generadores y dispositivos semiconductores de microondas (3)
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ESPECIALIZACION PROFESIONAL TECNICA POR ORIENTACION DE MISILES
(COT 10)
ASIGNATURA
DOCENTE: T1 COT(10) NICOLÁS CUYA MOTTA
MICROONDAS Y COMUNICACIONES POR FIBRA OPTICA
2014
GENERADORES
DE
MICROONDAS
Quizás fue el MAGNETRON, como generador de microondas. De alta
potencia, el dispositivo que dio pie al desarrollo a gran escala de las
microondas, al abrir paso a la utilización de sistemas de radar durante la II
Guerra Mundial; sin embargo, fueron los KLYSTRONS, los que dieron una
mayor versatilidad de utilización de las microondas, sobre todo en el campo de
las comunicaciones, permitiendo además una mayor comprensión de los
fenómenos que tiene en lugar los tubos de microondas.
El principio básico de funcionamiento de estos generadores es la modulación
de velocidad de un haz electrónico que al atravesar una cavidad resonante,
excita en ella oscilaciones electromagnéticas de la frecuencia de microondas,
deseada. El estudio de los KLYSTRONS obligó a un amplio desarrollo desde
los fenómenos de carga espacial, la interpretación de la operación de los tubos .
Sin embargo, fue el desarrollo de otro tipo de válvulas, las de ONDA
PROGRESIVA (TWT, Travelling-Wave Tube); siglas de ésta clase de
tubos, las que dieron lugar a una mejor compresión de los fenómenos que
tienen lugar en los haces electrónicos, sobre todo en lo que respecta a las
ondas electromecánicas, daban lugar a amplificación o generación de
microondas. Para que este acoplamiento sea efectivo es preciso reducir la
velocidad de fase de la onda electromagnética lo cual se hace mediante
estructuras periódicas entre las cuales la más utilizada es la hélice; de esta
forma es posible mantener una iteración continuada entre la onda
electromagnética y el haz electrónico, modulado en velocidad, y
consecuentemente en densidad, que va cediendo su energía, digamos
cinética, a la onda electromagnética
Modulación de la velocidad
Un electrón que viaja en
una dirección opuesta a
las líneas de campo
electrostáticas absorberá
energía y aumentara su
velocidad (acelera)
Un electrón que viaja en
la misma dirección que
las líneas de campo
electrostático, disminuirá
la velocidad dejando
energía al campo
Klistrón
En frecuencias elevadas, los tubos de haz lineal superan las limitaciones debidas
al tiempo de transito, propias de los tubos de rejilla de control, acelerando el flujo
de electrones a gran velocidad antes de modularla. Se efectúa la modulación
variando la velocidad, con el consiguiente agrupamiento de electrones en
paquetes, lo que produce una corriente espacial de RF. En general, los circuitos
de RF para el acoplamiento de señales al y del haz electrónico son partes
integrantes del tubo. Los dos tubos más importantes son los Klistrones y los tubos
de onda progresiva (TWT). De ellos se utilizan diversas versiones como
amplificadores o como osciladores.
En un klistrón, los circuitos de RF son cavidades resonantes que actúan como
transformadores para acoplar el haz de alta impedancia a líneas de transmisión de
baja impedancia. La respuesta frecuencial viene limitada por el producto
impedancia-ancho de banda de las cavidades, pero puede aumentarse por una
sintonía escalonada y por cavidades de tipo filtro de resonancia múltiple.
Klistrón básico de dos cavidades
Los Klistrón son tubos de velocidad modulada que se usan en radares y equipo
de comunicaciones como osciladores y amplificadores. Los Klistrón hacen uso
del efecto del tiempo de transito variando la velocidad de un haz de electrones
de una manera parecida al proceso de la modulación de velocidad previamente
explicado. Fuertes campos electrostáticos son necesarios en el klistrón para el
funcionamiento eficaz. Esto es necesario porque la interacción de la señal y el
haz de electrones toma lugar en una distancia muy corta.
