UNIVERSIDAD DE VALLADOLID
Departamento de Teoría de la Señal e Ingeniería Telemática Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal
Amplificadores de fibra óptica dopada con Erbio e Iterbio
(EDFAs y YEDFAs)
U N I V E R S I D A D D E V A L L A D O L I D
Amplificadores de fibra óptica dopada con Erbio e Iterbio (EDFAs y YEDFAs)
P. MARTÍN RAMOS Ingeniero de Telecomunicación Departamento de Teoría de la Señal e Ingeniería Telemática ETS de Ingenieros de Telecomunicación Universidad de Valladolid Valladolid, España J. MARTÍN GIL Profesor Titular de Universidad Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal ETS de Ingenierías Agrarias Universidad de Valladolid Palencia, España P. CHAMORRO POSADA Profesor Titular de Universidad Departamento de Teoría de la Señal e Ingeniería Telemática ETS de Ingenieros de Telecomunicación Universidad de Valladolid Valladolid, España
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ÍNDICE AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA DOPADA CON ERBIO E ITERBIO (EDFAs Y YEDFAs) 1. AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA
1.1. Introducción histórica 1.2. Tipos de amplificadores
2. AMPLIFICADORES DE FIBRA DOPADA CON ERBIO (EDFAs) O CO-DOPADA CON
ERBIO E ITERBIO (YEDFAs) 2.1. Esquemas básicos y mecanismos de bombeo 2.2. Características de los amplificadores EDFA 2.3. Configuraciones 2.4. Evaluación de un EDFA 2.5. Evolución de los sistemas de transmisión óptica con EDFAs:
Solitones y sistemas DWDM. El mercado de los EDFAs
3. FABRICACIÓN DE FIBRA ÓPTICA 3.1. Tipos de fibra 3.2. Procesos de fabricación
3.2.1. Fabricación de la preforma 3.2.2. Estirado de la preforma y devanado en carrete 3.2.3. Pruebas y mediciones
4. NUEVOS MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE EDFAs y YEDFAs 4.1. Problemas que afectan a los materiales para fabricación de EDFAs 4.2. Soluciones posibles
5. METODOLOGÍA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE NUEVOS COMPLEJOS DE
ERBIO E ITERBIO COMO DOPANTES 5.1. Metodología para la elucidación estructural por difracción de rayos X. 5.2. Metodología para la caracterización de propiedades espectroscópicas. 5.3. Metodología para la caracterización de propiedades térmicas. 5.4. Metodología para la caracterización de propiedades fotoluminiscentes.
6. ENSAYOS DE INTRODUCCIÓN DE IONES ERBIO (E ITERBIO) EN LAS CAPAS
SUPERFICIALES DE LOS SUSTRATOS VÍTREOS 7. ALTERNATIVAS A LA SÍLICE VÍTREA COMO HUÉSPED DE LOS NUEVOS
MATERIALES DOPANTES: CONSIDERACIONES SOBRE LA POSIBILIDAD DE UTILIZAR VIDRIOS FLUORADOS TIPO ZBLAN Y MATERIALES PLÁSTICOS PERFLUORADOS.
8. PREVISIONES PARA LOS NUEVOS MATERIALES EN SU APLICACIÓN A EDFAS Y
YEDFAS.
9. BIBLIOGRAFÍA
25
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24
29
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2
AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA DOPADA CON ERBIO E ITERBIO 1. AMPLIFICADORES DE FIBRA ÓPTICA 1.1. Introducción histórica El fenómeno físico responsable de la amplificación es la emisión estimulada, que fue introducida por Albert Einstein en 1917. A diferencia de lo que ocurre con la emisión espontánea, que se reparte por igual en todas las direcciones del espacio, la emisión estimulada solamente tiene lugar en la misma dirección y sentido del haz de luz estimulador. Además, los fotones emitidos por emisión estimulada tienen las mismas características que los fotones estimuladores, lo que los hace indistinguibles de éstos. Por ello, un haz de luz puede amplificarse, al pasar por un medio material en el que se provoquen más emisiones estimuladas que absorciones. Para ello, es preciso excitar a los átomos que componen el medio material, mediante lo que se llama energía de bombeo, parte de la cual se transfiere al haz de luz que se amplifica. Si uno de tales medios se encierra en una cavidad formada por dos superficies reflectantes enfrentadas, se puede producir un haz de luz láser, originado por el fenómeno de amplificación de la fluorescencia emitida por los átomos excitados, cuando ésta pasa múltiples veces por el medio amplificador [1]. La realización práctica de estas ideas no llegó inmediatamente, pues la tecnología todavía no estaba preparada y además hubo que medir las energías y vidas medias de los niveles de muchos átomos y moléculas para encontrar aquellos que cumplían las condiciones necesarias para obtener amplificación. Hacia 1940 la información obtenida sobre estos parámetros era suficiente. En cuanto a las dificultades tecnológicas, éstas crecían al disminuir la longitud de onda de la radiación láser, debido al aumento de la proporción de emisión espontánea frente a la de emisión estimulada. Por otra parte, durante la segunda guerra mundial se dedicó una atención muy especial a las microondas, por motivos militares. Todo esto llevó a la longitud de onda de operación del primer amplificador de ondas electromagnéticas al dominio de las microondas. Así apareció, en 1954, el máser (acrónimo inglés de amplificación de microondas mediante emisión estimulada de radiación) que había sido desarrollado por Charles Townes y sus colaboradores. En 1958, Charles Townes y Arthur Schawlow consideraron que podía conseguirse la extensión de este dispositivo a zonas del espectro visible e infrarrojo, a pesar de las dificultades añadidas que aparecía en esta zona del espectro. Esto motivó el comienzo de las investigaciones, por parte de varios laboratorios, en lo que primero se llamó máser óptico y después láser (amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación). El primer láser apareció en el verano de 1960 y fue desarrollado por Theodore Maiman, utilizando una barra de rubí bombeada mediante una lámpara pulsante. En 1961 apareció el primer láser de gas, el láser de helio-neón, que emitía menos potencia pero lo hacía en régimen continúo. Durante el resto de los años sesenta los investigadores probaron los más variados métodos para obtener acción láser y consiguieron desarrollar la mayor parte de los tipos de láseres que conocemos, aunque éstos necesitaron de un perfeccionamiento posterior. Por ejemplo, en 1962 se consiguió poner en funcionamiento el primer láser de semiconductor (aunque éste trabajaba a bajas temperaturas), en 1964 se obtuvieron los primeros resultados de amplificación en una fibra óptica dopada con neodimio y en 1965 en una fibra dopada con erbio (aunque el bombeo se hacía con una lámpara que rodeaba a la fibra y era muy poco eficiente). En definitiva, la tecnología del láser permitió disponer de fuentes de alta intensidad, con divergencias del haz inferiores al milirradián y muy monocromáticas. Si a esto añadimos el desarrollo que experimentaron los detectores
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de estado sólido, es fácil de comprender que en los años sesenta se emprendiese el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas, basados en láseres trabajando en el espectro visible y propagándose en la atmósfera. ¿Pero qué había sido de las fibras ópticas que podían proporcionar otra alternativa? En 1950, en Estados Unidos, se consiguió la transmisión de una imagen a través de un haz de fibras ópticas. No obstante su uso práctico no llegó hasta 1953, cuando se consiguió fabricar fibras ópticas con recubrimiento. Esto originó una importante mejora en las propiedades de transmisión de las fibras ópticas y permitió que en los haces de fibras éstas pudiesen estar en contacto, con la consiguiente reducción del grosor del haz. Durante los años que siguieron hubo un considerable desarrollo de los endoscopios de fibra óptica para aplicaciones médicas y, hasta 1970, ésta fue su principal aplicación. El primer estudio detallado sobre la posibilidad de uso de fibras ópticas en comunicaciones fue hecho en Inglaterra, en 1966, por Charles Kao (premio Nobel de Física en 2009) y sus colaboradores, que sentaron las bases de las comunicaciones por fibra óptica. No obstante, en aquellos tiempos las mejores fibras ópticas originaban atenuaciones del orden de 1000 dB/km, mientras que en un día claro la atenuación atmosférica era del orden de 1 dB/km. Por ello se consideró que las comunicaciones por fibra óptica no serían prácticas a no ser que se consiguiesen atenuaciones de 20 dB/km. Ello permitiría la transmisión de señales a distancias de 2 km (espaciado habitual de los repetidores en comunicaciones eléctricas) con una reducción de potencia de 40dB, que se consideraba podría ser aceptable. Por el momento quedaba la propagación en atmósfera como el único medio real para transmitir información por vía óptica. El gran cambio llegó en 1970, cuando Corning Glass anunció la obtención de una fibra óptica con una atenuación de 20 dB/km para la longitud de onda de 633 nm, correspondiente al láser de helio-neón. Además, en el mismo año se consiguió hacer funcionar un láser de semiconductor, en régimen continuo y a temperatura ambiente. A partir de aquel momento se inició una carrera, en los laboratorios más importantes, para tratar de minimizar la atenuación. Esto se llevó a cabo por dos caminos: uno, perfeccionando los vidrios y los métodos de fabricación de fibras ópticas; y otro, desarrollando láseres de semiconductor que pudiesen emitir en zonas del espectro infrarrojo, donde la atenuación de los vidrios era menor. En 1973 se consiguió una atenuación de 2 dB/km en 850 nm (primera ventana de comunicaciones ópticas), en 1976 la atenuación bajó a 0.5 dB/km en 1300 nm (segunda ventana) y en 1979 se llegó a 0.2 dB/km en 1550 nm (tercera ventana), que se redujo en 1982 a 0.15 dB/km. Esto significaba que la luz podía propagarse en el interior de una fibra óptica hasta distancias del orden de los cien kilómetros, sin necesidad de repetidores, frente a la corta distancia necesaria en comunicaciones eléctricas.
Debido a estos progresos, en la década de los ochenta se llevó a cabo, de forma masiva, la instalación de fibra óptica para comunicaciones. Primero se usaron fibras multimodo de step index o de salto de índice, luego se desarrollaron fibras multimodo graded index o de gradiente de índice (adecuada para distancias cortas, como por ejemplo redes LAN o sistemas de videovigilancia) y finalmente, fibras monomodo (diseñadas para sistemas de comunicaciones ópticas de larga distancia y fáciles de manejar y conectar, propiedades que las hacen deseables en el mercado, tanto las LAN como WAN).
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- Amplificadores de difusión Raman estimulada. Se basan en una interacción no lineal entre la señal óptica y la señal de bombeo de alta potencia (con lo que la fibra convencional ya instalada puede ser usada como medio con ganancia para la amplificación). Precisan unos pocos km de fibra, potencia de bombeo de algunos vatios y la anchura de banda del espectro de amplificación es superior a 20 nm.
En estos amplificadores, la longitud de onda de amplificación queda fijada por la longitud de onda de bombeo y cambia con ella y con las propiedades del material del que está hecha la fibra. El pequeñísimo ancho de banda de los amplificadores basados en efecto Brillouin y la considerable potencia de bombeo necesaria en los amplificadores basados en efecto Raman resultan ser inconvenientes importantes. Amplificadores ópticos basados en fibras activas. En ellos, la acción láser se obtiene por emisión estimulada, correspondiente a la transición entre dos niveles de un ión dado de los elementos lantánidos. Las longitudes de onda de bombeo y de amplificación quedan fijadas por la estructura de niveles de dichos iones: el de Er3+ presenta ganancia en la región de tercera ventana y el de Pr3+ presenta ganancia en segunda ventana. La gran ventaja de los amplificadores ópticos basados en fibras activas es que son dispositivos todo-fibra, con lo que se eliminan los problemas de los SOAs u OSAs: no hay que alinear fibras, no dependen de la polarización y no existe cruce de canales. La longitud de fibra amplificadora necesaria es de unas decenas de metros y la potencia de bombeo típica es de varias decenas o centenas de mW, dependiendo del ión dopante. Los mejores resultados se han conseguido con el de erbio en fibra de sílice (EDFA o Erbium Doped Fiber Amplifier) para la tercera ventana, el de praseodimio en fibra de ZBLAN para la segunda ventana y el de mezcla de tulio y erbio en fibra de ZBLAN para la primera ventana. Comparación entre amplificadores:
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nos en (i) bado entre el A
plificadores,términos de
plificadores odo shot, la aproduciéndoerada.
de batido ena salida del . El término a.
enerado a la
PASE = 2
el factor de eda B0) el an
óptica de ruid
or, se podríruido cuánticalidad es quinterferenciantes: si llegmezcla en
a) o ligeramrecibida no
mino en trario) y que
do ya no sonatido entre laASE y el prop
la varianzaebidos a ruid
obtenemos, aparición de ose un batid
tre señal y Aamplificadosp-sp pued
a salida de u
2(G-1)nsp hν
emisión espocho de band
do debida a
a pensar quco debido aue se trata das que se prga señal a el detector
mente difereo es simplem
e da lugar an sólo los dea señal y el Apio ruido cuá
a de la intedo shot y ruid
además denuevas frec
do que repe
ASE (sig-spor (van con Ge reducirse
un amplificad
. ∆νop
ontánea, G eda óptico de
l ASE se pu
ue el único a la potenciae un fenómeroducen al huna determcon otra se
ente (deteccmente P1+
donde a un batidoe ruido cuánASE (ii) batántico.
ensidad recido térmico:
e un aumencuencias óp
ercutirá en n
p) y entre ASG2), incluso usando filtr
dor EDFA se
es la ganancl amplificado
ede escribir
término quea de emisióneno más comhacer interfeminada longeñal de longción heterodP2 sino la
θ es el desfentre las sentico y ruidoido entre AS
bida en el
nto en la popticas, que vnuevas oscil
SE y ASE (spor encima
ros ópticos q
e puede calc
cia del amplor.
como:
e debería sn espontánemplejo y tienerir dos ondaitud de ond
gitud de onddina) (campresultante d
fase entre loeñales. Por o térmico sinSE y el prop
detector só
otencia, y pvan a juntarsaciones de
sp-sp) son lode los ruido
que limiten s
cular como:
ificador y ∆ν
er ea ne as da da po de
os lo
no pio
ólo
or se la
os os su
νop
Fig Parfigu
Trafigu
En ya 980efetrabdB.
