental.
    • §  Describir el uso de amplificadores ópticos en la generación del Soliton.
    • §  Describir la generación del Soliton promedio y el modelo analítico del factor de aumento de potencia.
    • §  En ausencia de ruido ASE analizar la forma de los pulsos de entrada y de salida con ayuda de los diagramas de ojos.
    • §  Analizar el modelo analítico para considerar el ruido ASE que agregan los amplificadores ópticos.
    • §  Ante la presencia de ruido ASE analizar la forma de los pulsos de entrada y de salida con ayuda de los diagramas de ojos.
    • o   Analizar los modelos analíticos para considerar el efecto sobre la señal óptica en propagación debido a la Dispersión del Modo de Polarización PMD.
    • §  Describir el fenómeno de doble refracción o Birrefrigencia.
    • §  Describir el modelo analítico para considerar la PMD en las ecuaciones fundamentales.
    • §  Describir la generación del retardo diferencial de grupo DGD.
    • §  Describir el modelo analítico del retardo medio y del parámetro de PMD.
    • §  Describir el modelo de distribución Maxwelliana de la probabilidad  del retardo diferencial de grupo DGD.
    • §  Describir los modelos analíticos del valor medio de la distribución y dela desviación media de DGD.
    • §  Describir la matriz de rotación para simular el efecto de acoplamiento aleatorio de los modos.
    • §  Definir el parámetro de retardo de grupo.
    • §  Definir LA ECUACIÓN VECTORIAL que describe la propagación en la fibra óptica.
    • ·         Efectos deterministas: dispersión cromática y pérdidas,
    • ·         Los efectos aleatorios de la fibra.
    • ·         Condiciones de hermiticidad.
    • §  Describir el modelo de la ecuación de propagación si se toma sólo en cuenta la Birrefrigencia.
    • ·         Describir un pulso de salida en la fibra para un pulso de entrada con dos estados de polarización.
    • ·         Describir la Matriz de retardo de las dos polarizaciones.
    • ·         Determinar el retardo de grupo DGD.
    • ·         Comprobar que se cumple la condición de distribución Maxwelliana.
    • ·         Describir un histograma de retardos que comprueba la distribución Maxwelliana.
    • ·         Definir la polarización de la fibra.
    • ·         Describir gráficamente el efecto de la PMD para un pulso inicial corto y uno ancho.
    • EL DISEÑO DE ENLACES DE FIBRA ÓPTICA DE GRAN CAPACIDAD Y LARGA DISTANCIA.
    • ·         Describir las características generales de los sistemas de comunicaciones ópticos de larga distancia.
    • ·         Analizar las condiciones y características de diseño del Transmisor Óptico.
    • o   Describir el método de modulación. OOK.
    • o   Describir los formatos de modulación NRZ y RZ.
    • o   Describir en bloque un modulador WDM de N canales.
    • o   Describir el modelo analítico del formato NRZ tipo coseno.
    • o   Describir el modelo analítico del formato RZ tipo coseno.
    • o   Describir el modelo matemático de la potencia transmitida en los bits significativos “1” y “0” en relación a la “extinction rate r”.
    • o   Analice el modelo matemático de la pre-compensación y el de la dispersión aplicada a cada canal.
    • o   Describir las características del espectro de la señal con polarizaciones ortogonales entre canales.
    • ·         Analizar las condiciones y características de diseño del Receptor Óptico.
    • o   Describir el esquema de los elementos que componen el receptor óptico.
    • o   Describir el modelo matemático de los filtros gaussianos ópticos.
    • o   Describir el modelo matemático de la post-compensación.

    • o   Describir el modelo matemático de la dispersión aplicada por canal.
    • o   Describir el modelo matemático de ley cuadrática del fotodetector.
    • o   Describir el modelo matemático del filtro Bessel pasa bajo eléctrico.
    • ·         Analizar y caracterizar los estimadores de calidad del enlace óptico.
    • o   Analizar el uso del BER: bit error rate.
    • o   Analizar el uso del factor de calidad del enlace “Q”.
    • §  Describir el modelo matemático del factor “Q”.
    • §  Describir la condición de forma Gaussiana de las señales de los “1” y “0” para determinar el BER del “Q” y el modelo matemático.
    • §  Describir la distribución de probabilidad en la recepción de “1” y “0”.
    • §  Describir el método para estimar el factor “Q” experimentalmente.
    • ·         Explicar el modelo matemático.
    • ·         Explicar el esquema para estimar “Q” variando el umbral de decisión.
    • ·         Explicar los modelos matemáticos en la determinación del BER de “1” y “0” para ruido Gaussiano.
    • ·         Describir la estimación del factor “Q” en las simulaciones numéricas.
    • §  Describir los métodos para determinar el instante óptimo de muestreo de una secuencia de bits para determinar el factor “Q”.
    • ·         Explicar el método de correlación.
    • ·         Explicar el método de la apertura del diagrama de ojo.
    • o   Analizar la consideración de interferencia inter-simbólica ISI, para mejorar la estimación Gaussiana del factor “Q”.
    • §  Describir la relación señal ruido óptico OSNR.
    • §  Describir el modelo matemático del penalti de apertura de ojo.
    • ·         Analizar la técnica del Control de la Dispersión a lo largo de un tendido de fibra óptica de larga distancia.
    • o   Describir el concepto básico de la técnica DM: Dispersion Management.
    • o   Describir el control de la dispersión en régimen de baja potencia.
    • o   Describir el esquema del mapa de dispersión con pre- y post- compensación.

PARCIAL 3 - Simulación de Sistemas de Fibra Óptica.

ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN:
ACTIVIDAD PARA EL PARCIAL 3:
  • Instala el Software.
  • Prepara los ejemplos de los pdfs. 03 OptiSystem_Tutorials_Volume_1 y 04 OptiSystem_Tutorials_Volume_2.
  • Elabora un informe de cada ejemplo.
  • La evaluación será una exposición de cualquier ejemplo.
  • Utiliza los ejemplos en el orden dado en "Ejemplos de OptiSystem".
CONTENIDOS DE EVALUACIÓN DEL PARCIAL 3.
  • 30 pts. Entregar un Informe de las Simulaciones de Clase.
  • 70 pts. Elaborar un Modelo de Simulación. Entregarlo en pseudo código con gráficas de resultados explicadas.

TEMAS DE ESTUDIO RECOMENDADO:

Empalmadora de Fusión de Fibra Óptica


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