Klistrón de dos cavidades como oscilador:
En todos los klistrones, excepto los réflex, el haz atraviesa sucesivamente
varias cavidades, por lo que no hay retroalimentación. El tubo es un
amplificador desacoplado, en el que cada etapa esta aislada de las que ha
atravesado antes el haz. Para convertirlo en oscilador hay que añadirle una
retroalimentación electromagnética.
El tubo de dos cavidades diseñado específicamente como oscilador tiene un iris
de acoplamiento en la pared que separa las cavidades. Este tubo tiene mayor
rendimiento y mayor potencia que el klistrón réflex. Puede modularse en
frecuencia variando la tensión de cátodo a ambos lados del centro del modo de
oscilación, pero necesita mayor potencia de modulación que el klistrón réflex.
Los osciladores de dos cavidades se utilizan cuando se necesitan potencia
moderada, frecuencia estable y bajo ruido en las bandas laterales. Como
ejemplos se puede citar los generadores de transmisores de radares Doppler
de navegación, generadores de bombeo en amplificadores paramétricos, y
osciladores patrón en emisores de radar Doppler de onda continua. Para
mejorar la estabilidad, los tubos son generalmente de frecuencia fija, o tienen,
como máximo, una gama de sintonía limitada.
La construcción y los componentes básicos para la construcción de un Klistrón de
2 cavidades se muestran en la primera figura de arriba. La siguiente es una
representación esquemática del mismo tubo.
Klistrón de dos cavidades como amplificador
En el klistrón más sencillo, la señal excitadora se acopla a la cavidad de entrada
por medio de una línea de transmisión. La tensión de la cavidad modula en
velocidad el haz. Tras un espacio de desplazamiento único, la modulación de
densidad resultante induce una corriente en el resonador de salida, del cual se
extrae potencia por medio de otra línea de transmisión. La focalización del haz
es, generalmente, electrostática.
La ganancia de un klistrón de dos cavidades es del orden de 10 dB. Su utilización
es limitada porque en tubos de gran potencia se desea mayor ganancia y para
potencias inferiores existen amplificadores de estado sólido.
Klistrón de potencia multicavidad
La amplificación, rendimiento de potencia, y eficacia pueden ser mejoradas
grandemente en un klistrón por la adición de cavidades intermedias entre las
cavidades de entrada y salida del klistrón básico. Las cavidades adicionales
sirven para modular en velocidad el haz de electrones y producir un aumento en
la energía disponible en la salida. Estas cavidades intermedias (cavidades en
cascada), no están acopladas con el exterior, sino que se excitan por la corriente
del haz de RF.
Cada cavidad sintonizada a la frecuencia de la señal añade unos 20 dB de
ganancia a los 10 dB de un klistrón de dos cavidades. Es factible una ganancia
neta de 60 dB. Generalmente se resintoniza la penúltima cavidad a una frecuencia
superior para mejorar el rendimiento en un 5%. A veces se resintonizan otras
cavidades intermedias, o se sintonizan a frecuencias alternativamente superiores e
inferiores, para mejorar la banda pasante a expensas de la ganancia. Se ha llegado
a utilizar hasta 10 cavidades.
Klistrón réflex
Otro tubo basado en la modulación de velocidad, y usado para generar energía
de microondas es el KLYSTRON REFLEX (Esquema funcional de un Klistrón
Réflex, Klistrón Réflex del tipo 2K25).