Pol La en obs Lasbirrpola Parestecircelíppola
gura de ruid
ra cuantificaura de ruido,
abajando conura de ruido,
el mejor de que se com
0 nm la figuctivo, esto ebajando a m. Por lo tanto
larización e
ganancia de1993, M.G
servado que
s fibras perefringencia arización pu
ra tramos coe caso, los
culares o elípptica. De cuaarizador que
do:
ar la pérdida, que se defi
n las expres, esto es, la
los casos lamporta como
ra de ruido es, nsp tiend
muy altas poto podemos c
en los EDFA
e un EDFA . Taylor ind el funciona
erfectas no residual se
ueden variar
ortos de fibrs modos prpticos; que calquier modoe se compor
a de SNR qine como:
siones utilizapérdida en S
a figura de ro un láser dees bastantee a la unidatencias de bconocer cuá
A:
se considerdicó que enmiento depe
existen. Lintroduce da lo largo d
ra se suponeropios (eigecorrespondeo, debemos rta como un
que se prod
adas anterioSNR en el a
ruido es de 3e 3 niveles. e menor, ya ad. Tambiénbombeo por nto vale nsp:
raba indepen un enlace endía del est
Las fibras murante el proe la fibra.
e que la birrnmodes) de
en a una fibrtener claro retardador h
duce en un
ormente, se mplificador e
3 dB, y en ESi se utilizaque el esqu mejora la fel mismo mo: NF/2.
ndiente de lde 3100 k
tado de pola
monomodo oceso de fa
refringencia e polarizacira con birrefque una fibr
heterogéneo
amplificado
puede demes:
EDFAs es baan láseres duema de bomfigura de ruidotivo. Valore
la polarizacikm con 69 arización de
son birrefrbricación y
residual es ón pueden ringencia linra torcida eso [4].
r se utiliza
mostrar que
astante mayde bombeo dmbeo es mádo en láserees típicos: 4
ión hasta quEDFA, habla señal.
ringentes. Llos modos d
uniforme. Eser lineale
neal, circulars un elemen
la
la
or de ás es -8
ue bía
La de
En es, r o to
La
La un mis Es de exe
- - -
-
A pbid155venestestasobmá Sum
gran ventaj
auténtica grancho de ba
smo tiempo u
precisamenmultiplexac
ento de múlt
acumulacaparición inhomogemanera)no se pudegrada l
principios dedireccional d50 nm (tercntana). Posttrecha, carablecimiento
bre enlaces s adelante,
mario de ca
Frecnm)nece
Baja Gan Baja Máx Gan Vari Lon
para Núm Lon Ruid
ja:
ran ventaja anda óptico un número r
nte la existención (sin elloiples compli
ción de la disde fenómen
eneidad de l
ueden poneras propieda
e los 90 comde banda a
cera ventanateriormente, racterizado o de comunpunto a punen el aparta
aracterística
cuencia de o). Para el fuesarios otrosa figura de runancia entre a sensibilidaxima potencinancia interniación de la gitud de fibra los de banmero de lásegitud de onddo predomin
de los ampsuficientem
relativament
ncia de los Eos no sería caciones. E
spersión cronos no lineaa ganancia
r filtros óptiades del amp
menzó a utilincha, realiza) y el otro
a mediadopor una sicaciones binto de gran
ado 2.5.
as típicas d
operación: buncionamiens dopantes. uido (típicam15-45 dB
ad al estado ia de salida:
na: 25 - 50 dganancia: +ra dopada: 1da L
eres de bomda de bombenante: ASE
Bandas d
lificadores ómente grandete elevado d
EDFA lo queviable hace
ntre ellas po
omática (necles y especí(cada longit
cos tan fácplificador.
zarse lo quezando una deo sentido deos de los 9separación idireccionalelongitud. La
de los EDFA
bandas C y Lnto en band
mente entre
de polarizac 14 - 25 dBmB /- 0,5 dB 10 - 60 m pa
beo: 1 - 6 eo: 980 nm o
e transmisió
ópticos es qe como parae longitudes
e ha catapuer sistemas odemos citar
cesidad de coíficamente etud de onda
cilmente, lo
e se conocee las comune transmisió0 se desarreducida e
es 2x2 y 4x4a situación a
As comercia
L (aproximada S (por d
3 y 6 dB)
ción de la luzm
ara EDFAs d
o 1480 nm
ón óptica
ue su ganaa introducir ys de onda: W
ultado este nWDM), aun
r:
ompensarlan sistemas W se amplifica
que aumen
e como transnicaciones eón a 1310 rolló el WD
entre canale4 a 2,5 Gbitactual apare
ales:
damente dedebajo de 1
z de entrada
de banda C
ncia preseny amplificar
WDM.
nuevo métodnque no es
). WDM a de diferen
nta el ruido
smisión WDn la región dnm (segund
DM de bandes y por t/s y 1550 nece expuest
e 1530 a 160480 nm) so
a
y 50 - 300
ta al
do stá
te
y
DM de da da el m
ta,
05 on
m
2.3
Con
Con
. Configura
nfiguracion
nfiguración
aciones
nes general
n detallada d
les:
de un EDFAA tamaño coompacto (Sumitomo Elecctric Industrie
es)
Esp
pecificacion
Especificacio
Especifica
nes:
ones de un ED
aciones de un
DFA banda C (
n DFA AGC de
(control analó
e alta velocida
gico), de Sum
ad, de Sumitom
mitomo Electric
mo Electric In
c Industries
dustries
2.4 La de carcarcomamam VarUnofasecuaASconcon Un tiemconsigu
Se altade
. Evaluació
evaluación dentrada y
racterizaciónracterizaciónmo se ha dplificada (Aplificador y p
rios métodoo de los mée. También
al es un métE sea medid
n la extinciónn conmutado
método mumpo como snvencional duiente) es el
utilizan tresa y fácil paraalta potencia
ón de un ED
de un EDFApotencia de
n de un EDn. Una de ladicho en epASE). La ASpuede deter
os para solutodos discrimexiste una ttodo atractivda directamn en el domiores acústico
uy sencillo dseñal de en
de fibra ópticl descrito en
formas de sa medir, (1a)a (1b) y puls
DFA
A requiere me bombeo dFA es a ve
as dificultadígrafes anteSE se sumriorar la prec
cionar este mina la señatécnica conovo para medente. Existeinio del tiemo-ópticos.
de caracterizntrada, y emca (véase s
n 2004 por C
señal de ent), pulsos corsos largos co
medidas de ladiferentes. Eeces complies de la ca
eriores, la pma con la cisión de las
problema hal de ruido mocida como edir ganancia e, asimismo,
mpo, la cual u
zar un EDFmpleando eq
istema expeCamas-Anzu
trada: pulsosrtos colocadon frecuenci
a ganancia pEn la literatcada, existi
aracterizaciópresencia deseñal amplmedidas de
han sido promediante unextinción enespectral p
, una versióutiliza un lás
FA utilizandouipamiento
erimental eseto et al [5].
s cortos de pos sobre unia de repetic
para un rangtura encontrendo variosn de un ame la emisiónificada en
e la amplifica
opuestos enna detecciónn el dominio uesto que pn modificad
ser sintoniza
o pulsos encomún de u
squematizad
potencia resa señal de o
ción muy baj
go de señaleramos que s métodos dmplificador en espontánela salida d
ación.
n la literaturn sensible a del tiempo,
permite que a relacionad
able modulad
n función dun laboratoro en la figu
spectivamenonda continua (1c).
es la
de es, ea del
ra. la la la
da do
del rio ra
te ua
Losbajaondaltade
s pulsos cortas, los pulsda continua as potenciasbajas poten
Comportde 150 μW
tos de 150 nsos cortos d
son útiles ps, y con los pcias, como l
tamiento de loW, potencia d
ns dan informde baja potepara medir lapulsos largola amplificac
os pulsos largoe bombeo de
mación acerencia de 15a amplificac
os de 5 ms pción de seña
os al pasar a t10 mW y una
rca de la am0 ns coloca
ción de señapodemos meal de altas po
través de un Efrecuencia de
plificación pados sobre ales de ondaedir la ampliotencias.
EDFA. Potence repetición de
para potenciauna señal da continua dificación tan
ia de entrada e 10 Hz.
as de de to
Despar
El e
Los
sde hace unra la caracte
esquema de
s resultados
nos años, seerización de
el sistema ex
obtenibles s
Ganancia
e viene come los EDFA
xperimental e
son:
a frente a seña
mercializandoen el labora
es el siguien
al para varias
o por OptoSatorio [6].
nte:
potencias de
ci un equipo
bombas
o instrumenttal
Ganan(G
Potenc
Potenciaacoplam
ncia frente a pGradiente de ga
ia ASE frente
a de salida iento de salid
potencia de boanancia = 5.5
a potencia se
frente a poa a una pérdid
omba para var6dB/mW, Efic
eñal para vario
otencia de bda intra-cavida
rios niveles deciencia de gan
os valores de
bombeo paraad de -12 dB
e señal de entnania 2dB/mW
potencia de b
a diversos p
trada W)
bomba
porcentajes dde
OtrETSasí conde modon
ro sistema sS – EDFA T
como las nexiones de
operación, dular tambiénde sea pos
sencillo paraTraining Sys
característentrada y stales como
én facilita eible.
Ben
a la realizacitem”, diseñaicas de tal
salida adecuo operacionel estudio de
nchmark ETS
ón de práctado para moles bloquesadas para ses co- y co
e las caracte
S – EDFA Tra
icas sobre Eostrar los blos. Todos loser configuraontra-direccerísticas de
aining Syste
EDFAs es eoques de un
os bloques adas en difecionales. Es
los bloques
em
el “Benchman EDFA típicdisponen drentes modote dispositivs individuale
ark co de os vo es
24
2.5. Evolución de los sistemas de transmisión óptica con EDFA: solitones y sistemas DWDM. El mercado de los EDFAs Como se ha comentado en la introducción histórica, los amplificadores de fibra óptica (y en particular los de fibra dopada con lantánidos) se desarrollaron para tratar de sustituir los repetidores eléctricos por repetidores ópticos en las redes de comunicaciones por fibra óptica. En un repetidor se introduce la señal que se ha debilitado, debido a la atenuación experimentada en su propagación por la red de fibra, para volver a recuperar la potencia que tenía al comienzo del recorrido. Por tanto, el amplificador opera en régimen de baja señal, en el cual se consigue la ganancia suficiente (típicamente entre 30 y 40 dB) para que la señal amplificada pueda seguir propagándose a lo largo de alrededor de medio centenar de kilómetros, antes de necesitar otro repetidor. Estos repetidores, que son transparentes al tipo de codificación, se usan tanto en redes digitales (en telefonía, transmisión de datos, transmisión de vídeo digital, etc.) como en redes analógicas (fundamentalmente para transmisión de señales de audio y vídeo analógicos). Su uso, de gran utilidad en comunicaciones a larga distancia, es vital en el caso de cables submarinos, debido a su simplicidad y buenas prestaciones. Para ilustrar los resultados que se obtienen, cuando se utilizan amplificadores de fibra dopada con tierras raras, se dan a continuación dos ejemplos. El primero se refiere a un experimento de laboratorio. Utilizando varios carretes con fibra óptica enrollada, unidos por amplificadores de erbio, se ha llegado a conseguir la propagación de una señal de 2.5 Gb/s a lo largo de 21000 km. El segundo ejemplo se refiere a pruebas en una instalación de red de fibra, llevadas a cabo por las empresas AT&T y KDD, que consiguieron propagar una señal de 5 Gb/s, a lo largo de 9000 km, utilizando 274 amplificadores de erbio, situados a una distancia media de 33 km. Estos ejemplos evidencian que los citados amplificadores permiten cubrir perfectamente las distancias necesarias en nuestro planeta. En las redes de fibra, no solamente se necesitan amplificadores ópticos para ser usados como repetidores, sino también para otras finalidades. Por ejemplo, cuando se llega a una ramificación en la red, la potencia en cada rama puede quedar considerablemente reducida. Este problema puede solventarse poniendo un repetidor en cada rama, o bien poniendo un amplificador óptico antes de la ramificación, que eleve la potencia de la señal al nivel necesario para que la potencia después de la ramificación sea suficiente. Es evidente que se ahorran dispositivos utilizando esta última solución. Por otra parte, en los cables submarinos se hace preciso minimizar el número de repetidores (por razones evidentes) lo que puede llevarse a cabo utilizando amplificadores de potencia antes del extremo de entrada de la señal al cable. En concreto, los amplificadores de erbio son capaces de conseguir señales amplificadas de varios vatios de potencia, con la potencia de bombeo adecuada. A estos niveles de potencia hay que tener en cuenta que los efectos no lineales que se producen en las fibras pueden perturbar a las señales que se propagan, por lo que es preciso estudiar cuidadosamente el valor máximo de potencia que cada tipo de fibra permite. Otra ventaja importante de los amplificadores que estamos discutiendo se basa en que la colocación de un amplificador óptico justo antes de un detector de señal, produce un efecto de mejora de la sensibilidad del detector, lo que permite alargar la distancia que va desde éste hasta el último repetidor. En estas condiciones el amplificador óptico actúa como preamplificador del detector. Los preamplificadores ópticos (colocados antes del detector) tienen la ventaja de producir mucho menos ruido que los preamplificadores electrónicos (colocados después del detector) para las altas frecuencias que se utilizan en comunicaciones ópticas.
