Experimento VI, El diodo emisor de luz como fuente luminosa.

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La primera generación de LEDs (como laser de inyección) se basa en sales arsénicas de galio (GaAs) y sales arsénicas de galio y aluminio (GaA1As) y emiten a longitud de ondas de 800 nm a 900 nm. Esto corresponde a la luz cercana al infrarrojo. En esta longitud de onda, las fibras ópticas existentes hoy en dia, tienen baja atenuación.

En el presente, se lleva a cabo grandes labores de investigación para desarrollar una segunda generación de fuentes de sales de arsénico – fosfóricas de indio y galio, que operan en el rango de 1500 a 1600 nm (extremo del infrarrojo. En estas longitudes de ondas, las pérdidas de la fibra óptica disminuyen considerablemente. Los elementos existentes son aun caros para ser usados en forma extensiva.

TIPOS DE LED

Los varios tipos de LED difieren en la técnica estructural y de encapsulado. Los dos tipos de estructuras básicas usadas con las fibras ópticas se denominan emisión superficial y emisión lateral. Los dispositivos de emisión superficial se subdividen en dispositivos planos, cupulares y de hendidura. Los dispositivos de hendidura son también llamados Burrus, debido al nombre del inventor.

CARACTERISTICAS DEL LED.

Hay varios criterios de importancia para LEDs a ser utilizados con fibras ópticas:

- Potencia de salida: la potencia óptica emitida deberá ser la máxima posible con la eficiencia de conversión máxima o la mínima corriente de excitación

- Configuración de la emisión: para transferir una máxima cantidad de potencia de emisión a través de la fibra, la configuración del rayo de emisión del LED deberá ser colimado lo más posible, a un diámetro igual o menor que al de la fibra

- Longitud de onda de salida: la longitud de onda de emisión pico coincide con la longitud de onda de perdida mínima para la fibra usada.

- Ancho de banda de salida: la salida óptica deberá ser monocromática, en lo posible

- Velocidad: debido a que los LEDs tienen tiempos de encendido y apagado (tiempo de subida y de bajada) definidos, es importante escoger un LED con tiempos de conmutación apropiados que correspondan al ritmo máximo de datos den un sistema en particular. El tiempo de subida es el término especificado más a menudo. El ancho de banda del sistema en (3dB) depende del tiempo de subida (tr) de acuerdo a la siguiente formula:

BW=0.35/tr

BW es el ancho de banda del sistema en los puntos de 3dB

- Expectativa de vida: el tiempo de vida deberá ser muy largo.

ACOPLAMIENTO ENTRE EL LED Y LA FIBRA

El acoplamiento del LED a la fibra óptica presenta un serio problema, la mayor parte de la luz emitida por el LED se pierde.

La conexión entre la fuente y la fibra se evalúa en base a su eficiencia de acoplamiento. La eficiencia de acoplamiento se define como la razón (en porcentaje) entre la potencia recibida por la fibra (Pf) y la potencia por la fuente (Ps)

Eficiencia de Acoplamiento = (Pf/Ps)

La eficiencia de acoplamiento de un LED plano a una fibra multimodal de índice escalonado es solo cercano a un 5%.

Un modo posible para mejorar la eficiencia de acoplamiento entre el LED y la fibra es aumentar la apertura numérica de la fibra o disminuir la apertura numérica de la fuente. Sin embargo al aumentar la apertura numérica de la fibra afectara su ancho de banda, limitando la frecuencia máxima de los datos trasmitidos.

Otro modo de mejorar la eficiencia de acoplamiento es aumentar el diámetro del núcleo de la fibra óptica y/o disminuir el área de emisión del LED. Sin embargo, un aumento en el diámetro permite la propagación de un gran número de modos a través de la fibra, por lo cual se afecta la transmisión de datos de un modo indeseable.

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MATERIALES Y EQUIPO

- Transmisor óptico.

- unidad PU-221A.

- fibra óptica.

- medidor óptico.

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PROCEDIMIENTO

- Quitamos las tapas protectoras de los LEDs del OPCOM-1/1 y de las salidas de los conectores del cable de empalme óptico.

- Quitamos la cubierta de la lente del medidor de potencia óptica.

- Utilizamos el cable de empalme óptico para conectar entre el medidor de potencia óptica y la salida IR LED del tablero OPCOM-1/1.

- Conectamos el multímetro a los terminales PEAK LED CURRENT del tablero OPCOM-1/1. Ajustamos el selector del multímetro en el rango de 200 mV.

- Ajustamos los selectores del OPCOM-1/1 de la siguiente manera:

P1: Giramos al máximo en el sentido contrario al de las agujas del reloj.

P2: Giramos al máximo en el sentido contrario al de las agujas del reloj.

- Encendimos la fuente de alimentación.

- Anotamos la indicación de la corriente:

Imin=147.4µA

- Giramos el potenciómetro P2 completamente en el sentido de las agujas del reloj. Anotamos la indicación de la corriente:

Imax=149.2µA

- Posicionamos el conmutador S1 en la posición RED LED y giramos a P2 completamente en el sentido contrario al de las agujas del reloj.

- Anotamos la indicación de la corriente:

Imin=12.8µA

- Giramos a P2 completamente en el sentido contrario al de las agujas del reloj y anotamos la indicación de la corriente:

Imax=54.6µA

- Llenamos la tabla 6.2.

- Conectamos el medidor de potencia óptica a la salida RED LED.

- Seguimos el mismo procedimiento para