El klistrón réflex contiene un PLATO REFLECTOR, llamado REPULSOR, en
lugar de la cavidad de salida usada en otros tipos de klistrón. El haz de
electrones se modula como en los otros tipos de klistrón pasándolo a través de
una cavidad resonante que oscila, pero aquí termina la similitud. La
retroalimentación requerida para mantener oscilaciones dentro de la cavidad es
obtenida invirtiendo el haz y enviándolo de vuelta hacia atrás a través de la
cavidad. Los electrones del haz se modulan en velocidad antes de que pase a
través de la cavidad por segunda vez, entonces entregaran la energía necesaria
para mantener las oscilaciones. El haz de electrones es devuelto por un electrodo
cargado negativamente que repele al haz. Este elemento negativo es el repulsor
antes mencionado. Con un desfasaje adecuado, que se determina por las
tensiones aplicadas, se presentan modos de oscilación si el tiempo de transito
entre los pasos por la cavidad es igual a n + tres cuartos de ciclo. La frecuencia
puede modularse variando la tensión del reflector (que no absorbe corriente).
Este tipo de oscilador klistrón se llama klistrón réflex debido al reflejo que sufre
el haz de electrones cuando se esta acercando al otro electrodo.
USO
Los klistrones réflex se utilizan como generadores de señal de prueba,
osciladores locales en receptores, generadores de bombeo en amplificadores
paramétricos, y transmisores de baja potencia en enlaces de FM de visión
directa. Los diversos elementos para microondas se caracterizan por su bajo
precio y su gran fiabilidad. Las frecuencias de trabajo de los tubos réflex
cubren toda la gama de microondas, desde 1 a 100 GHz, pero su utilización
mas corriente es entre 4 y 40 GHz.
MAGNETRON
Magnetrón Inglés
En 1935, en Gran Bretaña, se fabricó el primer radar que tuvo condiciones
operativas y en 1939 Henry Boot, John T. Randall y los hermanos Russel y
Sigurd Varian inventan el Magnetrón de Cavidad Resonante que hace posible el
radar tal como lo conocemos ahora. El magnetrón permite generar señales de
alta frecuencia y muy alta potencia con gran estabilidad.
Un magnetrón es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en
energía electromagnética en forma de microonda. Fue desarrollado
hacia el final de los años 30 con el fin de alimentar al radar mediante
una fuente radioeléctrica potente (varios cientos de vatios) y con una
longitud de onda centimétrica, por lo tanto unas frecuencias elevadas
para la época de 300 MHz a 3 GHz (ondas decimétricas) y más allá de
3 GHz (ondas centimétricas).
Los osciladores de tubos utilizados anteriormente eran incapaces de
proporcionar tanta potencia (lo que suponía un alcance insuficiente de
los radares), a frecuencias tan elevadas (de donde una discriminación
angular débil).
Funcionamiento
El magnetrón tiene un filamento metálico de titanio que, al hacerle circular una
corriente eléctrica, se calienta y produce una nube de electrones a su alrededor.
Este filamento se encuentra en una cavidad cilíndrica de metal que al aplicarle
un potencial positivo de alto voltaje con respecto al filamento, éste atrae a las
cargas negativas. Viajarían en forma radial, pero un campo magnético aplicado
por sendos imanes permanentes obligan a los electrones a girar alrededor del
filamento en forma espiral para alcanzar el polo positivo de alto voltaje. Al
viajar en forma espiral, los electrones generan una onda electromagnética
perpendicular al desplazamiento de los mismos, que es expulsada por un
orificio de la cavidad como guía de onda. Normalmente, para que los imanes
permanentes no dejen de funcionar por alcanzar la temperatura de Curie, los
magnetrones industriales se enfrían con agua, o en su defecto, con un sistema
de dispersión que consiste en aspas metálicas, que a la vez filtran las ondas
electromagnéticas producidas, gracias al principio de resonancia.
Usos
Hoy en día el magnetrón tiene dos usos principales:
• El radar, donde ahora tiene la competencia del Klistrón, el carcinotrón, el tubo
de ondas progresivas y los semiconductores.
