caracteristicas de las fibras opticas - publicaciones de Roberto Ares

RECEPTOR DE ENLACE OPTICO
A continuación se indican las expresiones que caracterizan a la modulación de intensidad de luz y detección directa y a la
modulación coherente. En el primer caso el rendimiento cuántico η es la relación entre el número de electrones y el número
de fotones:
η = Jph/e.φ
donde Jph es la densidad de corriente fotoeléctrica y e.φ la densidad de fotones. Si ahora usamos la potencia incidente Pr en
la expresión se tiene:
η = Iph.h.v/e.Pr con v= c/λ
La responsividad según ya se definió es la relación entre la corriente eléctrica de salida y la potencia incidente:
R = e.η/h.v y Iph = R.Pr
Es el resultado básico de la detección directa no-coherente.
Ahora bien, para la detección coherente se combina la señal recibida Es con un oscilador local El. Como la potencia óptica
es proporcional al cuadrado de la suma de la potencia recibida Pops y la local Popl se tiene que la corriente fotoeléctrica es
proporcional a:
(Es.exp[j(ωst+φs)]+El.exp[j(ωLt+φL)]) 2
lo que promediado resulta en:
(Es 2 /2)+(El 2 /2)+Es.El.cos(ω FI .t+Δφ); ω FI = ωS-ωL
El valor de la corriente será entonces:
Ihp = R.[Ps+Pl+2.(Ps.Pl) 1/2 .cos(ω FI .t+Δφ)]
El cual se considera como resultado básico de la detección coherente.
2.4- RUIDO DE MULTIPLICACIÓN POR AVALANCHA
La ganancia interna del APD produce una amplificación media M, pero por ser un proceso aleatorio la desviación de M se la
considera un ruido. El APD es como un amplificador que tiene una figura de ruido F dependiente de M. La F(M) se escribe
como:
F(M) = M 2a
donde a está entre 0,15 y 0,25 para el APD=Si y cerca de 0,5 para el APD-Ge. Se observa que F(M) aumenta más
rápidamente en el Ge que en el Si, por lo que se dice que el Ge es más ruidoso que el Si.
En los detectores APD tanto la señal como el ruido cuántico se incrementa con M 2 en el valor de tensión cuadrático medio.
Pero para el ruido cuántico es F(M)=M 2a . Para los APD adaptamos la expresión de S/N anterior de la siguiente manera:
S/N = [I 2 .R 2 .M 2 ] / ([4.k.T.AB.R.F]+[2.e.I.AB.R 2 .M 2 .F(M)])
Mientras la señal se incrementa con M 2 el ruido cuántico lo hace con M 2+2a . El ruido cuántico crece más rápidamente que la
señal. En la Fig 03 se muestra un ejemplo para un APD-Ge con un valor óptimo de M donde la S/N es máxima. Para un
mejor análisis se realiza un cambio de variable en la expresión anterior:
y = I/2.e.AB y K = k.T.F/2.e.R.AB implica S/N = y 2 /(y.M 2a +K.M -2 )
En la Fig 03 se representa S/N como función de (M; y). Se muestran las líneas de cresta de Móptimo. Obsérvese que S/N vs
M tiene dos asíntotas de pendiente con distinto signo, lo cual determina el Mópt. Lo más notable es que al incrementar M no
se incrementa la S/N. El Mópt ocurre cuando la S/N es máxima:
d(y.M 2a +K.M -2 )/dM = 0 luego Mópt = (K/a.y) 1/2+2a
En los APD-Si el valor de Mópt es cercano a 100 y en los APD-Ge a 10.
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