Comse (amel ela pdistfuede sablos recañovalo En infola t Sol La comdeslinemaquecomdebSe se meen red Mu La mistran
En sistdist(Coprim
mo ilustraciópuede decir
mbos ópticosesquema anpotencia detancia que pnte de alime500 km. Es
bido, el fenópulsos rep
corrido, lo quos se ha hecores inferior
este momeormación, aptransmisión
litones
alternativa dmponentes splazamientoeal. De estantiene a lo le aumenta mpensar lasbajo del umbha llevado ahan obteniddiante pulsolaboratorio real la prop
ultiplexación
alternativa sma fibra sensmisión por
WDM se ditema DWDMtancia, DWDoarse Wavemeros se uti
ón cuantitatir que combs) se puede terior interca
e bombeo dpuede recorentación de ste tipo de meno de dis
presentativosue limita la cho un proges al ps/km·
ento, la únicaparte del recn mediante s
de los solitonespectrales
o de valor a manera seargo del recconsiderable
s pérdidas pbral, es necea cabo muco todavía re
os dispersivola propagac
pagación de
n en longitu
de multiplexñales de disr el número
stinguen típM (Dense WDM de larga elength Divislizan EDFAs
iva de la utiinando un aalargar la dialamos una
desde el exrrer la señal la fuente demontaje es
spersión cros de los difcapacidad dreso importa·nm que son
a alternativacurso a la msolitones.
nes consistes del pulopuesto, que consiguen
corrido (siememente la cpor atenuacesario colocaho trabajo s
esultados esos. Para ilus
ción de señaseñales de
ud de onda
xación en lostintas longitde longitude
Con
icamente cuWavelength distancia, y
ision Multipls mientras q
lidad de lasamplificador istancia sin rfibra dopad
xtremo iniciasin necesit
e bombeo dmuy útil en
mática que pferentes bitsde transmisiante en la ren muy difícile
a para aumemultiplexaci
e en compenso, originaue puede on pulsos (lla
mpre que la pcapacidad dción, que llear amplificad
sobre la teorspectacularestrar esto, seales de 10 G40 Gb/s a d
(WDM)
ongitud de tudes de ones de onda e
ncepto de WD
uatro familiaDivision M
y DWDM melexing). La ue el sistem
dos últimasde potencia
repetidores da con tierra al del recorrar dispositivel amplificadn cables supresentan las del mensón de informeducción dees de mejora
entar la capaión en long
nsar el desplado por laobtenerse gamados solpotencia seade transmisiegarían a ddores ópticoría y tecnoloes, en compae puede dec
Gb/s a lo largistancias de
onda consisda, lo que mempleadas.
DM
s de sistemaMultiplexing),etropolitano)
diferencia ma CWDW no
s aplicacionea con un prhasta unos rara a la qu
rido (bombevos electróndor) pasa a bmarinos. C
as fibras óptiaje se ensamación. A lo la dispersió
ar.
acidad de trgitud de ond
lazamiento qa dispersióracias al efitones) cuyaa superior a ón de infor
disminuir la os a lo largo ogía de solitoaración con cir que se hgo de 1.000
e 4.000 km.
ste en propmultiplica la
as, tres pert, (DWDM d y una al sisprincipal eso los requie
es discutidareamplificad300 km. Si eue se le enveo remoto) icos (como ser del orde
Como es bieicas hace quanchen en o largo de loón, llegando
ransmisión dda (WDM), e
que sufren laón, con ufecto Kerr na anchura sun umbral) mación. Papotencia pdel recorrid
ones, pero nlos obtenidoa conseguid
0.000 km y e
agar por uncapacidad d
tenecientes de ultra largstema CWDs que en lore.
as, or en vía
la la
en en ue el
os a
de es
as un no se lo ra or o.
no os do en
na de
al ga M os
Sisvídede unade de de velo
Es sist
Evo LasGb400segpor La clav
-
-
-
stemas DWDeo bajo dembanda. La
a forma ecomultiplexoretal modo questos canalocidades y f
decir, DWDtema de fibra
olución de sist
s redes DWDit/s (un total0 Gbit/s), la gundo. A drtadoras ópti
revolución dve de tres tip
La capacestable y El ancho completaLa transpmodulaciósimultáne
WDM. La intromanda o apsolución óp
onómica la ces, DWDM cue pueden sles, a distintformatos: SD
M puede mua óptica que
temas de tran
DM futuras s de 200 Gbcapacidad
diferencia deicas viajan p
de los sistepos de tecnoidad que poprecisa conde banda demente duran
parencia de ón y su ha
eamente.
oducción delicaciones mtima consist
capacidad decombina muser amplificata longitud dDH/SONET,
Modelo de t
ultiplexar vae utiliza luz c
smisión óptic
se espera quit/s), ó 40 caequivalenteel sistema por la fibra co
mas DWDMología:
oseen los dion un ancho de la fibra óptnte mucho tilos amplifica
abilidad para
e nuevos semultimedia rete en utilizae transporte
ultitud de canados y transde onda, puIP, ATM, et
trasporte (ban
rias señalescoherente lás
ca y despliegu
ue transportanales OC-1 a unos 90WDM conv
on separacio
M no hubiese
odos láseresde línea espetica (varios Tempo. adores óptica amplificar
ervicios de vequiere una
ar DWDM, qe de las rednales ópticosmitidos simuede transmtc.
nda ancha)
s TDM (Timeser) sobre la
ue comercial a
ten 80 canal192/STM-64.000 volúmevencional, eones inferior
e sido posib
s de emitir luectral muy eTHz), el cua
cos de fibra r de forma
valor añadida gran cantidque permite es existente
os sobre unamultáneamenmitir señales
e División Ma misma fibr
apoyado en los
es OC-48/S de 10 Gbit/enes de encen este cares a 1 nm.
ble sin las c
uz a una longstrecho.
al no ha sido
(EDFA) a launiforme va
do tales comdad de anchaumentar d
es. Por meda misma fibrnte. Cada un
de diferente
ultiplexing, ura.
s mismos [7].
STM-16 de 2/s (un total dciclopedia pso todas la
característica
gitud de ond
aprovechad
as señales darios canale
mo ho de dio ra, no es
un
2,5 de or as
as
da
do
de es
En perhayde máde longParconespconConcienmej LosdemcamDWaltaéxitaum La de mú(de La intrserarqmuestaconcapanidem
los sistemarmiten la amy que utilizarlos amplificas usados deplanaridad dgitudes de ora evitar estncentracionepectrales, rentrolar de fon estos méton longitudesjores perspe
s rápidos avmanda de smbios susta
WDM se estáa velocidad hto alcanzadmento espec
primera gencapacidad
ltiples longitel orden de 1
segunda geroduce protervicio propouitecturas dltiservicio pras mejoras
nvencionalespacidad, cosllos metropomultiplexan a
s DWDM, lomplificación s
r longitudes adores. En eentro de la fde la curva donda puedano se han de
es de alumdes de Bragrma dinámicodos se hans de onda y ectivas que l
vances produservicios de anciales en á expandiendhacia las redo por las s
ctacular en la
neración de de las red
tudes de on6) y la prote
eneración deección de anrcionen ser
de red que erotegidos, tas son enos, la segunste, escalabolitanos se antes de ser
W
os amplificadsimultanea dde onda que
el caso de lofamilia de ade ganancian alcanzar pesarrollado v
minio en el gg o filtros aca la potencn conseguido
parece quela de propag
ucidos en DWalta velocidlas arquitecdo progresivdes metroposoluciones Da capacidad
redes WDMdes SDH/Sda en una m
ección se rea
e redes metrnillo y OADMvicios basa
emplean DWales como Gormes en da generacbilidad y gerealiza de fr conmutada
WDM. Multiplex
dores ópticoe todas las e se encuen
os amplificadamplificadore espectral h
potencias muvarios métodnúcleo de
activos (por cia de salidao buenos re
e, por el momgación de so
WDM en losdad y gran cturas de lavamente desolitanas y de DWDM de ld de las rede
M surgió paraONET, y cmisma fibra.alizaba en la
ropolitanas DMs estáticos,
dos en lonWDM de segGigabit Ether
comparacición de redestión de reforma centraas/enrutadas
xación en long
s juegan unseñales mu
ntren dentro dores dopades dopados ace que las uy diferentesdos de aplan
las fibras ejemplo filtr
a de las distsultados conmento, la alolitones.
s últimos añancho de b
as redes ópsde el núcleacceso. Y t
argo alcances ópticas de
a aliviar el pconsistía sim. El número as capas 2 ó
DWDM dobla permitiendogitud de onunda generrnet, ESCONión con laes posee lied. La conmalizada y las de forma in
gitud de onda
papel impoltiplexadas. del espectroos con erbiocon tierras señales de s, lo que nonamiento: utdopadas, u
ros acústico-intas longitun multiplexaternativa de
os, junto cobanda, estánpticas. Así, o de las redtodo ello proce que han e transporte.
problema demplemente de canales
ó 3.
a el númeroo que los prnda. Adicionación soporN y SDH/SOas redes imitaciones mutación ens longitudesndividual.
a
ortante porquNaturalmen
o de gananco (que son loraras) la fallas diferente
o es deseabltilizando altausando filtro-ópticos) pa
udes de ondación de hase WDM ofrec
on la crecienn provocandla tecnolog
des ópticas dovocado por
permitido u.
l agotamienen combin era pequeñ
o de canalesoveedores dnalmente, lartan interfaceONET. Si bie
SDH/SONEen cuanto
ntre múltiples de onda s
ue te
cia os ta es e. as os ra a.
sta ce
te do ía de el
un
to ar ño
e de as es en ET
a es se
Fingesvennúmquejuntdiná Pap DesespenrCOlos Las
La soluene El m El daltoeurmil kilómisun ampue
almente, lastión dinámintajas signifmero de cane se realiza to con tarjeámica de lon
pel de los E
sde el puntopera que antrutamiento,
O2 asociadassistemas “to
s ventajas e
investigacióuciones comergética de l
mercado de
dominio de lo valor añadros, la fibra ó
euros el kómetro de csmo metraje
mercado plificación óede haberse
as redes ópca de las loficativas resnales es ma
sobre cadatas de interngitudes de
EDFA en los
o de vista mte el incremela conversió mayores quodo óptico”,
inconvenien
ón en los mo EDFA as redes fot
e los EDFA
la tecnologíadido del prodóptica dopadilo. Esta fib
cable óptico de fibra ammillonario.
óptica girabae convertido
pticas de teongitudes dspecto a la ayor y existea canal ópticrfaz de múltonda en el d
s sistemas “
medioambienento futuro dón O/E/O vaue todo el trque conllev
ntes de amb
próximos 1o ROADM
tónicas.
a de fabricacducto. Mientda con erbiobra también
común salmplificadora v
En 2001 sa en torno aen 4 mil mill
ercera genee onda dire
segunda ge una monitoco. Por medtiples velociddominio ópti
“Todo óptic
ntal, el procde los nodosa a necesitaráfico aéreoan procesad
os sistemas
0 años deb, que incre
ción de la fibtras un kilo
o vale un miles mucho
le por alredvale alrededse estimab
a los 3 mil mlones de eur
eración se ectamente egeneración orización dedio de láserdades, es pico de una fo
co” vs “Opt
cesado elécts FTTx y la
ar mucha enactual. La a
do óptico no
s se recogen
be ir en laementen la
bra óptica esde cuarzo c
llón de vecemás cara q
dedor de 20dor de 8 mil a que el
millones de ros.
caracterizanen el domini
de redes. e prestacioneres sintonizaposible realizorma rápida
to-Electróni
trico es no snecesidad d
nergía, con alternativa slineal y EDF
n en el cuadr
a dirección flexibilidad
s importantecuesta alred
es más y llegque la conv
0 euros, mieeuros. Se trsector de euros. Hoy
n por ofreco óptico, coAsimismo, es sofisticadables y filtrozar la gestióy eficiente.
ica”
sostenible: sde equipos demisiones d
sostenible soFAs.
ro siguiente:
de encontr y eficienc
e en razón ddedor de 0,0ga a costar 7vencional. Uentras que rata, pues, daparatos ddía esta cif
er on el
da os, ón
se de de on
:
rar cia
del 07 70 Un el
de de fra
3.
La pláshazun ley
El micfibrsum Exisolo
3.1 Fiblas comde de me Algdeftan Parrefrdopcomdec
FABRICAC
fibra ópticasticos, por ez de luz queángulo de rde Snell. La
núcleo centcrones ó 0,0ra común). ministrar aisl
sten varios o algunos de suscept transpa
manera compat
índice r abunda
. Tipos de
bra de vidrifibras son
mpuesta de vidrio de sílvidrio son tálicos.
unas de lasformación poto en la regi
ra producir racción (IORpante. Estosmo GeO2, crecer el IOR
CIÓN DE FI
a es un hilel que se eneda completaeflexión pora fuente de l
tral, que es 035 mm (enLa capa e
lamiento ópt
materiales qe ellos reúnetibilidad a la rencia a un
a eficiente. ibilidad físicefractivo pancia y bajo c
e fibra
o La mayor sílice (SiOsílice pura (ice, fibra defabricadas
s propiedadeor altas temón visible co
dos materiaR) entre núcs dopantes ló P2O5 incr
R.