• El horno microondas. Se dice que se descubrió la aplicación cuando los
técnicos veían a los gorriones quemados tras pasar cerca de las antenas de los
primeros radares ingleses, las ondas expulsadas por el dispositivo son guiadas
por un orificio para llegar hasta los alimentos a calentar, excitando sus
moléculas de agua e incrementando su temperatura, por ello los que son en su
mayor parte líquidos con un punto de ebullición menor a de otros sólidos se
calientan más rápidamente. La principal empresa fabricante de magnetrones
en la segunda guerra mundial fue la Raytheon Inc. Uno de sus ingenieros
descubrió con sorpresa cómo una chocolatina que llevaba en el bolsillo para
almorzar se había convertido en crema al estar trabajando al lado del radar.
Esto le llevó a pensar en el uso doméstico de este invento, llevando a la
preparación del primer horno microondas.
Tubos de ondas progresivas – Traveling-Wave Tubes (TWT)
El tubo de ondas progresiva (twt) es un amplificador de microondas de alta
ganancia, bajo ruido y largo ancho de banda. Fue inventado por Rudolf
Kompfner en la última parte de la Segunda Guerra Mundial y desarrollado en
un dispositivo practico por J. R. Pierce y L. M. Field en los laboratorios de la
Bell Telephone en 1945. Hoy en día el twt encuentra diversas aplicaciones en
comunicaciones, radar, proyectiles teledirigidos y sistemas electrónicos de
contramedidas. El twt es capaz de ganar más de 40 dB con anchos de banda
que excede una octava. (Un ancho de banda de 1 octava es uno en el que la
frecuencia superior es dos veces la frecuencia más baja). Se han diseñado
tubos de ondas progresivas para frecuencias tan bajas como 300 MHz y tan
alto como 50 GHz. El twt es principalmente un amplificador de voltaje. Las
características de ancho de banda y bajo ruido hacen a los twt ideales para el
uso como un amplificador de RF en un equipo de microondas.
La construcción física de un twt típico se muestra en la figura.
1.- Cañón electrónico
2.- Entrada RF
3.- Selenoide
4.- Atenuador
5.- Bobinado helicoidal
6.- Salida RF
7.- Tubo de vacio
8.- Colector
El twt contiene un cañón electrónico que produce un aceleramiento de un haz
de electrones a lo largo del eje del tubo. El imán circundante proporciona un
campo magnético a lo largo del eje del tubo para enfocar los electrones en un
haz delgado. La HELICE, al centro del tubo, es un alambre enrollado que
mantiene una línea de transmisión de baja impedancia para la energía RF
dentro del tubo. La entrada y salida de RF se acoplan y se saca hélice por
acopladores direccionales que no tienen ninguna conexión física a la hélice. Si
la energía RF se transporta en cables coaxiales, estos se enrollan de una
manera helicoidal sobre el tubo. Si la energía RF se transporta con guías de
ondas, se usan acopladores direccionales de guía de onda. El atenuador
previene que cualquiera onda reflejada viaje hacia atrás por la hélice.
DISPOSITIVOS
SEMICONDUCTORES
DE
MICROONDAS
Introducción
Desde mitad de los años cincuenta, el número y variedad de dispositivos
semiconductores para microondas ha aumentado en gran manera, al aplicarse
nuevas técnicas, nuevos materiales y nuevas ideas debido a la necesidad de
obtener dispositivos de microondas más pequeños, lo cual causo una extensa
investigación en esta área. Esta investigación ha producido dispositivos de
estado sólido con rangos de frecuencia mucho más altos. La estructura mas
antigua es el diodo de contacto puntual, de tungsteno-silicio, que emplea el
contacto de un buscador metálico, utilizado para la detección y mezcla de
señales. Más recientemente se han fabricado estos diodos por deposición
epitaxial de una delgada capa de silito de tipo P sobre P+. El diodo de barrera
Schottky, unión rectificadora metal-semiconductor, esta suplantando al
contacto puntual debido a su factor de ruido mas bajo. Estos elementos
presentan una característica de resistencia variable.
