MODULACIN DE FASE CRUZADA

MODULACIN DE FASE CRUZADA introduccin El gran atractivo que poseen los sistemas de comunicaciones pticas se debe a la capacidad que poseen las fibras pticas para transportar grandes cantidades de informacin sobre trayectos extensos sin utilizar repetidores, para aprovechar el ancho de banda disponible puede utilizarse una tcnica que se conoce como:

WDM(Wavelength Division Multiplexing)WDM(Wavelength Division Multiplexing)WDM es un modelo de multiplexacin que combina dos o ms seales pticas mediante portadoras de diferentes longitudes de onda en una fibra ptica, explotando de esta manera el gran ancho de banda de la fibra.

Para llevar a cabo la comunicacin desde el transmisor, a travs de la fibra y hasta el receptor, el sistema ptico utiliza diferentes elementos: moduladores, codificadores, divisores de canal, regeneradores, amplificadores, decodificadores y fotorreceptoresSistema de comunicaciones ptico para WDM

DEGRADACIONES PTICASEn la fibra ptica se presentan efectos que perjudican la transmisin de las seales, ya que degradan la calidad de la seal ptica, limitando el desempeo de las redes. Estos efectos se clasifican, de forma general, en 2 tipos como: 1.- Lineales : Atenuacin, Ruido, Dispersin Cromtica (CD) y Dispersin por Modo de Polarizacin (PMD -Polarization Mode Dispersion) 2.- No lineales: Modulacin de Fase Inducida (SPM Self Phase Modulation), Modulacin de Fase Cruzada (CPM Cross PhaseModulation),Mezcla de Cuarta Onda (FWMFourWaveMixing)Dispersin Estimulada de Raman (SRS Stimulated Raman Scattering) DEGRADACIONES PTICAS

Clasificacin de los efectos no lineales presentes en las fibras pticasEFECTOS NO LINEALESLos efectos no lineales no son independientes de las caractersticas geomtricas de la fibra y el perfil de la radiacin no es rectangular, sino tiene una forma derivada del modo de propagacin, esto da lugar a una intensidad inconstante que afecta de manera diferente a una y otras zonas de la seccin de la fibra, la intensidad de la seal disminuye a medida que se propaga, al ser los efectos no lineales dependientes de dicha intensidad, entonces la incidencia de estos sobre la transmisin vara con la distancia para esto se definen dos parmetros caractersticos:

Longitud Efectiva:Para determinar la longitud efectiva, se considera que la potencia es constante a lo largo de la longitud del enlace, esta adquierevaloresde 15Km a 25Km para distancias largas y valores del coeficiente de atenuacin de la fibra entre 0,15dB/Km y 0,25dB/Km.

Donde es la atenuacin y L, la longitud del enlace

rea Efectiva:El rea efectiva es un parmetro estrechamente relacionado con las no linealidades de la fibra ptica que afectarn la calidad de transmisin de los sistemas de fibra ptica, especialmente en los sistemas de larga distancia con amplificacin ptica.Los valorestpicos de rea efectiva oscilan entre 90m2 y 50m2.

Donde Wo es el Dimetro del Campo Modal (MFD Mode Field Diameter).

Relacin entre el numero de canales y la potenciaEfectos no lineales por la variacin del ndice de Refraccin de la slice con relacin a la potencia ptica.Las fibras pticas tienen un comportamiento no lineal caracterizado por la dependencia del ndice de refraccin con la intensidad del campo ptico, esta dependencia es conocida comoEfecto Kerry se expresa como:

Donde:

n0: ndice de Refraccin del ncleo de la Fibra para bajos niveles de potencia ptica.

n1: Coeficiente del ndice de Refraccin no lineal. (m2/W para el Silicio)

P: Potencia ptica, expresada en Watt.

Aeff: rea efectiva del ncleo, expresada en m2.

Dependencia del ndice de Refraccin con relacin a la potencia ptica transmitida por la fibra.La figura nos muestra la relacin entre el ndice de Refraccin del Silicio y la Potencia ptica, la dependencia del ndice de Refraccin con la potencia es relativamente pequea pero cobra importancia en los sistemas pticos de comunicaciones de cientos de Kms. de longitud.Se genera cuando dos o ms canales pticos son transmitidos simultneamente a travs de la fibra ptica, usando la tcnica de WDM, debido a que el ndice de refraccin efectivo, para una onda incidente, no solo depende de la intensidad de esa onda, sino tambin de la intensidad de cualquier otra onda que se copropague a travs del canal, debido a la interaccin entre ellas. MODULACIN DE FASE CRUZADAMODULACIN DE FASE CRUZADACuando dos o ms seales se propagan simultneamente, el impacto de la modulacin de fase cruzada es similar a la Modulacin de Fase Inducida (SPM).

La ecuacin nos muestra el ensanchamiento que sufre el canal, despreciando la dispersin cromtica, donde es el coeficiente de no linealidad , L es la longitud del enlace y P1(t) y P2(t) son potencias del canal 1 y 2, respectivamente.

En efecto anlogo a la Modulacin de Fase Inducida (SPM), debido a la superposicin de los campos elctricos de los diferentes canales (ejemplo con 2 canales):

MODULACIN DE FASE CRUZADAEn la prctica slo es un problema si la separacin entre canales es inferior a 100 GHz, ya que la velocidad de grupo es muy diferente y no se cumple la condicin de ajuste de fases (walk-off)

Pero si la fibra es muy poca dispersiva (DSF), no existe walk-off, y el efecto de la modulacin de fase cruzada puede ser muy importante en sistemas WDM con canales de ms de 10 GbpsMODULACIN DE FASE CRUZADAMODULACIN DE FASE CRUZADAAPLICACIONES:

El fenmeno de modulacin de fase cruzada, puede limitar el desempeo de los sistemas pticos, pero puede tambin aprovecharse como ventaja para modular seales a una longitud de onda dada, a partir de una seal modulada en una longitud de onda diferente, esta tcnica se utiliza para implementar dispositivos de conversin de longitud de onda. Cuando seales con diferente polarizacin se transmiten simultneamente por la fibra ptica, tambien aparece el fenmeno de la modulacin de fase cruzada.

Puesto que el ndice de refraccin no lineal depende de la intensidad total de la seal, la seal en una determinada polarizacin influye en los cambios de fase de la seal que viaja con la polarizacin ortogonal, y en consecuencia, aumenta su chirp frecuencial (La dependencia temporal produce una variacin de la frecuencia instantnea a lo largo del pulso.)MODULACIN DE FASE CRUZADAEn este caso la ecuacin de propagacin constituye un sistema de ecuaciones acopladas

donde x y A , A representan la amplitud de la seal en las dos polarizaciones lineales y ortogonalesMODULACIN DE FASE CRUZADA