BRA ÓPTIC
o muy finovían pulsosamente confr encima deluz puede se
por donde n el caso de xterna de ltico, posee u
que puedenen las caracproducción
na longitud
ca de los mra el núcleo coste.
ría de los vidO2) o sus (núcleo de ve sílice vítreapor la fusió
es buscadasmperaturas, omo infrarroj
ales diferencleo y cubieo podemos rementan el
CA
o de materiade luz que
finado y se p ángulo lími
er láser o un
transita la la fibra de ela fibra, quun espesor m
ser utilizadcterísticas es
en forma dede onda pa
materiales quy la envoltu
drios transpmezclas co
vidrio y cubiea o fibra tipoón de mezc
s para las fibbuena duraja que son d
tes y con prta de una fclasificar en IOR, y do
al transparerepresentanpropaga porte de reflexi LED.
luz, tiene uerbio) y 9 mice envuelve medio de 12
os en la fabspeciales que fibras delgarticular par
ue tengan pra o claddin
parentes ópton otros óxerta de vidrioo SCS (silicacla de óxido
bras de vidrbilidad químde interés en
pequeñas dfibra, basta n dos grupopantes que,
ente, vidrio n los datos ar el núcleo dión total, en
un diámetro crones ó 0,0
al núcleo 25 micrones,
bricación dee se requieradas, flexiblra poder gu
pequeñas dg.
ticos con quxidos. La fibo) es conocia clad silica)os, sulfuros
io son su remica, y alta n los sistema
diferencias dagregar a ls básicos: d, como F ó
o materialea transmitir. de la fibra co
función de
de entre 3009 mm (en
y sirve pa ó 0,125 mm
la fibra, peren: les y largas.uiar la luz d
diferencias d
ue se fabricabra de vidrda como fib). Otras fibrao seleniuro
esistencia a transparencas ópticos.
de índices da sílice algú
dopantes quB2O3, hace
es El on la
,5 la ra
m.
ro
de
de
an rio ra as os
la cia
de ún e,
en
Fibencbajafluola tmáprininteel v'ZBZBLlogel c Deslas se funmáátobremucon FiblineLasfósfposcalc Deslongel p Lasaho
bras de vidrcontrado quas para long
oruro perteneabla periódis investigac
ncipalmenteerés desde svidrio mezcla
BLAN' y que LAN es un mrar un índice
cladding de Z
safortunadacondicionesforme el viddido, en un s fluido. Enmos se mu
eves periodoeven más l
ndiciones de
bra de vidrieales, es des fibras de foro, arsénicsible incorpcohaluro.
sde que segitudes de o
potencial de
s propiedadeora se recog
Influen
rio haluro. e el vidrio gitudes de oecen a la famca (F, Cl, Brción se enc, el tetrafluosu descubrima de óxidos resulta cie
material altae refractivo bZHBLAN, su
mente, las fs normales ddrio. La razó
proceso conn los fundideven lo sufios de tiemplentamente
e micrograve
ios calcogee gran aplica
vidrio calcoco, antimonorar compo
descubrió ondas que losus aplicaci
es físicas gegen en la tab
ncia del dopa
El segundo fluorado exonda que vamilia generar, I). Entre locuentran lo
oruro de circmiento por Pde zirconio,
entos de vecamente desebajo. Cuandusceptible de
fibras de vidde gravedadn es que la nocido comodos más fluicientementepo. En fundy es más
edad, los fun
enuro. Es uación en fabogenuro coio y germa
onentes hal
que los vidos vidrios deiones.
enerales debla siguiente
ante en el índ
tipo de vidrxhibe pérdidan en el ran
al de los vidros materialess vidrios d
conio, ZrF4. OPoulain y Luc
bario, lantaces más tra
eable para fodo el ZrF4 ese producir un
drio de fluord. Los fundidgravedad p
o dilución deidos, como e rápido padidos más edifícil que d
ndidos han d
un tipo de bricación de ntienen azu
anio, como euro para c
drios calcoge sílice y que
e los tipos d:
dice de refrac
rio más utilizdas de transngo de 0.2 rios haluro qs de este tipe fluoruros Otro materiacas, en la Uano, sodio y ansparente qormar el núcs reemplazadna atenuació
ruro son mudos tienden produce la coe corte en el
los alteradra alcanzar espesos y vden lugar ae ser más v
vidrio que, switches ó
ufre, selenioelementos aconducir a
enuro transe los vidrios
e fibra de v
cción
zado es el hsmisión extra 0.8 μm. Lue forman e
po que han sde metale
al que ha reniversidad daluminio, co
que el vidriocleo de la fibdo por el Haón de 0.001
y difíciles da cristalizar onvección ol que el fund
dos por la garreglos ge
viscosos, loa patrones rviscosos que
por sus propticos y lás
o o teluro cadicionales.
la formació
smiten en es fluoruro, se
vidrio consid
haluro. Se hremadamenLos vidrios del grupo VII dsido objeto d
es pesados ecibido muchde Rennes, eonocido como de sílice [8bra de vidrioaF4 se obtien
dB/km.
e producir eantes de qu mezcla en
dido se vuelvgravedad, loeométricos eos átomos sregulares. E
e en la Tierra
opiedades neres de fibrcomo base Asimismo, e
ón de vidrio
l IR mayoree ha ampliad
derados has
ha te
de de de
y ho es
mo 8]. o y ne
en ue el
ve os en se En a.
no ra.
y es os
es do
sta
TraConCoeMódDenÍndidn/dIntePérPér Fiby cuen de de anc(diáinstproinst Lasgradel exh Com(PMper Un se
nsición vítreanductividad téeficiente de edulo de Younnsidad, g/cm3
ice de refraccdT, 10-5 ºC-1 (ervalo de tranrdidas a 2.94 rdidas a 10.6
bras ópticasubierta plástespacios dedispositivos0,15-0,2 dB
cho de banámetros del talación sen
oducen son talación en p
s dos principadiente de ín
índice de rhiben índice
mo componMMA) de mrfluorados co
problema dhan hecho g
Progresos e
Propiedad
a o punto de férmica, W/m ºxpansión térmg, GPa
3 ción (λ, μm) (λ, μm) smisión de laμm, dB/m μm, dB/m
s de plástictica. Constit
e distancias , automóvile
B/m a 650 nmnda reducidnúcleo del
ncillos y unmuy bajas cparedes y lu
pales tipos dndice o gradrefracción cde refracció
nentes de lamuy alta puromo cladding
de las POF vgrandes prog
en la reducció
fusión, ºC ºC mica, 10-6 ºC-
a fibra, μm
co (POF, platuyen una alcortas (hast
es, redes en m (se suele do como corden de 1
na mayor rocon radios dgares estrec
de FOP sonded index (Gcrecientes deón que decre
as FOP se sreza, como g.
viene siendogresos. Véa
ón de la atenu
Síli
1171.3
1 0.5702.2
1.455 (+1.2 (
0.24-≈80NA
astic optical lternativa deta 100 m): eel hogar, etemplear com
consecuencimm), pero
obustez. Code curvaturachos.
n de salto dGI POF) Las
el core hacecen del cor
suelen utiliznúcleos; y
o la atenuacse figura sig
ación en las P
ce HZ
75 38 55 .0 20 (0.70) 1.491.06) -1-2.0 000 A
fiber). Conse bajo coste n aplicaciontc. Se caractmo transmisia de su gofrecen comomo ejempla de hasta 2
e índice ó sfibras de SIia el claddin
re hacia el cl
zar poliestirey metacrilato
ión, aunqueguiente:
POF a lo largo
Vídrio HMFG ZBLAN
265 0.628 17.2 58.3 4.33
99 (0.589) .5 (1.06)
0.25-4.0 0.08 NA
tan de núclea la fibra óp
nes médicasterizan por u
sor un LED rgran apertumo ventajas lo, las pérd25 mm, lo q
step index ( POF preseng, mientrasladding.
eno o polimeo de metilo
desde 1965
o de los último
CalcogenurAsGeSeTe
245 0.2 15
21.5 4.88
2.9 (10.6)+10 (10.6)
4-11 5 2
eo de plásticptica de vidr, en el interiunas pérdidarojo) y por uura numéric
un manejo didas que sque facilita s
SI POF) y dentan cambios las GI PO
etilmetacrila o polímero
5 hasta aho
os 40 años
roe
co rio or as un ca e
se su
de os
OF
ato os
ra
Es tende a 1PF
Lucel mGb/spoli
Vistperfde í Fibvidr Fiblantconamintefibe
sabido que sión C-H. SF, ha sido p
1300 nm. Lafue comerci
cina® fue disemismo espects. El diámetroiméricas hace
ta transversafluorada (PF);índice (GI MMF
bras ópticasrio con cubie
bras de vidtánidos (Er,
n nuevas proplificación, a
eresante es er) con aplica
los polímeroin embargo
posible cons primera GI ializada por
eñada como utro ancho de o del núcleo,
en que Lucina®
l de varios ti; con recubrimF) y fibra óptic
s de vidrio erta de plást
drio activasYb, Nd…) d
opiedades óatenuación la fibra óp
ación en red
os alifáticos, por sustitu
seguir una GPOF PF fueAsahi Glass
na POF GI. Estransmisión qrelativamente
® sea resisten
ipos de fibra miento plásticca monomodo
y plásticotico.
s. Son las qdentro de unópticas y may retardació
ptica de dodes pasivas
poseen pérción en los
GI POF perfle fabricada es Co, Ltd con
s muy transpaque la fibra de grande y la
nte a la ruptura
óptica: SI P
co (PCS); fibrao (SMF) [10].
(PCS, plasti
que resultann vidrio normagnéticas quón de fase soble cubiert
(PON), con
rdidas de abmismos de uorada (PF)en 1994 [9].n el nombre
arente a la luzde sílice y velas característia y pueda ser
POF y PMMA;a óptica de vi
tic clad silica
n de la incomal y dan coue permitensobre la luzta Er/Yb (Dla geometría
bsorción altaátomos de ) de muy ba. En el 2000de Lucina®.
z entre 650 y 1locidades de cas mecánicacurvada.
; GI POF) y Pdrio multimod
a). Constan
orporación domo resultad desarrollar . Un tipo pa
DCOF, doubla siguiente:
as debida a H por átomo
aja atenuació0, una GI PO.
1300 nm, ofretransmisión d
as de las fibr
PMMA; GI POdo de gradien
de núcleo d
de elementodo un materi
funciones darticularmenle-clad optic
la os ón
OF
ce de as
OF nte
de
os ial de te
cal
3.2
Parpre
El ptetrsólinúcagr
3.2 Ten 3.2 3.2
Estse recdiment
La peqvidrActínd 3.2
Es mécorunid
. Procesos
ra convertir eforma de vid
primer paso racloruro de ido. El objecleo está cregado para
2.1. Fabricac
nemos los si
2.1.1. Métod
2.1.1a. Métod
te fue uno deintroduce un
cubrimiento (mensiones dtre una y otro
desventaja dqueñísimos rios, lo que tualmente, pice (o perfil
2.1.1b. Métod
un método todo de la
rrespondientdos en estad
s de fabrica
la materia pdrio puro; es
en la fabricsilicio o tet
etivo es obtonstituido paumentar e
ción de la p
iguientes mé
dos por fusi
do de la vari
e los primerona varilla de(cladding) y e la varilla o.
de este métdeterioros ocasiona e
por este méescalonado)
do de los do
diseñado pvarilla en tu
tes al núcledo de fusión
ación
prima en fibrstirado de la
ación de la fracloruro detener una vpor sílice cel índice refra
preforma
étodos cono
ión de vidri
illa en tubo (
os métodos e vidrio de aestá formady del tubo
UntubenamesvaLavidtemHa
im
todo consistee impurezalevadas ate
étodo solo s).
os crisoles (d
para evitar eubo. No se o y al recu
n y estirados
ra óptica, sepreforma; y
fibra óptica e germanio varilla de vidon cantidadactivo del nú
ocidos:
io o método
(rod in tube)
usados y sialto índice codo por vidrio son tales q
na varilla de vbo de vidrio
nsamblado sembos vidrios stirado y por aarilla y el tuboa varilla del núdrio del núclemperaturas dea de poners
mpurezas entre
e en que des en la supnuaciones de fabrican f
double crucib
el inconvenutiliza, pue
brimiento, fs subsiguient
e siguen tresy realización
es convertir (en estado adrio, conocides variableúcleo.
o directos
gue siendo omo núcleo con un bajoue prácticam
vidrio o núcleo cladding.
e aumenta laresultan ab
arrastre se obo son normalmúcleo suele teneo y el vidrio e ablandamiene mucho cu
e núcleo y cla
spués del esperficie de del orden defibras óptica
ble o compo
iente de lases, una preffundidos en temente, pa
s pasos: fabde ensayos
especies qualtamente pda como p
es de germ
uno de los men un tubo
o índice de remente no q
eo es colocadEn el extre
a temperaturablandados, sebtiene la fibra mente de 1 m ner 30 mm dedel cladding
nto similares. uidado en n
adding
stirado de laseparación e los 500 a as multimodo
ound melting
s impurezasforma sólidacrisoles se
ra producir l
bricación de s.
uímicas compuro) en vidrreforma cuy
manio que e
más sencilloo que hace defracción. Laueda espac
da dentro del emo de este a y cuando e aplica un deseada. La de longitud. diámetro. El deben tener o introducir
a fibra quedaentre ambo1000 dB/Km
o de salto d
g)
s inherente a. Los vidrioeparados, sola fibra.
la
mo rio yo es
os: de as cio
an os m. de
al os on
Estionenom
Un crisnm200 3.2 La sign La unasupsobinsidep(Méde plas
En comquí
te método pes entre losmbre de mé
problema qsoles para ev). Suele res
0 um).