En contraste con ellos, los diodos de reactancia variable (varactor)
aprovechan la variación de capacidad de una unión PN polarizada
inversamente, en función de la tensión aplicada. Físicamente, esta variación
de capacidad es el resultado del ensanchamiento de la zona de agotamiento al
aumentar la tensión de polarización inversa. Controlando el perfil de dopado
de la unión puede adaptarse la forma funcional de esta relación a cada
aplicación específica. Sus aplicaciones típicas son la generación de
armónicos, la amplificación paramétrica y la sintonía electrónica.
Los diodos pin poseen una ancha región intrínseca que les capacita para
manejar grandes potencias y ofrece una impedancia a frecuencias de
microondas controlable por una polarización de baja frecuencia (o continua).
Han demostrado su utilidad en conmutadores de microondas, moduladores y
protectores. Al cambiar de polarización de inversa a directa, del diodo pin
pasa eléctricamente de tener una pequeña capacidad a una gran conductancia,
aproximadamente a un cortocircuito.
Para generar potencia en microonda o amplificarla, es necesaria una
característica de resistencia negativa a esas frecuencias. Empezando por el
diodo túnel al principio de los años sesenta y avanzando hasta los diodos
IMPATT y los diodos Gunn, de mayor potencia, estos elementos de
resistencia negativa han experimentado un rápido desarrollo. El diodo túnel
utiliza una unión PN fuertemente dopada, suficientemente abrupta para que los
electrones puedan atravesar la barrera de potencial por efecto túnel con una
tensión aplicada próxima a cero. Como este efecto es debido a los portadores
mayoritarios, el diodo túnel es de acción muy rápida, lo que le permite
responder en la región de ondas milimétricas. La muy baja potencia a la que se
satura el diodo túnel ha limitado su utilidad.
DIODO VARACTOR
Los diodos varactores (llamados también varicap "diodo concapacitancia-voltaje variable" o sintonizadores) sonsemiconductores dependientes del voltaje, capacitoresvariables.
Los diodos varactores o varicap han sido diseñados de maneraque su funcionamiento sea similar al de un capacitor y tenganuna característica capacitancia-tensión dentro de límitesrazonables.
Simbología del diodo Varactor
FUNCIONAMIENTO DEL VARACTOR
• En la figura al aumentar la tensión inversa la capacidad de la zona de
transición se agranda, y se separa las placas, y esto provoca que al
aumentar la distancia, disminuya la capacidad, o sea al aumentar la
tensión disminuye la capacidad.
POLARIDAD INVERTIDA
POLARIDAD INVERTIDA GRANDE
mayor V menor C
menor V mayor C
POLARIDAD INVERTIDA PEQUEÑA
DIELECTRICO
PLACAS CONDUCTORAS
FUNCIONAMIENTO DEL VARACTOR
• Cuando el varactor se conecta en paralelo con un inductor se obtiene
un circuito resonante cuya frecuencia de resonancia es: CT [pF] que
es sintonía de frecuencias.
C L 2
1 f
T
o
fo : Frecuencia de resonancia
L : Inductor en henrios
CT: Capacidades microfaradios
USO DEL DIODO VARACTOR
Los diodos varactores fueron utilizados por primera vez en los inicios de
la década del 50, como condensador de capacidad variable con el voltaje
y posteriormente para modulación de frecuencia de osciladores.
Posteriormente con las mejoras de los materiales y técnicas de
construcción se han alcanzado frecuencias altas de operación,
utilizándose en la actualidad como multiplicadores de frecuencias de
microondas y amplificadores parametricos de microondas con muy bajos
ruidos.
APLICACIONES
- La mayoría de los diodos son hechos de silicio, para respuestas a altas
frecuencias de arseniuro de galio.
- Los varactores de baja potencia en la etapa de sintonía .
- Control automático de ganancia (cag) en receptores de radio, en televisión.
