Multiplexor óptico reconfigurable mediante rejillas de Bragg

En las redes WDM-PON (Wavelength división Multiplexing Passive Optical Network) se detectó un problema de congestión debido a las asignaciones de las longitudes de onda como también debido a la utilización de estas longitudes por parte de los usuarios, se vio la necesidad de estudiar un dispositivo que me permitiera hacer asignaciones dinámicas de longitudes de onda. Se construyó un multiplexor óptico reconfigurable por medio de la herramienta de simulación Optisystem, el cual tiene en su estructura básica fibras con rejillas de Bragg, que cambiando sus parámetros internos el multiplexor filtraran las frecuencias asignadas, dejándolas pasar o bloqueándolas, además de configurar los parámetros básicos de los dispositivos adicionales al sistema para que todo funcione de acuerdo a los objetivos planteados, así tener una reutilización de las longitudes de onda adecuada obteniendo que el usuario final tenga más ancho de banda o menos ancho de banda de acuerdo a sus necesidades. Todo esto fue analizado por medio de los analizadores de espectro óptico (OSA) y el analizador de tasa de error de bit (BER), arrojando resultados satisfactorios, se obtuvieron buenos valores de factor Q (factor de calidad), se obtuvo un buen diagrama de ojo, además de que los filtros con las rejillas de Bragg realizaron muy bien su tarea de filtrado. Al final el multiplexor óptico reconfigurable puede pasar a un segundo plano de estudio, un estudio físico donde se podrá ver el comportamiento del dispositivo en condiciones no ideales.Ingeniero de Telecomunicacionespregrad

Validación experimental de un método analítico para el monitoreo de movimientos de tierra en masa mediante sensores de fibra óptica

En este trabajo se presenta la implementación de un sistema para el monitoreo de movimientos de tierra en masa conformado por un prototipo de perfil del suelo, una red de sensores fotónicos basados en rejillas de Bragg y un sistema de interrogación. El prototipo del suelo fue reproducido mediante materiales poliméricos que representan las capas del suelo, generalmente involucradas en eventos de deslizamientos de tierra. La red de sensores fue conformada por inclinómetros compuestos por barras cilíndricas de fibra de vidrio instrumentadas con sensores fotónicos basados en rejillas de Bragg, distribuidos de forma uniforme sobre el prototipo del suelo. El sistema de interrogación se compuso en sí mismo por un dispositivo interrogador empleado para capturar la información arrojada por los sensores en forma de desviaciones de la longitud de onda de Bragg, cuyos valores fueron relacionados posteriormente con las deformaciones de los inclinómetros mediante un algoritmo de procesamiento de señales, para arrojar resultados de la detección de movimientos. Los resultados experimentales muestran que el algoritmo analítico implementado puede generar un vector que indica la dirección de un eventual movimiento de tierra en masa a partir de la medida de deformaciones en los inclinómetros ópticos implementados con un error promedio de 3°. De acuerdo con los bajos niveles de error obtenidos, se demuestra que la propuesta de red de sensores fotónicos es una herramienta prometedora para el monitoreo de deslizamientos de tierra orientado a la disminución de los efectos socioeconómicos que causan los desastres naturales

Subsistemas fotónicos para la multiplexación de sensores ópticos y su interrogación remota 1118-330-18905, contrato 224-2006

Con un alto nivel de integración de tecnologías, en este proyecto se genera conocimiento cientifico-técnico en sensores de fibra óptica, su multiplexación e interrogación remota, con miras a la incorporación de tecnologías modernas en el país. Para ello, se trabajó con la tecnología de sensores basados en rejillas de Bragg (FBG) que, además de estar incorporadas en la fibra (son micro-sensores térmicos y de deformación), se pueden interrogar mediante la técnica de división de longitud de onda. Colombia no puede ser ajena a esta tendencia del mundo globalizado de migrar hacia sistemas distribuidos en donde cada elemento del sistema se conecta a una estación maestra mediante un canal de comunicación. En este contexto, la importancia de la fibra óptica es incuestionable, pues, además de su reconocida capacidad en sistemas de comunicaciones, desde hace más de dos décadas, diversas propuestas de sensores de fibra óptica se encuentran en condiciones de competir con los sensores convencionales. Los sensores de fibras suponen a menudo la única alternativa eficiente para nuevas aplicaciones, además de poder ofrecer ventajas específicas en relación a las soluciones más tradicionales. Los subsistemas fotónicos abordados con miras a su integración tecnológica fueron: 1) Fuentes de luz láser multilínea; 2) sensores de fibra óptica y su opto-electrónica asociada; 3) multiplexación e interrogación remota de sensores ópticos

