Sistemas de Comunicaciones Ópticas

Código
TPLU
MT L
1 0 1 2 Asignatura:
4 0 0 4
SISTEMAS DE COMUNICACIONES ÓPTICAS
Electiva
OBJETIVOS
GENERAL:
Introducir al estudiante en los fundamentos de las comunicaciones ópticas y en el funcionamiento de
cada uno de los elementos que conforman un enlace por fibra óptica, así como en el análisis de
desempeño (con sus limitaciones); que le permita realizar eficientemente la planificación,
dimensionamiento y mantenimiento de estos enlaces.
ESPECÍFICOS:
1. Conocer detalladamente las características y funcionamiento de las fibras ópticas como medio de
transmisión.
2. Proveer un conocimiento detallado sobre cada uno de los componentes que conforman un
sistema de comunicación óptica: transmisor, receptor, amplificador óptico, conectores, etc., para
que sea compatible con los requerimientos de los sistemas de telecomunicaciones
3. Conocer con detalles la multiplexación WDM (Wave Division Multiplexing) y su impacto en la
eficiencia de sistemas de comunicación por fibra óptica.
4. Analizar a profundidad las redes con fibra ópticas, dispositivos de óptica integrada y sistemas
ópticos coherentes.
5. Proporcionar conocimiento sobre enlaces ópticos inalámbricos.
6.
Analizar detalladamente otras aplicaciones y conocer los nuevos desarrollos y tendencias en
sistemas de comunicaciones por fibra óptica, con énfasis en los solitones.
CONTENIDO PROGRAMÁTICO
TEMA 1. INTRODUCCIÓN
Fundamentos de las comunicaciones ópticas. Historia de las comunicaciones ópticas. Componentes
de un sistema de comunicaciones por fibra óptica. Propiedades de la fibra óptica. Ventajas y
desventajas de las comunicaciones por fibra óptica. Aplicaciones.
TEMA 2. LA FIBRA ÓPTICA
Geometría de la fibra óptica. Propagación de la luz en la fibra óptica. Óptica geométrica. Óptica
Ondulatoria. Tipos de fibra y cables ópticos. Características de las fibras ópticas: Atenuación,
dispersión, efectos no lineales.
TEMA 3. TRANSMISORES ÓPTICOS
Principio de emisión de luz. Espectros de emisión. Diodos emisores de luz (LED). El oscilador
láser: modos en la cavidad láser, láseres monomodo y multimodo, láser DBR sintonizable. Bloque
de alimentación RF. Rendimiento óptico, tiempo de respuesta, longitud de onda espectral
TEMA 4. DETECTORES ÓPTICOS
Principio de absorción óptica. Diagrama de bloques de receptores de detección directa. Fotodiodos
P-I-N y de avalancha. Componentes de ruido del receptor. Sensibilidad y rendimiento cuántico del
receptor. Tiempo de respuesta. El fototransistor. Análisis del desempeño BER. Consideraciones de
diseño del receptor.
TEMA 5. AMPLIFICADORES ÓPTICOS
Principios básicos de los amplificadores ópticos: amplificadores ópticos semiconductores (SOA),
amplificadores de fibra dopada, amplificadores Brillouin, amplificadores de fibra Raman. Ruido en
amplificadores. Ganancia del amplificador. Análisis de desempeño del amplificador. Aplicaciones
en sistemas.
TEMA 6. SITEMAS DE COMUNICACIONES ÓPTICAS MULTICANAL
Modulación óptica: OTDM, OFDM, WDM, OCDMA, SCM. Componentes WDM: multiplexores
WDM multiplexores ADM, acopladores tipo estrella, conectores cruzados ópticos, convertidores de
longitud de onda. Análisis de desempeño de sistemas multicanal. Crosstalk en sistemas multicanal.
Sistemas WDM con amplificadores en cascada. Esquemas de gerenciamiento de dispersión para
sistemas con amplificadores ópticos en cascada. Diseño de sistemas de transmisión WDM.
TEMA 7. ENLACES ÓPTICOS EN EL ESPACIO LIBRE
El canal óptico atmosférico. Efecto de la atmósfera en el haz de luz. Efecto de la atmósfera en los
receptores de detección directa. Efecto heterodino en el canal atmosférico. Enlaces inter-satelitales
ópticos. Redes de área personal. Tecnologías infrarrojos y Bluetooth. FSO (Free Space Optics)
TEMA 8. LA CONEXIÓN ÓPTICA
Conexiones de los extremos. Acoplamiento emisor-fibra. Acoplamiento fibra-detector. Conexión
fibra-fibra. Conexiones permanentes. Conexiones móviles. Acopladores. Optimización de los
acoplamientos.
TEMA 9. REDES ÓPTICAS
Topologías de una red óptica (anillo, estrella, bus y mallada). Evolución de las redes WDM. Redes
LAN ópticas: EGPON. Redes MAN ópticas. Redes WAN ópticas. RPR (Resiliente Packet Ring)
IEEE 802.17. Redes ópticas de teledifusion: hops sencilla y múltiples. RDSI por fibra óptica:
GPON, NGPON.
TEMA 10. PLANIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE ENLACES POR FIBRA
ÓPTICA
Requerimientos del sistema. Nivel de potencia óptica requerida. Plan de especificaciones. Análisis
de ancho de banda. Balance de potencia. Selección de la fibra. Selección del transmisor y del
receptor. Revisión del sistema.
TEMA 11. FUTURAS TENDENCIAS EN SISTEMAS DE FIBRA ÓPTICA
Solitón: Fundamental y de orden superior. Amplificación solitón. Sistemas de comunicaciones
basados en solitón. Sistemas WDM con solitón. Efectos del jitter solitón. Interacciones en el
solitón. Diseño de un sistema solitón. Redes completamente ópticas: introducción.
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Artículos de revistas especializadas.