APLICACIONES
• EN LA ETAPA DE RECEPTORA
DE UN RADAR CONSOLA RADAR DECCA ARPA
ANTENA
APLICACIONES
EN RECEPTORES DE AUDIO Y VIDEO
APLICACIONES
- También realizan corrimiento de fase y conmutaciones en frecuencias muyaltas y microondas.
- Se usan también como multiplicadores de frecuencia de perdida de muybaja en transmisores de estado solido.
- Además se utilizan para limitación conformación de pulsos yamplificadores parametricos.
DIODOS PIN
El diodo PIN es un diodo que presenta una región P fuertemente dopada y otra
región N también fuertemente dopada, separadas por una región de material
que es casi intrínseco. Este tipo de diodos se utiliza en frecuencias de
microondas, es decir, frecuencias que exceden de 1 GHz, puesto que incluso
en estas frecuencias el diodo tiene una impedancia muy alta cuando está
inversamente polarizado y muy baja cuando esta polarizado en sentido directo.
Además, las tensiones de ruptura están comprendidas en el margen de 100 a
1000 V.
circuito equivalente de un diodo PIN a frecuencias de microondas
Símbolo del diodo PIN
USO DEL DIODO PIN
En virtud de las características del diodo PIN se le puede utilizar como
interruptor o como modulador de amplitud en frecuencias de microondas ya
que para todos los propósitos se le puede presentar como un cortocircuito en
sentido directo y como un circuito abierto en sentido inverso. También se le
puede utilizar para conmutar corrientes muy intensas y/o tensiones muy
grandes.
También los diodos pin pueden utilizarse como limitadores, en sustitución de
los tubos TR, para potencias de cresta inferiores a 100 kW. Con potencias de
cresta superiores pueden utilizarse estos diodos a continuación de los tubos
TR para eliminar cualquier fuga transitoria aunque, si se requiere una
respuesta rápida (menos de un microsegundo), se utiliza un diodo varactor.
Utilizado como atenuador, el diodo se comporta como una resistencia
controlada por corriente en paralelo con la capacidad de la región intrínseca.
Esquema general de un receptor
señal
+
Ruido óptico
Ruido eléctrico
DIODO TÚNEL
El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión pn, en la
cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia
diferencial negativa en un cierto intervalo de la característica corriente-
tensión. La presencia del tramo de resistencia negativa permite su
utilización como componente activo (amplificador/oscilador). También se
conocen como diodos Esaki, en honor del hombre que descubrió que una
fuerte contaminación con impurezas podía causar un efecto de tunelización
de los portadores de carga a lo largo de la zona de agotamiento en la unión.
Una característica importante del diodo túnel es su resistencia negativa en
un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la
resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En
consecuencia, el diodo túnel puede funcionar como amplificador, como
oscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de
baja potencia para aplicaciones que involucran microondas y que están
relativamente libres de los efectos de la radiación.
SIMBOLO DEL DIODO TUNEL
PRINCIPIO DE OPERACIÓN
Cuando se aplica una pequeña tensión, el diodo tunel empieza a conducir (la
corriente empieza a fluir).
- Si se sigue aumentando esta tensión la corriente aumentará hasta llegar un
punto después del cual la corriente disminuye.
- La corriente continuará disminuyendo hasta llegar al punto mínimo de un
"valle" y después volverá a incrementarse. En esta ocasión la corriente
continuará aumentando conforme aumenta la tensión.
Este comportamiento de la corriente en función de la tensión en el diodo tunel
se puede ver en el siguiente gráfico.
- Vp: Tensión pico
- Vv: Tensión de valle
- Ip: Corriente pico
- Iv: Corriente de valle
La región en el gráfico en que la corriente disminuye cuando la tensión
aumenta (entre Vp y Vv) se llama “zona de resistencia negativa”.