Propuesta de una arquitectura de red wdm-pon reconfigurable mediante el uso de redes de bragg

En este proyecto de investigación se presenta una arquitecturade redWDM-PON (multiplexación por división de longitud de onda - Red óptica pasiva) que permitirá por medio de esta tecnología multiplexar varias señales sobre una sola fibra óptica de manera flexible, según las demandas subyacentes de información de los abonados de la red mediante la sintonización de las rejillas de Bragg mediante deformación y el uso de los amplificadores ópticos de semiconductor reflectivos. En primer lugar se estudia el estado del arteen redes WDM-PON. Luego definimos en qué consiste el modelo WDM-PON. Para ello estudiamos sus principales características y las arquitecturas que podríamos emplear. Más tarde, mostramos un estudio detalladode la propuesta de simulación.Ingeniero de Telecomunicacionespregrad

OPTICAL FIBER-BASED SENSORS AND THEIR RECENT APPLICATIONS IN SCIENCE AND ENGINEERING

Este artículo presenta una revisión de los sensores basados en fibra óptica y sus principales características y clasificación. Del mismo modo, el artículo incluye una serie de aplicaciones de sensores basados en fibra óptica con rejillas de Bragg en diferentes campos de estudio de la investigación como la medicina, la ingeniería civil, la ingeniería de comunicaciones, la química y la bioquímica, entre otros. Dichos sensores se desarrollan aprovechando ciertas características de las fibras ópticas, como la fotosensibilidad y la variación del índice de refracción de su núcleo. También se analizan las aplicaciones de la fibra óptica en la detección de señales de telecomunicaciones, en particular como dispositivo de filtrado mediante el uso de rejillas de Bragg. Debido a su versatilidad, estos dispositivos ópticos han proporcionado resultados prometedores y se han convertido en una tecnología líder en los sistemas DWDM de próxima generación, así como en las redes de detección óptica. This paper presents a review of fiber optic-based sensors and their main characteristics and classification. In the same way, the paper includes a series of applications of sensors based on fiber optics with Bragg gratings in different fields of study in research such as medicine, civil engineering, communications engineering, chemistry, and biochemistry, among others. Such sensors are developed taking advantage of certain characteristics of optical fibers, such as photosensitivity and the variation of the refractive index of their core.  Applications of fiber optics in the detection of telecommunications signals are also discussed, particularly as a filter device through the usage of Bragg gratings. Due to its versatility, these optical devices have provided promising results and have become a leading technology in next generation DWDM systems, as well as in optical sensing networks.&nbsp

CARACTERIZACIÓN DE UN INCLINÓMETRO ÓPTICO PARA DESPLAZAMIENTO VERTICAL DE ESTRUCTURAS CIVILES (CHARACTERIZATION OF AN OPTICAL INCLINOMETER FOR VERTICAL DISPLACEMENT OF CIVIL STRUCTURES)

ResumenEn este artículo, se presenta un sensor de inclinación de fibra óptica basado en la modulación de intensidad, la cual se relaciona experimentalmente en función de pérdidas provocadas por macrocurvaturas en una fibra multimodo. El inclinómetro utiliza un engrane-cremallera, que cuando el eje principal del mecanismo sufre una inclinación, se modifica la trayectoria de la luz debido al cambio de curvatura en la fibra óptica. Para la caracterización del sensor se empleó una fuente de luz y un medidor de intensidad para pruebas de laboratorio. Se observó en la configuración experimental propuesta, que a mayor ángulo de inclinación mayor pérdida de intensidad óptica experimenta. Los resultados experimentales mostraron que el inclinómetro proporcionaba un rango de medición de 0 ° a 10° con una sensibilidad de 0.232 nW/°.Palabras Claves: Fibra multimodo, inclinómetro, macrocurvatura. AbstractIn this article, an optical fiber inclination sensor based on intensity modulation is presented, which is experimentally related to losses caused by macrocurvatures in a multimode fiber. The inclinometer uses a gear-rack, which when the main axis of the mechanism suffers an inclination, the light path is modified due to the change in curvature in the optical fiber. For the characterization of the sensor, a light source and an intensity meter were used for laboratory tests. It was observed in the proposed experimental configuration, that the greater the inclination angle the greater the loss of optical intensity it experiences. Experimental results showed that the inclinometer provided a measuring range of 0 ° to 10 ° with a sensitivity of 0.232 nW/°.Keywords: Inclinometer, macro-curvature, multimode fiber