2.1.2. Fabric
primera emnificativame
deposición a varilla de sperficie frontbre la superide vapor posición delétodo MCVDplasma (Mésma modifie
todos estompuestos voímicas de pa
permite obtes vidrios detodo Selfoc
que presentvitar incremeervarse para
cación de la
presa que unte la atenu
se puede efsubstrato ental de una rficie interiordeposition). l vidrio ya
VD, modified étodo PCVDed chemical
os métodosolátiles de aartida son:
El intcriexproesy f
ener fibras dl núcleo y d
c.
ta este métoentar la atena la fabricac
a preforma p
utilizó la depación, fue la
fectuar por dn rotación (Mvarilla de cr de un tubo
Este últimsea desde chemical va
D, plasma avapor depos
s la deposalta pureza
vidrio fundidterior. El vidriisol exterior.
xterior y la fioducirse fibra
s posible obtenfibras multimo
de perfil gradel recubrim
odo es el dnuación (queción de fibras
por técnica
posición de a empresa C
diferentes foMétodo OVDuarzo (Métoo de vidrio d
mo método exterior, po
vapor deposiactivated chsition).
sición se pen una llam
do del núcleoo fundido delLos dos vid
ibra se obtieas de gran loner fibras mulodo de índice
adual por dmiento. Este
de mantenere puede alcas multimodo
as de depos
vapor, con Corning en 1
ormas: sobreD, outside vaodo VAD, vde cuarzo epuede rec
or medio dition) o desdemical vapo
roduce porma de gas
o se coloca l cladding se rios se unen ne por arras
ongitud. Con eltimodo de sagradual
difusión o ine procedimie
r la total limanzar los 20de gran diám
sición de va
la que se lo970.
e la superficapor depositvapor axial en rotación cibir la enee un quemde dentro, cor deposition
r la descomdetonante.
en el crisol coloca en el en la base
stre. Pueden este método lto de índice
ntercambio dento recibe
mpieza de lo dB/Km a 85metro (más d
apor
ogró disminu
cie externa dtion), sobre deposition) (Método IVD
ergía para mador de gacon una llamn, o PMCVD
mposición dLas especie
de el
os 50 de
uir
de la o
D, la
as ma
VD,
de es
3.2 La conlongllamreqderquesobvaiv
Caddetunacua[11vezfibr
En entvarcerquitate
Lollaencores
3.2
La lugaLa masenrecproquela panula h
2.1.2a. Métod
fabricación n un disposgitudinal, al
ma de un queridas par
rivados haloemador, se cbre la varilla vén en senti
da una de terminada pa reducción al se forma e]. Para un p
z obtenida lara, se retira l
la etapa fintre 1400 y 1rilla de vidrirrado. Durantar del vidrnuación.
os vapores qma y condens
n rotación lateompleta, la vsultante se co
2.1.2b. Métod
deposición ar sobre upreforma pontiene const
ntido axial. cubrimiento oducir difereemadores, spreforma se ular para fachumedad res
do de depos
de la preforsitivo adecutiempo queuemador dera el perfil dogenados (Sconvierten een rotación
ido longitudi
estas caparoporción digradual de
el núcleo) haperfil escalona deposicióna preforma c
nal la preform1600 ºC. Tro firme y li
nte el sintetirio todo ve
químicos se san sobre unaeral. Cuando lvarilla es alejolapsa térmica
do VAD ó de
de las partíuna cara frorosa resulttante la distPara fabricse pueden
entes perfilesu separacióproduce a c
cilitar que ressidual, se ha
sición de vap
rma se efectuado una v se calientae gas detondeseado deSiCl4, GeCl4en los corres
en forma denal, se obtie
as puede sistintas sustperfiles des
asta llegar anado, se ma
n de suficiencilíndrica de
ma se calieas enfriado,ibre de burizado de la
estigio de a
oxidan en ua varilla de síla deposición jada y el tu
amente.
eposición de
ículas proverontal de utante se estancia entre car el perfi
utilizar vares de índiceón y la tempcontinuaciónsulte transpace circular c
por exterior (
túa en dos evarilla de vi en una est
nante o gase índice de 4, BCl3, PCspondientes e finas partícene por capa
ser dopadatancias dopasde la primeal recubrimieantiene constes capas pa
e la varilla de
nta hasta su, la preformbujas, transpreforma s
agua cuya
una ice se
ubo
e vapor axial
enientes de una varilla tira en sentel quemadoil de índicerios quemades de refraceratura dura de la depos
parente. Paracloro gaseos
(OVD).
etapas: en pdrio de cuarecha zona,
s propano. Lrefracción
l3), que, coóxidos. Est
culas. Al impas una prefo
de forma antes al SiO
era capa (el ento con unastante el doara el núcle
e substrato.
u punto de ma se contrasparente, cuse lava esta
presencia
l (VAD)
un quemadode vidrio
ido ascendeor y la prefores de refradores simucción segúnante la deposición y con a secar la pso en torno a
primer lugar arzo en tor desde el exLas sustancse aportan
on el O2 sutos a su vezprimirle un morma porosa
diferente, aO2 de partida
dopado cona deposiciónpado de cado y el recub
fusión, con ae convirtiénuyo hueco i
con cloro gprovocaría
or de gas ode cuarzo
ente de tal frma, que va acción del ltáneamenten la construosición. La cla ayuda dereforma, es a la misma.
se hace rotrno a su exterior, con cias dopante
en forma duministrado z se depositamovimiento d
de vidrio.
agregando ea, lográndosn GeO2 con de SiO2 puda capa. Unrimiento de
temperaturandose en unnterior se hgaseoso pauna elevad
xhídrico tienen rotació
forma que screciendo e
núcleo y de. Es posibucción de locontracción de un calefact
decir elimin
ar eje
la es de al
an de
en se el ro na la
as na ha ra da
ne ón. se en del ble os de or ar
Desópt
La nanCadfibrdenfibr
El scarde efeerb
Unaseccomque
Poscontranfun
Porde prode has
scripción detica de Sun Q
primera etnoestructurada preformara. La mismntro de una ra.
siguiente paracterísticas la preformacto especia
bio penetren
a vez conclucado y la purmo tales come ocasionan
steriormentensolidación nsparente ycionamiento
r último, el vnanopartícu
otección mecsílice nanoe
sta que el nú
el procedimieQuartz para
tapa consisada, de alreda, el elemenma se produ
cámara de
aso consiste de amplifica en una solul de amplificen su estruc
uida esta fasrificación. Elmo hidroxilopérdida en
e, el materiade alta tem libre de m
o de la fibra ó
vidrio transpaulas de sílicánica del núestructurada úcleo y la ca
La dsílicreacCongranPuefibra
ento VAD, auEDFAs, des
ste en la fadedor de 60to precurso
uce mediantdeposición,
en hacer laación. El doución que ccación. El dctura a nivel
se, la preforml objetivo es
os (OH) y mla potencia d
al pasa por mperatura y
icroampollaóptica.
arente se enice para la úcleo por dosufre una s
apa externa a
deposición se ce en rotacióccionan para fn esta técnicndes. den fabricarseas multimodo
utomatizadosarrollada en
abricación d0 mm de diár de la fibrate el empley ya reúne
a adición de opaje del sílontiene ioneopaje de lal atómico [12
ma pasa poreliminar de
metales de trde la señal.
un nuevo tatmósfera cs, imperfecc
nsancha y eformación
onde transitaserie de ensaalcanzan los
produce en eón conformeformar óxidosca pueden c
e fibras multimde índice gra
o, seguido enn Brasil:
de una preámetro por h óptica, pue
eo de un sotodas las ca
los elementice se realizes de erbio, preforma a2].
r un tratamiesu estructur
ransición (hi
tratamiento controlada, ciones que
s sometido de la cubi
a la luz. A paanchamientos diámetros
el extremo de e los vapores dopantes. conseguirse
modo de saltodual.
n la fabricac
eforma porohasta 30 cm
ede dar origeoplete espearacterística
tos que sumza medianteque produc
asegura que
ento termoqura elementoserro, cromo
térmico en para volverperjudicaría
a una deposierta, respoartir de ese os y nuevas esperados.
un vidrio dees químicos
fibras muy
o de índice y
ción de la fib
osa de sílicm de longituen a 4 km d
ecial instaladas de la futu
ministrarán lae la inmersióce a su vez e los iones d
uímico para s indeseable
o, níquel, etc
un horno drlo totalmenan el perfec
sición externnsable de punto, la fibdeposicione
ra
ce d.
de do ra
as ón el
de
el es c.)
de te
cto
na la ra es
3.1
Estpurqueque
A trhalola desdelgparsecconformformquevidrnectubse reaprogen
Lasdesmóvdepcomse cnúc
D
.1.2c. Depos
te método sro alrededor e se calientemador de g
ravés del intogenuros gadeposición scomposiciógadas capara conseguircción externanforman la sma con la siman partículemador en lrio delgadacesarias se o por seccioproduce el
accionan en ocesos espeneral contien
especies de componen y vil enfoca la z
pósitos sucesimposición de completa, el tucleo de compo
Dispositivo excon
sición de Va
e realiza ende su eje lo
ta una estregas detonant
terior del tubaseosos (Side los elemn de los hs, en un pror el perfil de a del vidrio dsección interiguiente seclas finas quea dirección y transpapasa a la seones longitucolapso deel interior dciales de se
ne una propo
partida, al eslos elementos
zona de materivos, empezanlos dopantes ubo es colapsosición diferen
xperimental n elementos
apor Químico
n dos etapasongitudinal eecha zona te que se de
bo se hace Cl4, GeCl4, mentos dophalogenurosoceso llamadíndices de
del recubrimrna de la fib
cuencia: a 1e se depositdel flujo, lasrente. Una egunda etapudinales hasel tubo para el tubo se m
ecado, ya quorción de H2
stado vapor, s dopantes serial depositadndo primero cse alcanzan l
sado a 2000 ºCnte. La preform
para la fabrilantánidos (n
o modificado
s: en la primen un torno udel mismo
esplaza a lo
pasar O2 y PCl3). A dife
pantes se p, produciendo vitrificacirefracción re
miento y las cbra, es deci600 ºC y detan sobre la s partículas vez compl
pa del métodsta aproxima
formar la vmantienen liue el gas uti2, solo actúa
se hacen pase depositan e
do y funde la scon la claddinos índices ref
C dentro de unma es entonce
icación por Mneodimio o e
o (MCVD)
mera, se hacu otro disposdesde el elargo del tub
los elementoerencia de loproduce en ndo la depoón. La depoequerido. El capas que sr, el núcleo.
entro de la zcara interiorse funden
letada la ddo MCVD quadamente 2varilla. Todabres de H2, ilizado para sobre el ex
sar por un tuben la parte intsílice dopadang y siguiendfractivos dese
na preforma dees colocada e
MCVD de fibrerbio, princip
ce rotar un tsitivo adecuxterior por bo.
os dopantesos métodos el interior
osición de osición pued
propio tuboe depositan . Cada capazona de caler del tubo. Apara formareposición d
ue consiste 000 ºC. De
a vez que loeste métodel calentamterior del tub
bo de vidrio eterna del tubo. La preforma
do por el núcleados. Cuande sílice de altan un horno pa
ras monomopalmente) [13
tubo de vidrado al tiempmedio de u
s en forma d OVD y VADdel tubo pnumerosas
de controlarso constituye
en su interia de vidrio sentamiento sAl desplazar r una capa dde las capaen calentar esta mane
os gases quo no requie
miento, que ebo.
en rotación. So. Un quemada se obtiene pleo. Variando o la deposicióa pureza con uara el estirado
odo dopadas3].
rio po un
de D, or y
se la or se se el
de as el ra ue re en
Se dor por
la ón un o.