Los diodos tunel tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Ip e
Iv muy rápidamente, cambiando de estado de conducción al de no conducción
incluso más rápido que los diodos Schottky.
Desgraciadamente, este tipo de diodo no se puede utilizar como rectificador
debido a que tiene una corriente de fuga muy grande cuando están polarizados
en reversa.
Así estos diodos sólo encuentran aplicaciones reducidas como en circuitos
osciladores de alta frecuencia.
APLICACION DEL DIODO TUNEL
Los diodos de efecto túnel. Son dispositivos muy versátiles que pueden
operar como detectores, amplificadores y osciladores. Poseen una
región de juntura extremadamente delgada que permite a los portadores
cruzar con muy bajos voltajes de polarización directa y tienen una
resistencia negativa, esto es, la corriente disminuye a medida que
aumenta el voltaje aplicado.
DIODO LASER
El diodo láser se obtuvo como resultado de la continuación del desarrollo del
diodo LED. La palabra LASER proviene de las siglas en inglés:
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
que significa:
Amplificación de luz por Emisión estimulada de radiación
Esto se refiere a un extraño proceso cuántico, donde la luz característica
emitida por electrones cuando estos pasan de un estado de alta energía a un
estado de menor energía, estimula a otros electrones para crear "saltos"
similares. El resultado es una luz sincronizada que sale del material.
Otra característica importante es que la luz emitida no sólo tiene la misma
frecuencia (color), sino también la misma fase. (También está sincronizada).
Este es el motivo por el cual luz láser se mantiene enfocada aún a grandes
distancias.
En el caso de una fuente de luz blanca común, esta genera todos los diferentes
colores (a sus respectivas frecuencias) en forma de rayos dispersos (van en
diferentes direcciones) y no están en fase.
SIMBOLO DEL DIODO LASER
En el caso de una fuente de luz blanca común, esta genera todos los
diferentes colores (a sus respectivas frecuencias) en forma de rayos
dispersos (van en diferentes direcciones) y no están en fase.
En el caso de una fuente de luz láser todos los rayos son del mismo color
(monocromáticos) o lo que es lo mismo, tienen la misma frecuencia y
están en fase
Los diodos LED comunes, irradian una sola luz (son
monocromáticos), una sola frecuencia, pero no están en fase y se
propagan en forma dispersa.
En cambio los diodos LASER, producen una luz coherente.
Esta luz no sólo es monocromática (un solo color), sino que es
monofásica (están en fase), resultando en un rayo de luz muy
preciso.
LASER LED
*Más rápido *Mayor estabilidad térmica
*Potencia de salida mayor *Menor potencia de salida, mayor
tiempo de vida
*Emisión coherente de luz *Emisión incoherente
*Construcción es más compleja *Mas económico
*Actúan como fuentes adecuadas en
sistemas de telecomunicaciones
Se acoplan a fibras ópticas en
distancias cortas de transmisión
*Modulación a altas velocidades,
hasta GHz
*Velocidad de modulación hasta
200MHz
Diferencias del diodo láser con un diodo LED.
APLICACIÓN DEL DIODO LASER
• Comunicaciones de datos por fibra óptica.
• Lectores de CDs, DVDs y formatos derivados.
• Interconexiones ópticas entre circuitos integrados.
• Impresoras láser.
• Escáneres o digitalizadores.
• Sensores.
Esquema del funcionamiento del CD-ROM
Un haz láser es guiado mediante lentes hasta la superficie del CD. A efectos
prácticos, se puede suponer dicha superficie formada por zonas reflectantes y
zonas absorbentes de luz. Al incidir el haz láser en una zona reflectante, la luz
será guiada hasta un detector de luz: el sistema ha detectado un uno digital. Si
el haz no es reflejado, al detector no le llega ninguna luz: el sistema ha
detectado un cero digital.
Un conjunto de unos y ceros es una información digital, que puede ser
convertida en información analógica en un convertidor digital-analógico.