Estimación del ancho de banda de fibras ópticas a partir del diagrama de radiació

Muriel Fernández, Miguel Ángel

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

APLICACION DE LA INlERFEROMElRIA MACH-ZEHNDER
A LA CARACTERIZACION DE FIBRAS OPlICAS
J.M. Cuadrado y E. Bernabeu
Departamento de Optica
Facultad de Ciencias Físicas
Universidad Complutense de Madrid.
La interferometría Mach-Zehnder se utiliza habitualmente
en la evaluación de calidad de sistemas ópticos, mediante el
estudio de las figuras interferenciales ligadas con las
modificaciones del frente de onda producidas por los sistemas
en estudio. Igualmente, todo dispositivo o medio óptico que
introduzca variaciones de fase son susceptibles de ser
caracterizados por esta técnica.
El próposito de esta comunicación es presentar unos
resultados experimentales previos obtenidos con un interferómetro
Mach-Zehnder utilizando mosaicos y cables de fibra óptica.
De estos resultados se infiere el
dispositivos microinterferométricos tipo
que se adelanta un prediseño.
interés de desarrollar
Mach-Zehnder, de los
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ESTIMACION DEL ANCHO DE BANDA DE FIBRAS OPTICAS A PARTIR
DEL DIAGRAMA DE RADIACION.
M.A. MURIEL
Opto. ELECTRONICA CUANTICA
E.T.S.I. TE[ECOMUNICACION
Ciudad Universitaria
28040-MADRID
RESUMEN
El parámetro fundamental de la f í bpunto ~e vista de las comunicaciones 1 ra óptica, desde el
La medlda de este ancho d b d ' es el ancho de banda
dSitadun instrumento oPtoe~ec~~Ó~i~os com~le~a ya que se nec~-or e datos. so f t s t t ca de y un procesa
. Uno de los inconvenientes es 1 .con lmpulsos luminosos mu a necesldad de trabajar
mas de modulación y recep~i~str~~hos, con todos los proble-bra. n. ro es la longitud de la fi-
En esta comunicación s t·timar el ancho de banda de ue es .udla,la.posibilidad de es-
gram~ de radiación a la sali~a ;lbra o~tlca a partir del dia
reallza tanto para fibras mo a ~ a flbra. Este análisis se
c~so~,coherente e incoherent;om~ o co~o mUltim?dO, para los
dlaclon solo necesita una lo .. a medlda_del dlsgrama de ra-
fuente luminosa de intensida~gltud pequena.de :ibra y una
ratando la caracterización de f~n~{~~!~, slmpllficando y aba
.!!iTRODUCCHlN
6 . La máxima longitud entr .d~tlcas viene determinada porel~~petl~ores de comunicaciones
Ciouna fibra óptica, desde el parame~ros fundamentales
nes, Son la atenuación y elP~~~~o d~e V~!~~ade las comunic~
dos 1 Centrándose ya en el an h .
tempo hanl sido desarrollados p~r~ ~: ba~d~, diferen~es méto-di ra de las fibras'. , .me 1 a de la dlspersión
seS~:~sión: intramodal ~p{~~:~~o~:slcame~te ha~,do~ tipos de
Cidad ~ a la dependencia con la lo~g.r ~l~perslon lntramodal
de ma e.grupo de un modo dado 1 ~ . e onda de la velo-
en fi~erlal y de guiaonda; sie~d; se d~vlde ~~ la dispersión
POr Otras monomodo. También se 11 la d~spers~~n encontrada
rentesra parte la dispersión int amadd~sperslon cromática.
~imOdo V~locidades de grupo de l~;mo ~ s~ debe a las dife-
Orma difas dispersiones intramodalmo OSt e las fibras mul-
erente, sin embargo ambos e~e~~o~rmoddal se miden depue en observarse
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por técnicas en el dominio del tiempo o de la frecuencia.
La preferencia por una técnica u otra depende de la
instrumentación disponible. Las técnicas en el dominio del
tiempo requieren medios que generen y detecten pulsos es-
trechos además del computador especializado en calcular la
transformada de Fourier. Las técnicas en el dominio de la
frecuencia necesitan un generador de señal que sea sintoni-
zable desde dc hasta el rango de los GHz para modular un la-
ser de inyección o un led, o un modulador óptico que cubra
e 1 m ismo ran go es pe e t ral.
. Todas estas técnicas necesitan tramos muy largos de
flbra. Se puede incrementar artificialmente la longitud de