Diseño de una rejilla inclinada de bragg basada en fibra óptica de dos modos para reducción del retardo modal

La tasa de información en las redes de fibra óptica multimodo disminuye considerablemente su rendimiento por el retardo modal diferencial ya que limita el ancho de banda del cableado, la dispersión limita la velocidad y el efecto de dispersión aumenta con la longitud del enlace de la fibra óptica, varias técnicas ópticas han sido propuestas para resolver este problema. El presente artículo propone una rejilla de Bragg no uniforme sobre una fibra óptica de dos modos, está actúa como convertidor de modo LP11 al LP01, sus parámetros ópticos y físicos son optimizados logrando una rejilla de 18mm, índices de refracción del núcleo y revestimiento respectivamente son ( nnucleo = 1.4490 y nrevestimiento = 1.4454), el perfil de índice de refracción perturbado es ( = 0.005 ), coeficiente de atenuación de la distribución del cambio de índice que depende del material del núcleo es ( = 0.2µ−1 ), , un índice de refracción de variación de amplitud de ( () = 0.8) y un factor de Chirp, ≤ 10−5−1.The information rate in multimode fiber optic networks decreases with great performance due to the differential modal delay since it limits the bandwidth of the cabling, the dispersion limits the speed and the dispersion effect increases with the length of the fiber optic link. , several optical techniques have been proposed to solve this problem. This article proposes a non-uniform Bragg grating on a two-mode optical fiber, it is acting as a mode converter from LP11 to LP01, its optical and physical parameters are optimized, achieving a 18mm grating, refractive indices of the core and cladding respectively are ( ncore = 1.4490 y ncladding = 1.4454), the perturbed refractive index profile is ( = 0.005), attenuation coefficient of the index change distribution depending on the core material is ( = 0.2µ−1 ), an amplitude variation refractive index of ( () = 0.8) and a Chirp factor, ≤ 10−5−

Diseño de filtros ópticos integrados con respuesta espectral arbitraria en tecnología de silicio sobre aislante

Silicon photonics is one of the most promising technologies nowadays, with myriads of potential applications in communications and sensing. Many of these applications require spectral filters synthesizing arbitrary frequency responses. However, the high refractive index contrast of the platform makes the design quite challenging. In this work, we propose to use a Bragg grating topology based on a silicon waveguide with evanescently coupled loading segments whose separation can be changed to accurately modify its strength. By using the layer-peeling algorithm to find the Bragg apodization profile, a filter with 20 transmission peaks located at arbitrary wavelengths has been designed.Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) en el marco del proyecto TEC2016-80718-R, por el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (MECD) a través de una ayuda con referencia FPU17/00638 y por la Universidad de Málaga, Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Láseres de fibra de doble revestimiento dopada con Yb: dispositivos de bombeo y emisión a tres niveles

