Universidad de Carabobo

Facultad de Ingeniería

Escuela de Telecomunicaciones

Comunicaciones Ópticas

Asignación I

Profesor:

Ing. Carlos Aponte Dezzeo

Autor:

Gómez Leoncio. 19.697.560

Sección: 71

Semestre: 2-2015

18 de noviembre de 2015

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1. Enunciado

Realice una simulación en Optisystem donde se pueda observar los modos que son transmitidos en una �bra.Justi�que todas las variables y el fundamento teórico usado.

2. Marco Teórico

Se denomina Modo de Propagación a las diferentes trayectorias que puede seguir el haz de luz en el interior deuna �bra óptica; en este sentido, se hace una distinción entre �bras monomodo (SM, por sus siglas en inglés) ymultimodo (MM).

Fibra Monomodo Es un tipo de �bra óptica en la cual existe un único camino por el cual la luz puedepropagarse, su transmisión es paralela al eje de la �bra, presenta un bajo índice de atenuación por longitud,por lo cual le permite alcanzar grandes distancias (Aproximadamente, 400 Km) y transmitir elevadas tasasde información. Desde un punto de vista electromagnético, se dice que una �bra es de tipo monomodo cuandosólo admite la propagación del modo fundamental.

Fibra Multimodo Es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un camino a través dela �bra óptica, esto supone que no todos los haces llegan a la vez; por esta razón, se emplea en aplicacionesde corta distancia, menores a 2 Km; debido al gran tamaño que presenta el núcleo de este tipo de �bras conrespecto a su revestimiento, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menosprecisión.En función del índice de refracción del núcleo se realiza una clasi�cación adicional, a saber

• Índice Escalonado: El núcleo tiene un índice de refracción constante en toda su sección cilíndrica, presentauna alta dispersión modal.

• Índice Gradual : El índice de refracción no es constante debido a que el núcleo está constituído pordistintos materiales, presenta una menor dispersión modal.

La representación del índice de refracción de la sección cilíndrica del núcleo de una �bra óptica se denomina Per�ldel Índice. En la �gura 2.1 puede apreciarse un esquema de los diferentes tipos de �bra óptica citados en esteapartado.

Figura 2.1: Tipos de Fibra Óptica - Per�l del Índice.

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3. Herramienta de Simulación OptiSystem 7.0

El software OptiSystem 7.0 de Optiwave c© constituye una herramienta de esquematización y simulación de sistemasde comunicaciones ópticas basado en la disposición de bloques funcionales cuya utilización se asemeja mucho al deotros programas tales como Simulink y GRC. Un detalle de la ventana principal del programa puede ser visto enla �gura 3.1

Figura 3.1: Ventana Principal Optisystem 7.0.

En la ventana de la izquierda, correspondiente a Componentes Library, pueden ubicarse los bloques funcionales queserán utilizados para la construcción del esquema del sistema de comunicaciones ópticas; de forma alternativa, alhacer clic secundario sobre esta misma ventana y seleccionar Find Component se puede buscar cualquier elementoal introducir una palabra clave (Keyword) que identi�que al mismo.Para efectos de la realización de las simulaciones solicitadas, se utilizarán los modelos de �bra óptica disponiblesen la librería Optical Fibers Library de Optisystem 7.0, los cuales serán con�gurados con los parámetros genéricoscorrespondientes a cada uno de los tipos de �bra mencionados en el punto anterior y disponibles en las hojas dedatos de estos elementos y que se encuentran desglozados en la tabla 3.1.

SM MM Escalonado MM Gradual

Longitud de Onda Λ 850 nm 1060 nm 1550 nmAtenuación 0.35 dB/Km 0.25 dB/Km 0.25 dB/Km

Pérdidas de Inserción 0.2 dB 5 dB/Km 0.3 dB/KmTasa de Bits 10000 MbpsLongitud 1 Km

Tabla 3.1: Parámetros de las Fibras Ópticas utilizadas en la simulación

Una vez ubicado el bloque correspondiente a una �bra óptica, se hace doble clic sobre el mismo y se introducen losparámetros indicados en la tabla 3.1. ( Ver �gura 3.2 )

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Figura 3.2: Con�guración de los Parámetros de la Fibra Óptica SM

3.1. Single Mode

El esquema construído para la visualización del modo de transmisión SM puede apreciarse en la �gura 3.3

Figura 3.3: Esquema de Transmisión SM

Al ejecutar la simulación y hacer doble clic sobre los visualizadores en el dominio temporal a la entrada y la salidade la �bra óptica SM, se obtienen las grá�cas de las �guras 3.4 y 3.5 respectivamente.