3.2
En del meobtde proplasLasordle imde de
Equipam
2.1.2d. Depo
este métodométodo MC
dio de la extiene un plascalor que s
oceso PMCVsma de bajas partículas en de los 10mprime un r1000 capasrefracción [1
La depotemperatmuy altas
iento para M
sición de Va
o las preformCVD. La difexcitación desma. El gas se utiliza paVD, los compa presión y formadas e
000 ºC, formrápido movims delgadas, 11].
sición de vaturas con las s. Esta técnic
MCVD en las
apor Químico
mas se proderencia radice un gas coes ionizado ra fundir mapuestos haloluego, tras r
en este procmando una cmiento de valo cual perm
por químico que se cons
a puede usars
instalacione
o Modificado
ucen por el ca en la técon ayuda de
y la reunificateriales de ogenados sreacción con
ceso precipitcapa de vidriaivén a lo lamite increme
modificada csiguen vaporese para fabrica
es de Fiberco
o reforzado
mismo proccnica empleae radiofrecucación de ca
elevado puon descompn oxigeno, dtan directamio. Dado quergo del tubo
entar la exac
con reforzamies ionizados yar fibras muy
ore (Cambrid
con plasma
cedimiento qada para la encias o mrgas da luga
unto de fusiópuestos condan lugar a mente a teme a la llama
o, es posible ctitud del pe
iento de plasy velocidadeslargas (50 km
dge, UK)
(PMCVD)
que en el casreacción. Picroondas, sar a liberacióón. Así, en ayuda de uSiO2 dopad
mperaturas dde plasma sproducir má
erfil de índice
sma conduce s de deposicióm).
so or se ón el
un o.
del se ás es
a ón
En mic
Com
A nMCañoOrietecsilicdel
Otróptlargindetec
ProTasEficAteAteAteAte
este métodcroondas. As
mparacione
nivel mundiaCVD, desarroos. Sin embente y Brasnología, a dcio (monoposilicio que e
ra importantetica de nuevgas, sólo seseado quenología MCV
oceso sa de deposicciencia (%) nuación en mnuación en mnuación en mnuación en m
do puede susí se consigu
Deposición d
Co
es entre los
al, la mayor ollada por loargo, son tail) que siguediferencia deolizada por Ees diez vece
e ventaja cova generacióse puede e atenúa la sVD no logra
Compara
ción (g/m)
multimodo a 1multimodo a 1monomodo a 1monomodo a 1
ustituirse el ue una gene
de vapor quím
olapso de una
s procesos
parte de losos Laboratoambién mucen la tecnoloel proceso
Estados Unides más barat
omparativa dón, capaz delaborar meseñal lumino.
ativa de los d
.3 μm
.5 μm 1.3 μm 1.5 μm
generador deración direc
mico usando ge
preforma dop
VAD y MCV
s fabricantesorios Bell, dchos los fabrogía VAD, dMCVD, no dos) y utilizato que el em
de la tecnolode transmitirediante esteosa, (fenóme
distintos mét
OVD4.250
0.52 0.30 0.27 0.16
de radiofreccta de la cap
enerador de m
pada con erbio
VD:
s de fibra ópe Estados Uricantes (pri
desarrollada requiere la
a como matempleado con
ogía del sistr la luz haste proceso, eno de dispe
odos de fabr
MCVD P>1.350
0.40 0.29 0.30 0.16
uencias (RFpa vítrea.
microondas.
o
ptica utilizanUnidos, hacncipalmenteen Japón. Eimportación
eria prima unla metodolo
tema VAD eta distancias
que corrigersión Rayle
ricación
PMCVD P6
50-90 80.70 0.50 <0.55 0.25
F) por uno d
la tecnologce más de 3e, de ExtremEsta segund
n de tubos dn subproducogía MCVD.
es que la fibs mucho máge un efeceigh), y que
PCVD VA2 4.5
80-100 700.5 0.4
<0.50 0.20.38 0.30.20 0.1
de
ía 30
mo da de cto
ra ás cto
la
D50 41 25 31 7
3.2 La fibrfibrsiguconenr
Se se has
El hun enftiemconel uun parfibr
El mestresme
Posdiáde supSi-Oposinclquecon
2.2. Estirado
preforma deras ópticas. ra óptica del uiente y conntrol de diámrollado.
comienza ccentra dentrsta un valor
horno puedeflujo de ga
friado en un mpo de vidantrol se recuuso de gas influjo laminar
ra impedir tura óptica.
medidor de irado del caolución del didores láse
steriormentemetro nominlas especie
perficie de laOH. Este prsibilidad de fluso siliconae la fibra ópnvierte en frá
o de la pref
ebe ser estPor ejemplotipo 9/125.
nsiste en lasmetro, coloca
colocando laro del horno donde por a
e ser de grafas inerte (N
cuerpo de aa medio es rre al hornonerte) que trr ascendenturbulencias t
diámetro coapstan a painstrumento
er.
e se colocanal y 10% dees reactivasa fibra ópticaroceso produfractura de laa) se colocaptica permanágil y quebra
forma y dev
irada para lo, de una pEl esquema
s siguientes ación del rec
a preformay se eleva l
acción de la
fito o zircon2 o He/Ar) agua y contentre 1500
o de induccrabaja entree a lo largo térmicas qu
ontrola el portir de un si
o debe ser s
a un recubre tolerancia
s OH. Los ra, rompienduce microfraa fibra óptica
a por extrusinezca centradiza en solo
Estirad
vanado en c
llevarse a lareforma de a del proces
etapas: cencubrimiento
en la parte la temperatugravedad pu
nio. El hornopara evitar
trolada la tey 2000 h y
ción de zirco 150 y 400 kde la fibra óe se traduce
osicionador istema de c
superior a 1
rimiento prpara proteg
radicales oxo los enlace
acturas en laa. El materiaión en un eada. Una fibo unas horas
do de la pref
carrete
as dimensio1 m se pueo de estiradntrado en elprimario, ho
superior de ura de este pueda fluir un
o de grafito rla migració
mperatura my funciona aonio (introdukHz. En todoóptica y la pren en variac
x-y de la prcontrol por oμm y de ráp
rimario de ger la superfxidrilos prodes Si-O-Si ya superficie al sintético (ambudo en cbra óptica ss.
forma
ones normaleden estirar do se muestr horno de c
orno de seca
la máquinapara reducir
n hilo de fibra
requiere estón de contamediante una 30 KVA. Pucido en 197os los casosreforma en cciones del d
reforma y la ordenador. Ppida lectura
acrilato deficie de la fibducen la oxy formando gcon lo que acrilato cur
condiciones sin este recu
izadas de lavarios km d
ra en la figucalentamientado, capstan
a de estiradr la viscosidaa óptica.
ar inmerso eaminantes; e pirómetro.
Para un mej77 para evits se procuracalentamiendiámetro de
velocidad dPuesto que , se recurre
e 250 μm dbra del ataquidación de grupos silanincrementa
rado con UVque permitaubrimiento s
as de ra to, n y
do, ad
en es El or ar rá to la
de la a
de ue la
nol la
V o an se
41
Posteriormente, por medio de un láser, se mide el diámetro del recubrimiento y la concentricidad de éste con la fibra óptica, observando el diagrama de interferencia en una pantalla. El material es secado o curado mediante rayos UV con longitud λ de 240 a 400 nm. Por último, la fibra óptica se recoge en una bobina mediante un capstan de estirado que trabaja a una velocidad entre 15 y 300 m/min. 3.2.3. Pruebas y mediciones Seguidamente al estirado, la fibra pasa a la etapa de pruebas y medidas en la cual se verifican todos los parámetros ópticos y geométricos. Existen tres tipos de pruebas: mecánicas, ópticas, y geométricas. Primero: se realiza la prueba de "screen test" o "proof test" que consiste en ejercer una tracción sobre todo el largo de la fibra óptica de forma que se crean y propagan todas las microfracturas posibles en la superficie asegurando que se soportará una fuerza de tracción igual a la de prueba sin inconvenientes. La fibra óptica en estas condiciones tiene una carga de rotura superior a la del acero (5000 contra 3000 MN/mm2). Un modelo de comportamiento creado por Mitsunaya [14] permite calcular el tiempo de vida de la fibra óptica en base a los resultados de la prueba de proof test. Para fibras convencionales se encuentran que se tienen 7,5×10-5 roturas espontáneas en 30 años de vida de un cable por cada 2 km de longitud. Segundo: A fin de evitar defectos puntuales o anomalías a lo largo de la longitud de la fibra, ésta es ensayada mediante un reflectómetro óptico para una serie de parámetros ópticos que dependen de la longitud de onda: atenuación, ancho de banda, apertura numérica y dispersión cromática. Tercero: las fibras multimodo y monomodo son ensayadas en sus parámetros geométricos, los cuales incluyen: diámetro del cladding, no circularidad del cladding, cubierta del diámetro exterior, no circularidad del diámetro exterior, error de concentricidad del cladding y del núcleo, y diámetro del núcleo. La comprobación medioambiental y mecánica también se realiza periódicamente para asegurar que la fibra mantenga su integridad óptica y mecánica. Estas pruebas incluyen la fuerza de tensión y operación en rangos de temperatura, dependencia de la atenuación con la temperatura, dependencia de la temperatura y humedad, y su influencia en el envejecimiento.
42
4. NUEVOS MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE EDFAs Y YEDFAs
4.1. Problemas que afectan a los materiales para fabricación de EDFAs Todos los amplificadores que operan en las ventanas de telecomunicaciones comparten la necesidad de combatir dos problemas: la presencia de iones hidroxilo (OH-) y las interacciones pairwise entre los iones erbio, designadas usualmente como agregación o clustering.
Minimización de los OH- Humbach et al. [15] proporcionaron en 1996 una revisión de las posiciones relativas e intensidades de varios modos vibracionales, sobretonos y bandas de combinación OH- en sílice fundida. Las asignaciones de bandas en otros materiales huésped han sido realizadas por analogía con las frecuencias vistas en sílice. El modo de mayor importancia es el primer sobretono del modo de tensión fundamental del enlace O-H, generalmente designado como 2ν3. Este modo aparece entre 2.7 y 3.2 μm en vidrios óxido, dependiendo del catión específico al que el O-H esté unido. Dos veces esta energía (la mitad de la longitud de onda) corresponde a una absorción entre 1350 y 1600 nm, justo en el corazón de la bandas de telecomunicaciones para amplificación de bandas S-, C- y L-. Humbach et al. [15] han informado que el coeficiente de extinción de 2ν3 es aproximadamente 0.0062×ν3 en sílice fundida. La situación resulta adicionalmente complicada por la captura de agua durante el proceso de fabricación de la fibra, resultando en una pérdida persistente (no eliminable con cloro) de magnitud variable. Por consiguiente, la identificación de procesos que controlan el agua durante la fabricación del vidrio y de la fibra constituye un foco de atención a la hora de desarrollar nuevos materiales. Adicionalmente, el agua en las fibras ópticas puede tener un impacto que excede el implicado por pérdida pasiva, debido a la transferencia no radiativa de energía desde los iones erbio en sus estados excitados a los grupos hidroxilo cercanos. Esto excita los modos vibracionales high-lying de los iones hidroxilo, y en la relajación irradian la energía como calor en vez de como luz útil. Una revisión de los estudios que han considerado este efecto ha sido realizada por Houde-Walter et al. [16]. En relación a los materiales matriz, los EDFA fabricados con vidrio fluoruro constituyen un caso especial. Dado que los vidrios fluoruro se obtienen por fusión en atmósferas inertes y de bajo contenido en agua, sus contenidos en OH- son más bajos que los vidrios óxido incluso para materiales de partida con niveles de agua comparables. Más aún, los vidrios fluoruro para amplificadores y láseres son ricos en circonio, hafnio, indio, galio o aluminio, y los modos de tensión ν3 asociados con OH- unidos a estos elementos se encuentran a longitudes de onda más largas que en los huéspedes óxido mencionados anteriormente. Por consiguiente, vidrios fluoruros de preparación cuidadosa exhiben absorciones débiles 2ν3 al final de las longitudes de onda de la banda de telecomunicaciones y de este modo, los OH- en vidrios fluoruro tienden a constituir un problema menos significativo que en síntesis de vidrios óxido. En relación a los materiales dopantes de la fibra óptica y, en concreto, a la utilización de complejos de erbio o iterbio en vez de sales sencillas de estos iones, parece más recomendable la utilización de los primeros en vez de las segundas por la gran tendencia de estas a saturar las posibilidades de coordinación del ión central con especies OH y H2O.
43
Una propuesta para la minimización de OH en EDFAs se concreta en la utilización de fibra óptica a base de vidrios o plásticos fluoruro, como matriz, y complejos de erbio e iterbio como dopantes. Minimización de la agregación iónica (clustering) Agregación (o clustering) y formación de pares iónicos son términos generales y no particularmente adecuados para describir la transferencia de energía entre elementos de las tierras raras en posiciones adyacentes. En alguna medida, la transferencia de energía siempre puede producirse, dado que la luz puede viajar entre los elementos de las tierras raras antes de experimentar un cambio en el estado electrónico. Sin embargo, cuando dos iones de elementos lantánidos se encuentran suficientemente juntos, la interacción aparece gobernada por interacciones dipolo-dipolo fuertes y la probabilidad de transferencia de energía resulta muy alta. En términos sencillos: el proceso de transferencia de energía convierte fotones de bombeo en luz emitida a longitudes de onda inaprovechables; o relajación de estados excitados mediada por fonones, en calor. Muchos estudios han evaluado los efectos de agregación sobre la ganancia y eficiencia de la conversión de energía en una amplia variedad de materiales para láseres y amplificadores incluyendo la mayor parte de los elementos de las tierras raras. Esto ha sido particularmente cierto para dispositivos basados en erbio, objeto de amplio I+D. La proximidad entre los iones erbio da lugar a fenómenos de upconversion homogénea y agregación (clustering). La upconversion tiene lugar cuando muchos átomos de erbio apretados son sometidos a una potencia de bombeo alta y se concreta en pérdidas de energía que varían cuadráticamente con la potencia de bombeo. El clustering se produce cuando, por efecto de la contigüidad de dos o más átomos de erbio, se produce una dependencia no cuadrática de la velocidad de upconversion sobre la potencia de bombeo, con consecuencias de “penalización” de bombeo que pueden aparecer como desproporcionadamente grandes dado el relativamente pequeño número de iones participantes en el proceso. Un modo de controlar la upconversion homogénea es disminuyendo la concentración de iones participantes. La upconversion debida a clustering puede aparecer por el modo en que se procesa el vidrio o la fibra ó por una determinada estereoquímica de los iones lantánidos en el huésped. La primera puede ser controlada por cambios en el proceso dirigidos a conseguir una distribución inicial más uniforme de los iones lantánido en el huésped. La segunda es una propiedad intrínseca del material huésped o matriz que supone un límite crítico a la cantidad de iones lantánido que pueden ser incorporados antes de que se produzca unas pérdidas excesivas debidas a clustering. Un modo de obviar este segundo inconveniente es a través de la utilización, como materiales dopantes, de compuestos de coordinación de lantánidos, en vez de sales sencillas: la presencia de ligandos separa eficazmente los iones lantánidos y diluye la concentración de los mismos respecto a las sales sencillas.