dicha fibra mediante espejos situados en los extremos de la
fibra (shuttle pulse) o haciendo recircular el pulso por la
fibra mediante un deflector (circulating-pulse measurement),
pero las fibras son muy largas y los ajustes delicados.
También existen métodos interferométricos para la res-
puesta al impulso temporal de muestras cortas para fibras
multimodo y monomodo. Se coloca la fibra test en un brazo de
un interferómetro Mach-Zehnder, excitado por un laser sinto-
nizable y el diagrma de interferencia se graba en un especto
grama; la respuesta al impulso temporal se obtiene a través-
de una reconstrucción holográfica.
. Como contraprtida a estas costosas técnicas se puede
e~!lmar el an~ho de la fibra a partir del diagrama de radia-
clon 3 la sallda de dicha fibra.
METO DOS
Se utilizan fuentes de radiación constante sintoniza-
bles, junto con tramos cortos (algún metro) de la fibra a
caracterizar. No es necesario ningún tipo de modulación tem
poral ni de receptores rápidos. Todo esto significa una sim
plificación, además del abaratamiento del proceso de medida.
Las medidas obtenidas dependen de la uniformidad de la
variación del índice de refracción a lo largo de la dirección
de propagación.
El diagrama de radiación de salida se puede subdividir
en tres zonas de trabajo: justo a la salida de la fibra, cam
po cercano y campo lejano; siendo este último el más emplea~
do.
A continuación se muestran los diferentes casos según
los tipos de fibra y de fuente lumino~a.
1) Fibras multimodo
1.a) E~citació~ i~coherente: Se basa en una teoría de óp-
tlca geometrlca que predice la dispersión temporal
suponiendo ~istribución modal uniforme y acoplo fuer
te de ~odos .. Los tiempos de retardo de cada grupo -
se estlman lntegrando la distribución de la potencia
de salida en campo lejano, cuando se excitan todos
los modos por igual, con una fuente lambertiana.
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1.b) Excitación coherente: Se fundamenta en el estudio
de la formación del speckle (moteado laser). Concr~
tamente3,4,5 se mide la función de correlación de
frecuencia de los diagramas de speckle generado ju~
to a la salida de la fibra. Si se conoce la anchura
de banda de la fibra nos puede servir para medir la
anchura espectral de la fuente luminosa. La varia-
ción de la frecuencia luminosa (necesaria para efec
tuar la correlación) se logra variando la corriente
de polarización de un laser de inyección.
2) Fi bras Monomodo
En este caso solo se utiliza radiación monocromática.
La dispersión de guiaonda puede deducirse a partir de la va-
riación del tamaño del spot (radiación en campo lejano) con
la longitud de onda6,7,8. La medida de este spot (también
llamado de Pettermann) puede realizarse integrando la radia-
ción en el plano de Franhoffer o mediante técnicas de pro-
cesamiento óptic09,10,11 (utilizando máscaras con diferentes
funciones de transferencia especiales). La vqriación espec-
tral de este spot sirve también para calcular12 la longitud
de onda de corte del modo de la fibra.
Otra posibilidad es deducir la variación del lndice
de refracción, utilizando la radiación de campo cercano, Y
a partir de esta inferir el ancho de banda.
REFERENCIAS
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Press, 1985.
2.- Frende, Appl. Opt., ~, 4209 (1984).
3.- Frende, Ap p l . Opt., ª, 3319 (1983).
4.- Frende, ECOC 84, 216.
5.- r~oslehi, Goodman and Rawson, Appl.Opt., ª, 995 (1983).
6.- Petermann, Elect. Lett., 12., 712 (1982).
7.- Sansonetti, Elect.Lett.,~, 647 (1982).
8.- Pask, Elect.Lett., ~, 144 (1984).
9.- Caponi, Coppa, Di Vita and Rossi, Elect.Lett.,~,56(1985).
10.- Di Vita, Coppa and Rossi, ECOC 84, 48.
11.- Stewart, Rees and Reid, ECOC 84, 122.
12.- Campos, Srivastava and Roversi, J. LightWave Tech.,LT-2,
334 (1984).
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