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Figura 3.4: Señal de Entrada Transmisión SM, dominio temporal

Figura 3.5: Señal de Salida Transmisión SM, dominio temporal

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En el dominio frecuencial, la señal de salida obtenida se corresponde con el de la �gura 3.6

Figura 3.6: Señal de Salida Transmisión SM, dominio frecuencial

3.2. Multi Mode Escalado

De forma similar, se construye el esquema correspondiente para la visualización del modo de transmisión MMescalada (Figura 3.7); para tal �n, se utiliza el modelo de �bra óptica multimodal lineal (Linear Multimode Fiber).

Figura 3.7: Esquema de Transmisión SM Escalonada

Los parámetros con�gurados corresponden con los especi�cados en la tabla 3.1. (Figura 3.8)

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Figura 3.8: Con�guración de los Parámetros de la Fibra Óptica MM-Escalonada

Los resultados de la simulación, en forma de señales en el dominio temporal a la entrada y la salida de la �braóptica, pueden ser vistas en las �guras 3.9 y 3.10.

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Figura 3.9: Señal de Entrada Transmisión MM Escalonada, dominio temporal

Figura 3.10: Señal de Salida Transmisión MM Escalonada, dominio temporal

Donde se puede apreciar el alto nivel de dispersión modal característico.En el dominio de la frecuencia, la señal de salida presenta la forma descrita en la �gura 3.11

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Figura 3.11: Señal de Salida Transmisión MM Escalonada, dominio frecuencial

Utilizando el Spatial Visualizer se aprecia el modo transmitido por la �bra óptica. ( Figura 3.12 )

Figura 3.12: Señal de Salida Transmisión MM Escalonada, Modo de Transmisión

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3.3. Multi Mode Gradual

Por último, se presenta el esquema correspondiente al modo de transmisión MM Gradual; en el mismo, se utiliza elelemento Parabolic-Index Multimode Fiber. ( Figura 3.13 )

Figura 3.13: Esquema de Transmisión SM Gradual

Con�guración de Parámetros de la Fibra Óptica

Figura 3.14: Con�guración de los Parámetros de la Fibra Óptica MM-Gradual

Los resultados de la simulación pueden ser vistos en las �guras 3.15 y 3.16 las cuales corresponden con las señalesde entrada y salida, en el dominio temporal, de la �bra óptica.

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Figura 3.15: Señal de Entrada Transmisión MM Gradual, dominio temporal

Figura 3.16: Señal de Salida Transmisión MM Gradual, dominio temporal

A diferencia del caso anterior, el nivel de dispersión modal es ostensiblemente menor.Utilizando el Optical Spectrum Analyzer, se puede apreciar la señal de salida del sistema en el dominio frecuencial( Figura 3.17 )

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Figura 3.17: Señal de Salida Transmisión MM Gradual, dominio frecuencial

Los modos transmitidos por la �bra óptica, pueden ser apreciados por en las �guras 3.18 y 3.19 valga la pena aclararque pudieron ser obtenidos hasta 26 modos diferentes.

Figura 3.18: Señal de Salida Transmisión MM Gradual, Modo de Transmisión 1

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Figura 3.19: Señal de Salida Transmisión MM Gradual, Modo de Transmisión 2

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Índice

1. Enunciado 2

2. Marco Teórico 2

3. Herramienta de Simulación OptiSystem 7.0 3

3.1. Single Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2. Multi Mode Escalado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.3. Multi Mode Gradual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Índice de figuras

2.1. Tipos de Fibra Óptica - Per�l del Índice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.1. Ventana Principal Optisystem 7.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2. Con�guración de los Parámetros de la Fibra Óptica SM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3. Esquema de Transmisión SM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.4. Señal de Entrada Transmisión SM, dominio temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.5. Señal de Salida Transmisión SM, dominio temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.6. Señal de Salida Transmisión SM, dominio frecuencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.7. Esquema de Transmisión SM Escalonada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.8. Con�guración de los Parámetros de la Fibra Óptica MM-Escalonada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.9. Señal de Entrada Transmisión MM Escalonada, dominio temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.10. Señal de Salida Transmisión MM Escalonada, dominio temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.11. Señal de Salida Transmisión MM Escalonada, dominio frecuencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.12. Señal de Salida Transmisión MM Escalonada, Modo de Transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.13. Esquema de Transmisión SM Gradual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.14. Con�guración de los Parámetros de la Fibra Óptica MM-Gradual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.15. Señal de Entrada Transmisión MM Gradual, dominio temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.16. Señal de Salida Transmisión MM Gradual, dominio temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.17. Señal de Salida Transmisión MM Gradual, dominio frecuencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.18. Señal de Salida Transmisión MM Gradual, Modo de Transmisión 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.19. Señal de Salida Transmisión MM Gradual, Modo de Transmisión 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

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