44
4.2. Soluciones posibles Para evitar las interacciones indeseadas por apareamiento de iones lantánidos dentro del amplio cuerpo del sustrato, se hace necesario restringir su presencia sólo a las capas superficiales poco profundas (las más externas), haciendo del dopado localizado un fenómeno altamente deseable. Un modo de abordaje experimental puede ser el cebado (soaking) con soluciones de compuestos de coordinación de erbio (o iterbio) en vidrios de sílice porosos, seguido de templado (annealing) para descomponer los complejos y sinterizar (sinter) el material vítreo poroso. Con objeto de conseguir una distribución homogénea de iones erbio (o iterbio) en la matriz vítrea resulta ventajoso utilizar grandes moléculas de complejos de erbio (o iterbio) que se extiendan en micro o nano poros del vidrio localizados regularmente. Los complejos de Er3+ e Yb3+ a utilizar deben cumplir los siguientes criterios: (a) tener ligandos grandes (para bajar o incluso evitar el riesgo de la agregación iónica (clustering) con el número de ligandos donores oxígeno mantenido lo más bajo posible (para evitar la presencia de los grupos OH, que debieran acortar algunas de las vidas de los estados excitados del Er3+ (o Yb3+) y (b) permitir que la síntesis se realicen en medios no acuosos (por la misma razón anterior). Más aún, los complejos deberían ser descompuestos por calentamiento sin dejar residuo indeseado alguno. Otro modo de abordaje experimental es utilizar, en vez de fibra de sílice, vidrios silicatados tipo ZBLAN con ventajas e inconvenientes a ponderar. Los ZBLAN son un tipo de vidrio fluorozirconato que si bien exhiben menor fuerza tensora, menor estabilidad térmica y menor resistencia a la corrosión que los vidrios de sílice, poseen un índice refractivo y una susceptibilidad para trasmitir en el IR mejor que la mayor parte de los vidrios tradicionales. Aunque poseen poca resistencia al agua (o a la humedad), durante la fusión se auto-secan (self-dry) y los grupos OH en la red vítrea reaccionan con fluoruros (del vidrio o del dopante) volatilizándose como fluoruro de hidrógeno. Desgraciadamente, la fibra de fluoruro, en presencia de la gravedad –tal como se indicó previamente- sufre un proceso conocido como dilución de corte: el fundido se vuelve más fluido y termina formando vidrios superficiales Teóricamente, el Er3+ en fibra de sílice es idóneo para tercera ventana mientras las mezclas de Er3+ e Yb3+ en fibra de ZBLAN lo son para segunda y primera ventanas. El tercer modo de abordaje experimental es la utilización de fibra óptica plástica perfluorada que, con la sustitución en polímeros alifáticos de átomos de hidrógeno por átomos de flúor, permite obviar las altas pérdidas de absorción debidas a la tensión carbono-nitrógeno, con la consecución de bajas atenuaciones a 1300 nm.
Cualquier aportación de nuevos materiales electroluminiscentes para su aplicación en EDFAs debe abordar los siguientes objetivos parciales: (a) caracterizar la estructura y las propiedades térmicas, espectroscópicas y fotoluminiscentes de nuevos complejos de erbio e iterbio emisores en el rojo e IR cercano, como materiales dopantes; (b) examinar las posibilidades de introducción de iones Er3+ e Yb3+ dentro de las capas finas superficiales de vidrios de sílice porosos mediante cebado con soluciones de complejos de Er3+ e Yb3+ y (c) explorar las posibilidades de vidrios silicatados ZBLAN y materiales plásticos perfluorados para albergar los nuevos materiales dopantes.
5.
5.1 Se comaspdifrpordesmuma
Parde reainstNonla rpor(8.7
LosabsLosutili
LosreflméF2 obsutiliexcanisse indcondef
METODOLERBIO E I
. Metodolog
comienza empuestos y pecto y ausractómetro yrque, aunqusarrollado suchas las pterial. Una e
ra la determla décima d
alizados a ditrumental punius CAD4, radiación Mor refinamie7º<θ<13.72º
s datos puesorción (psi s datos debizan reflexio
s cálculos deexiones medtodos direct(ajuste de pservados y cizando el pcepción de sotrópicametratan con lucidos a mo
n un desplafecto.
LOGÍA PARTERBIO CO
gía para la e
examinandoseleccionan
sencia de my proceder ae hayamos u síntesis, eosibilidades
estructura es
minación estre milímetro iferentes temuede utilizarequipado co
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eden processcan), dand
ben ser corrnes con 2θ≤
e computacididas suelentos utilizandoparámetros pcalculados)
programa mlos perten
ente. Los átola opción moverse (conszamiento is
RA LA CARAOMO DOPA
elucidación
o una muesndo aquellomaclas, pue descubrir sprevisto la
es casi imp de organizs siempre, e
ructural han (por ejempl
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ión suelen sn estar en too un prograpara una mpor el méto
mencionado. necientes aomos de hidodelo “ridingstrained to rotrópico pa
ACTERIZACNTES
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de utilizarseo, 0,39x0,34(normalmen
actómetro dector CCD 4Ks parámetro
uadrados dutomáticame
ando PLATOactores de tra los efectoresolución y
ser realizadoorno a 3000ma como elayor concorodo de matr
Todos los a grupos cdrógeno se g” de SHELride) sobre lramétrico m
CIÓN DE NU
al por difrac
cristales obsu pequeño
andidatos paa. Esta últimcore de un cecir su emplos átomos
menor medid
e cristales d4x0,16 mm)
nte, a 293(2)e 4 círculosK). Para los os de la celdde los ángente centrad
ON y aplicarasmisión enos de Loreny refinamien
os con un PC. La estructul SHELXS97rdancia de loriz completaátomos dif
carboxílicos)colocan en
LXL97: los álos respectiv
múltiple del á
Difractóme
UEVOS COM
cción de ray
btenidos paro tamaño, para ser moa precisión complejo anpaquetamien
en la cristda, un descu
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s (por ejempregistros esda unidad sgulos del das.
ando una cn el rango 0ntz y de polto de la estr
C en Linux. ura suele se7; y despuésos factores
a de mínimoferentes al ) pueden sposiciones
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MPLEJOS D
yos X
ra los nuevoperfección d
ontados en es importanntes de habnto, pues sotalización d
ubrimiento.
nes del orderos suelen sequipamien
plo, un Enras usual utilizse determina
difractómet
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El número der resuelta ps, refinada ede estructu
os cuadradohidrógeno
ser refinadoidealizadas
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eferencia, p
nius CAD4
DE
os de el te er on del
en er to
af-ar an ro
de 44. Se
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os, (a os y
on cia or
5.2 Esp LosRamNd:conconfotoa u En nmla intediod50-
Esp Es porespsen ComFouKBestoaba
. Métodolog
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este sistem). El compaóptica nece
erferómetro do de Ge pr-3500 cm-1.
pectroscop
una técnicar compuestpecíficos. Ennsible a supe
mo instrumeurier BRUKEr, cuarzo y os elementoarcando un r
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a, la fuente rtimiento deesaria paraconsta de u
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a que mide latos y maten el modo Aerficies con
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os permiten rango espec
caracterizac
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de excitació muestra es
a recoger lun desdoblaen nitrógeno
rrojo con tra
a absorción eriales. SirvATR (reflecuna profund
uede utilizarsequipado consólido, y det
realizar regctral de 4000
ción de pro
den ser adqon un detecn configuracluz retrodispn los canaesa electrónoporciona la
ón, como se stá equipadoa radiación
ador de haz o líquido. La
Equipo d
ansformada
de luz infrave para idetancia total
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se un especn fuentes IRtector DLaTGgistros en e0 a 400 cm-1
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nicamente). s medidas e
ha dicho, eo con una fun dispersad
de CaF2. Cregión cubie
de espectrosc
a de Fourier
rroja a diferentificar coatenuada) da de varios
ctrofotómetrR y de luz bla
GS. Las disel IR lejano,
con una res
Espec
spectroscó
un espectroico de Ge
spersada (bafiltra espect
medición poEl módulo F
espectroscóp
s un láser Nente de refea a 90° y
Como detecterta por el in
copía de emisi
r, FTIR
entes longituomponentes el método
s μm.
ro IR de trananca, divisorstintas comb
medio y cesolución de 1
ctrofotómetro
ópicas
fotómetro FTcon un lásackscatterinralmente y s
or medio dFRA106 unidpicas Raman
Nd-YAG (106erencia y tody a 180°. tor se usa unstrumento e
ión Raman
udes de ondmoleculare
se hace má
nsformada dres de haz dbinaciones dercano/visibl1 cm-1.
ATR-FTIR
T-er g) se de do n.
64 da El un es
da es ás
de de de e,
5.3 El aen siemtérmsubpueam851
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. Metodolog
análisis terun compue
mpre implicamicos que sblimación, laeden ser mpliamente 1e/SF/1100
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mperatura, terminando orímetros Drante tales tr
rvas DSC. nvenciones otérmicas puo de tecnolos efectos sotransiciones
nsición dadansición, K esneo para la
gía para la c
rmograviméesto en funcan un cambsí se acompa reducción, medidos coutilizado pque opera e
ía de barride calor entreEl principio física tal coa la muestrdependiendla diferenc
DSC son capransiciones.
Son curvdiferentes
ueden ser mogía o de inbre o bajo us. Este cálca y aplicands la constanconsecución
caracterizac
étrico (TGA)ción de la teio en la mas
pañan de unla desorción
on el analiara estos
en el interval
do diferencia una muestrbásico subyomo una trara que a la
do de si cia de flujpaces de m
as de flujoal repres
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nte calorimétn de estas c
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o 25 - 1100º
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Equipo D
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que, cuandfase, se necpara mante
o es exoto entre muidad de calo
DSC TA Instru
versus teefectos té
ositivos o neas en la rea
ser utilizadoando el picoKA donde Ƈrea bajo laDSC Q100 v
érmicas
mide la variaciones de teen, sin embamo la descoporización. Eco. Un anattler Toledosensibilidad
Analizador mToledo TGASF/1100
a termoanalímedida comodo la muestcesitará queener ambasérmico o
uestra y reor absorbido
uments model
mperatura. érmicos: lasegativos deplización del os para calco correspon∆H es la e
a curva. Un v9.0 Build 27
ción de masmperatura nargo, cambioomposición, Estos cambioalizador muo TGA/SDT
de 0,1 μg.
modelo MettleA/SDTA 851e
ítica en la quo función de tra sufre un
e fluya más s a la mismendotérmic
eferencia, loo o eliminad
o Q100 v9.0
Existen dos reaccionependiendo dexperiment
cular entalpíadiente a un
entalpía de equipamien75.
sa no os la os uy TA
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os es del to. as na la to
5.4 Esp La unaesp(enlámadqde
El eparsenespse detcon
. Metodolog
pectros de
fotoluminisca radiación.pectrofluorómfriado con n
mpara xenónquiridos en e1 nm.
espectrofluora las investnsibilidad y pectro de flucuenta su e
tectar fluorentrolable a tr
gía para la c
fotoluminis
cencia (PL) Los especmetro Jobinnitrógeno líqn de 450 Wel intervalo 8
orómetro Flutigaciones aflexibilidad,
uorescencia extrema senesceína a cravés de un
caracterizac
scencia
es la emisióctros de PLn Yvon Fluquido y con W, tras exc850 – 1600 n
Espectrofluo
uoroLog®-3 ea realizar pu, análisis tacomo en el
nsibilidad (elconcentracioPC.
ción de pro
ón de luz suL pueden suorolog 3 e
intervalo decitación a 3nm con un t
orómetro Flu
es un sistemes es capaz
anto en las IR lejano. El más sensiones 50-fem
opiedades fo
ubsiguiente er registradequipado coe operación
350 nm. Losiempo de int
uoroLog®-3
ma modularz de llevar a
s regiones Entre sus cable del mercmtomolares.
otoluminisc
a la absorcdo, por ejemon un dete
n 0.8 - 1.6 ms espectrostegración de
r de fluoresca cabo, conultravioleta aracterísticacado) y su Aparte, e
centes
ción previa dmplo, con uector InGaAmicron) y uns pueden se 1 s a etapa
cencia idónen una elevad
y visible das destacadacapacidad dl sistema e
de un As na er as
eo da del as de es
6.
Ha Tre Fab(TEDescetSe prosec Concomglas IncunaM),vidrexthac
Segse siemcomsenreca la
ENSAYO CAPAS SIMPREGNCOMPLEJ
sido diseñesnakova et
bricación dEOS) [ó tetraspués, se ailtrimetilamofiltra y se r
ocede al hilacuencia: 60,
nsecución mercialmentess, Repúblic
corporacióna solución d tomando 10rio mesoporraer del recciendo pasar
Disolcompen eta
guidamente,ha de dispompre ha demplejo. Todancillos y curcocido ha dea formación
DE INTRODSUPERFICIAACIÓN DE
JOS DE ERB
ado a partial. [18]:
de sílice mametilortosiliadiciona me
onio [CH3(CHrealiza un sado si se q130 y 200 º
alternativae a través dca Checa), d
n de los comdel complejo0 mL de esaroso. Despuipiente la fibr una corrien
ver el plejo de Er/Yanol
, las muestroner de la ine comenzar a vez que rsan a travé
e comenzar adel primer p
DUCCIÓN DALES DE
E VIDRIOSBIO (E ITER
r de las de
mesoporosaicato (TMOSetanol y seH2)15N(CH3)3
sol-gel spin-quiere obtenC. Finalmen
a de otroe la adquisi
de 3 mm de
mplejos de o de Er o Yba solución y és, se aplica
bra o películnte de nitróg
b Inmersiópelícula o fibra dmesopor
ras se tratannformación
a temperatlas descomés de la foa temperatu
producto inte
DE LOS IOLOS SU
S MESOPORBIO)
escripciones
a. Se comiS)] y ácido ce agita 1 h3] Cl (CTMACcoating, si sner una fibrnte, se lleva
os vidrios ción de obleespesor, ob
Er o Yb. Seb en metanosumergiend
a un tratamila impregnadgeno.