En esta tesis se reportan los avances en dispositivos para láseres de fibra dopada con tierras raras, especialmente para dopantes de Yb3+ en esquema de tres niveles. Entre los dispositivos investigados se encuentran: dispositivos de bombeo óptico, filtros basados en el efecto de interferencia multimodo y rejillas de Bragg aperiódicas con alta reflectividad alrededor de 980 nm. Uno de los factores más importantes que repercuten en la eficiencia de los láseres de fibra son los dispositivos de bombeo óptico. En la actualidad, dado el interés en el área de telecomunicaciones, se han desarrollado dispositivos para láseres y amplificadores totalmente de fibra, los cuales presentan altas eficiencias de acoplamiento. Sin embargo, estos dispositivos no son útiles para su aplicación en altas potencias. En esta área predominan los dispositivos de espacio libre. En este trabajo se propone y estudia un nuevo dispositivo de bombeo óptico de espacio libre diseñado para escalamiento de potencia en láseres de fibra óptica. Este dispositivo esta basado en un espejo paraboloidal mediante el cual es posible acoplar señales de varios diodos láser simultáneamente. Este sistema de bombeo novedoso no presenta aberraciones esféricas, además de estar libre de coma y astigmatismo. Los resultados experimentales muestran eficiencias de acoplamiento mayores a 70 % para tres diodos de bombeo operando simultáneamente. Este esquema resulta útil para escalamiento de potencias en láseres de fibra, especialmente para fibras dopadas con Yb las cuales pueden emitir mayores potencias. El láser de fibra dopada con ión Iterbio (Yb) ha sido ampliamente estudiado y generado gran interés por sus características de alta eficiencia, su capacidad para trabajar a altas potencias y su amplio rango de sintonización. El láser de Yb emite principalmente en un esquema de cuatro niveles alrededor de 1030 nm donde su aplicación principal es en el procesamiento de materiales. Este láser también puede funcionar en esquema de tres niveles con emisión alrededor de 980 nm, con lo cual se abre una nueva ventana de aplicaciones por ejemplo, en telecomunicaciones como dispositivo de bombeo para amplificadores de fibra dopada con Er, sin embargo, por las dificultades que se presentan debido a la competencia entre señales esta emisión ha sido menos estudiada. En este trabajo se propone un nuevo esquema para láser de fibra dopada con ión Yb a tres niveles. En este esquema se utiliza el efecto de interferencia multi-modo para filtrar la señal de cuatro niveles y con esto ayudar a la amplificación de la señal deseada. Otra manera de propiciar la generación del láser de fibra de Yb a 980 nm es mediante rejillas de Bragg. Las rejillas funcionan como resonadores ópticos para longitudes de onda específicas. En este trabajo se realiza el diseño de rejillas aperiódicas especiales para láseres de fibra dopada con Yb3+ a 3 niveles. Los resultados muestran alta reflectividad (mayor a 95%) para un rango de 10 nm a la longitud de onda deseada (de 975 a 985 nm), mientras que la transmisión es alta para las demás longitudes de onda. Además se propone un esquema para la aplicación de estas rejillas en un láser de fibra

Validación experimental de un método analítico para el monitoreo de movimientos de tierra en masa mediante sensores de fibra óptica

In this article, we present the implementation of a system for mass ground motion monitoringconsisting of a soil profile prototype, a photonic sensor network based on Bragg gratings, andan interrogation system. The soil prototype was reproduced using polymeric materials representingthe soil layers generally involved in landslide events. The sensor network consisted of inclinometerscomposed of cylindrical fiberglass rods instrumented with photonic sensors based on Bragg gratings,evenly distributed over the soil prototype. The interrogation system itself was composed ofan interrogator device used to capture the information yielded by the sensors in the form of Braggwavelength deviations, whose values were subsequently related to the deformations of the inclinometersby means of a signal processing algorithm, to yield motion detection results. The experimentalresults show that the implemented analytical algorithm can generate a vector indicating the directionof an eventual mass ground motion from the measurement of deformations in the implementedoptical inclinometers with an average error of 3°. According to the low error levels obtained, it isdemonstrated that the proposed photonic sensor network is a promising tool for landslide monitoringoriented to the reduction of the socioeconomic effects caused by natural disasters.En este trabajo se presenta la implementación de un sistema para el monitoreo de movimientosde tierra en masa conformado por un prototipo de perfil del suelo, una red de sensores fotónicos basados enrejillas de Bragg y un sistema de interrogación. El prototipo del suelo fue reproducido mediante materialespoliméricos que representan las capas del suelo, generalmente involucradas en eventos de deslizamientos de tierra. La red de sensores fue conformada por inclinómetros compuestos por barras cilíndricas de fibra de vidrio instrumentadas con sensores fotónicos basados en rejillas de Bragg, distribuidos de forma uniforme sobre el prototipo del suelo. El sistema de interrogación se compuso en sí mismo por un dispositivo interrogador empleado para capturar la información arrojada por los sensores en forma de desviaciones de la longitud de onda de Bragg, cuyos valores fueron relacionados posteriormente con las deformaciones de los inclinómetros mediante un algoritmo de procesamiento de señales, para arrojar resultados de la detección de movimientos.Los resultados experimentales muestran que el algoritmo analítico implementado puede generar un vector que indica la dirección de un eventual movimiento de tierra en masa a partir de la medida de deformaciones en los inclinómetros ópticos implementados con un error promedio de 3°. De acuerdo con los bajos niveles de error obtenidos, se demuestra que la propuesta de red de sensores fotónicos es una herramienta prometedora para el monitoreo de deslizamientos de tierra orientado a la disminución de los efectos socioeconómicos que causan los desastres naturales