ón de de sílice e sílice rosa
n gradualmede los registura inferior
mposiciones rmación de
ura ligerameermediario.
ONES ERBIOUSTRATOS OROSOS C
s publicadas
enza mezcclorhídrico y hora más. SCl) y se siguse quiere ora. Se proca 400ºC 12
mesoporoeas de vidrioleas ZBLAN
e realiza porol o etanol (do en ella la iento con ultda y se elim
Tratamientoultrasonido
ente por recostros de anár a las de dde los com varios prodnte por deba
O (E ITERBVÍTREOS
CON SOLU
s por Sofer
clando tetraagitando du
Se añade cue agitando btener una ede al secah en aire.
osos. Puedo poroso SIMN, etc.
r impregnaci(entre 1,5×1película, ob
trasonidos. mina el exce
o por s
ocido. En esálisis térmicodescomposi
mplejos no sductos interajo de la co
BIO) EN LAMEDIANT
CIONES D
et al. [17]
etilortosilicaurante 1 horcloruro de durante 24 película o s
ado según
de realizarsMAX (Kavali
ón a partir d0-3 y 1,5×10
blea o fibra dSe procede so de alcoh
Evaporacióndel disolvente
ste momento. El recocidción de cadson procesormediarios, rrespondien
AS TE DE
y
to ra. n-h. se la
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de 0-2 de
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Si s100han UnaSi ela ddescon
se quiere alc00 ºC pero n descompu
a observacióel recocido ddescomposicsaparecen pnveniencia d
canzar el sina estas temesto a sus c
ón clave parde las muesción resultanpor ningún de recocer et
pared de sílice vítrea
nterizado, elmperaturas, ecorrespondie
ra conseguirtras impregnn atrapados procedimientapa por eta
recocido deevidentemen
entes óxidos
r un buen renadas se reaen las mues
nto. Por copa.
por
erbio do
ebería continnte, los com
s y oxifluorur
cocido es llealiza de modstras en formnsiguiente,
ro
opante
nuar hasta pmplejos de eros.
evarlo a cabdo rápido, loma de burbues preciso
por encima derbio o iterb
o lentamentos volátiles dujas que ya n
insistir en
de bio
te. de no la
7.
Sob Comconporcomsusexcnorfigumáespinflude gande ancde vidr
EspObs En 500de estevarresReaespeficvidr
ALTERNAMATERIALUTILIZAR PERFLUO
bre las fibra
mo se ha innsiderados dr lantánidos.mo anfritrions dopantes celente artícrmalizada paura siguientes amplia pa
pectros de euenciados pbanda de ga
nancia activala tabla de
chura de baalgún valor rios fluoruro
pectros de emsérvese la va
1990, Spirit0 ppm de Erbombeo a 1e amplificad
riaciones meulta favorabalmente, la pectral resulciencia la fibrio.
ATIVAS A LLES DOPAN
VIDRIOS ORADOS Y V
as Er:ZBLA
ndicado en sdesde 1978 . Una caracnes es la graen comparaculo de revara Er3+ en e. Puede apara el fluoroemisión y por la reabsoanancia. La a que puedee la página nda FWHM (por ejempen compara
misión a 150ariación en a
t et al. [23] r3+ para amp1485-nm y ldor de fibra enores de 1ble al compúnica ventajta más plan
bra ZBLAN d
LA SÍLICE VNTES: CONFLUORADOVIDRIOS CO
AN y Er,Yb:Z
secciones a[8,19,20] coterística paran anchura ación con evisión de Mvidrios óxid
preciarse perohafnato queanchuras dorción, con anchura de
e esperarsesiguiente, a 1550 nn
lo, 20 dB o ación con los
00-nm para daspecto y an
doparon unplificar luz ena longitud dfueron capa
1 dB en el pararlo conja para los a
na que la dedopada con
VÍTREA CONSIDERACIOOS TIPO ZODOPADOS
ZBLAN
anteriores, loomo unos erticularmentede banda q
el caso de lMiniscalco [o y fluorurorfectamente e para los v
de banda mlo que resu banda de g
e en un amptomados popara la cuamás), resul
s silicatados
diferentes vidchura de líne
a fibra fluorn la banda dde la fibra doaces de conintervalo 15 el de unaanfitriones fle los anfitrioerbio, es prá
OMO ANFITRONES SOBR
ZBLAN, MAS CON FOS
os vidrios fluxcelentes ae atractiva due exhibe elos vidrios a21] aparece como anfitque la anch
vidrios silicamostrados en
lta más valiganancia se plificador de or Miniscalcl la ganancilta significats.
drios hospedea de los div
rocirconato dde 1550 nmopada con Enseguir una534-1561 na fibra de sluoruro es qnes de síliceácticamente
RIÓN DE LRE LA POS
ATERIALES FORO.
uoruro han vnfitriones pade estos videl espectro da base de óe la bandariones, reprohura de banatados. Sin n la figura oso examinrefiere a la ganancia a
co [21] muea permanectivamente m
dadores dopaversos vidrio
de 7.1 µm d. Se hizo usEr fue de 5
a ganancia dm. Este cosílice codop
que su curvae pues, por
e la misma q
OS NUEVOSIBILIDAD D
PLÁSTICO
venido siendara el dopaddrios fluorurode emisión dóxidos. En
a de emisióoducida en nda es muchembargo, lopueden estar la anchuanchura de lta. Los datoestran que ce por encim
mayor para lo
ados con Er3
os [20,22]
de núcleo coso de un lásm. Utilizand
de 18 dB comportamienpada con Aa de gananc
otra parte, que la fibra d
OS DE OS
do do os de el
ón la
ho os ar ra la
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3+.
on er do on to
Al. cia la
de
52
Anchura de banda de ganancia (nm) a 1500-nm para algunos vidrios dopados con Er3+
Vidrio FWHM, nm Pico 20 dB Pico 30 dB Pico 40 dB Sílice dopada con Al/P 43.3 7.9 6.4 5.3 Fluorozirconato 63.3 16.4 11.7 9.0 Fluorohafnato 63.8 17.3 13.2 10.4 En 1988, dos años antes, Brierly y France [24] obtuvieron un láser de fibra eficiente al utilizar fibras fluorocirconato dopadas con erbio. La fibra utilizada, una multimodo dopada con erbio, de 75 cm de longitud, fue bombeada con radiación de 476,5 nm desde un láser de ión Ar. La salida de onda continua (cw) a partir de la transición 4I11/2 → 4I13/2 proporciona acción lasing a 2.7 µm. Allen et al. [25] también consiguieron acción lasing a la misma longitud de onda para fibras Er:ZBLAN. En este caso, se utilizó un diodo láser mucho más conveniente a 792 nm para bombear la fibra. La máxima potencia de salida fue de alrededor de 2 mW y la eficiencia fue del 8%. No obstante el carácter esperanzador de los resultados anteriores, el interés por las fibras Er:ZBLAN resultó afectado cuando en 1992 se publicó que su eficiencia era superada por la de las fibras fluoruro co-dopadas con Ho3+ y Tm3+ [26]. A partir del año 2000 y para mejorar esta situación, o sea, las características de fluorescencia de la banda a 1550 nm y la dinámica de la transferencia de energía, se ha acudido al recurso de dopar los vidrios Er:ZBLAN con Yb y Ce [27,28]. Según Nagamatsu et al. [27] el codopado con Yb3+ optimiza la eficiencia de excitación del bombeo a 980 nm y el codopado con Ce3+ mejora la relación de bifurcación (branching ratio) del nivel de transición 4I11/2–
4I13/2 del Er3+, lo que se traduce, como resultado, en un aumento del rendimiento cuántico de la fluorescencia a 1550 nm. Otro es el caso de la luminiscencia por upconversion de vidrios ZBLAN co-dopados con Er e Yb en diferentes proporciones: Er(0.5)Yb(3):ZBLAN, Er(0.5)Yb(1):ZBLAN y Er(0.5):ZBLAN, excitados por láser de 1520 nm. Según Xiabo et al. [29,30], se trata de un nuevo tipo de fluorescencia de radiación cooperativa por upconversion que procede de estados cluster acoplados de dos iones Yb3+ y que representa un nuevo procedimiento de conseguir luminiscencia de upconversion en el UV, en el azul y en el verde. Las fuertes emisiones en el verde son procesos di-fotónicos secuenciales mientras las emisiones azules son procesos multi-fotónicos debidos a la fuerte sensibilización del Yb3+. Volviendo sobre el aspecto principal que nos ocupa y a la vista del hallazgo, suficientemente constatado en la revisión de Philipps et al. [28], de que los vidrios fluoruro dopados con Er3+ e Yb3+ poseen una ganancia más plana y más ancha que la de los EDFAs basados en sílice, parece prometedor continuar este proyecto ensayando el dopado de fibras ZBLAN con los complejos de Er e Yb obtenidos. Sobre las fibras Er-POF Fueron propuestas en 2003 por Kuriki et al. [31], quienes realizaron ensayos sobre soluciones de Er(dfhd)3 en medio perfluorocarbonado (mezcla de poli(perfluoro-butenilvinileter y liquido perfluorocado 3M PF-5080 en proporción 1:9 % en peso) y han preconizado para futuras fibras plásticas energías fonónicas similares a las de la sílice vítrea.
Sob A lacitaInccubLas
bre las fibra
a altura de ada en el ac., que abre biertas, una s característ
as Er/Yb DC
2004 ha empartado 3.1la posibilidainterna de sicas técnica
COF
mpezado a , fabricada
ad de combinílice y otra es de las fibra
cobrar intepor la firma
nar un núcleexterna, bienas comercia
rés especiaa canadienseo dopado con de sílice o alizadas apa
l un nuevo se CorActivon erbio e itde polímerorecen a con
tipo de fibrve High-Tecterbio con doo fluorado. tinuación:
ra, ch os
Sob A rFibhemiteroptlugasituEr:Z Cuade commufueparionenatconen potbom+30
bre las fibra
raíz de la rercore® commos procedrbio con ligatimizará el rear a un cod
uación similaZBLAN y Er
ando se tratiterbio altas
mercial de Fy ancha e intes de bom
ra el núcleoes erbio paturaleza “indnversión óptla práctica,
tencia de bmbeados a 0dBm, indica
as Er/Yb flu
reciente apamo DF1500Yido a ensayandos fluoruequerimientodopado conar a la de los,Yb:ZBLAN.
ta de fabricas y que el nFibercore antntensa bandmbeo de alt facilita la tra producir directa” de ica-óptica nesta relativ
bombeo a lo1047 nm p
ativas de efic
Absorción
uorofosfato
arición en eY, caracterizyar la incoruro, como fuo del dopad
n efectos sims vidrios fluo
ar YEDFAs, núcleo esté teriormente da de bombta potencia.ransferenciala deseadaeste proceo alcanzará
va ineficiencongitudes dor microláseciencias de
n de bombeo
el mercado zado por unrporación a uente de dodo con fósfomilares a la
orofosfatos, c
las claves sdopado concitado: el D
beo que per La utilizaci
a eficiente da “salida” deso de bomn las de lasia ha sido c
de onda alteeres YLF haconversión ó
o típica en la
de un YEna matriz vítla misma d
opantes fluooro con el doas de los vicitados en e
son la utilizan fósforo (coF1500Y). El
rmite el uso ión de un vde energía dentro de la vbeo implica
s fibras dopacompensadaernativas. Yan proporcioóptica-óptica
a región 860-
DFA comertrea dopadade complejooruro. De esopado con fidrio fluorofol epígrafe so
ación de conomo ocurre l nivel de itede una am
vidrio dopadde los ionesventana de a que las eadas solo coa por la dispYEDFAs deonado consa del 35%.
1080 nm
rcializado pa con fósforos de erbio ste modo, sflúor para dosfato, en uobre las fibra
ncentracioneen el YEDF
erbio crea unmplia gama d
o con fosfas iterbio a lo1550 nm. L
eficiencias don erbio perponibilidad d dos etapaecuciones d
or ro,
e se ar un as
es FA na de
ato os La de ro, de as, de
8.
Pot Despartradobt
Exttrad
En tranve puetras(nacos[29nod
PREVISIOEDFAs Y Y
tencia-prec
sde una perrece muchodicional solotenidos como
tensión de dicional a 98
la tecnolognsportar soloen la figura,ede impulsasmisión sign
arrowcast infsto para tran]. Después,
do.
ONES PARAYEDFAs
cio
rspectiva po más conve
o con erbio. o dopantes y
la capacida80 nm [32].
gía YEDFA o la informa un amplifica
ar (hit) 64 nnificativameformation), ensportar solo
se combina
A LOS NUE
tencia-precieniente dopSe impone, y la adopció
ad para amp
Tecnolog
se utiliza ación de trasador de fibranodos o 32nte más baes más convo canales dean ópticame
EVOS MAT
o y la vista par con erbpues, la util
ón de la tecn
plificadores
gía YEDFA
la tecnologsmisión ancha dopada co.000 suscripajo. Para laveniente usae modulacióente las dos
TERIALES E
de su evolubio e iterbiolización de mología YED
EDFAs y Y
ía 1550 nmha (broadca
on erbio e iteptores, propa informacióar un transmn por amplitlongitudes
EN SU AP
ución en los que realizmezclas de FA
YEDFAs co
m de alta past informatioerbio (YEDFAporcionando ón de difus
misor de 130tud en cuadde onda pa
LICACIÓN
últimos añoar el dopadlos complejo
n el bombe
potencia paon). Como sA) de 22 dBun coste d
sión selectiv00 nm de baratura ó QAra entregar
A
os, do os
eo
ra se m
de va
ajo AM
al
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