TELG1031 - FIBRAS ÓPTICAS DEBER 1 Instrucciones de Entrega Entregar el resultado de los dos ejercicios en un reporte en archivo DOCX. Segun la fecha de entrega publicada en medios digitales. ADVERTENCIA: No se aceptarán deberes con soluciones tipo copy-paste, no se aceptaran imágenes escaneadas. La calificación para estos casos será de cero sin opción de reclamo alguno. Referencias: Tomar en cuenta los capítulos 2, 4 y 5 del Libro de Hecht. Ademas de los capítulos 1 y 3 del libro de Palais. Los capítulos de libros se podrán bajar en medios digitales para consulta. Jeff Hecht. (2015). Understanding Fiber Optics. (5th Ed.). LaserLight Press. ISBN-13: 9781511445658 Joseph Palais. (2004). Fiber Optic Communications, 5th Ed. Pearson. ISBN-13: 978013008510. Tarea / Ejercicios 1 Haga una tabla con las siguientes frecuencias en la primera columna: 10, 60, 103 , 2 × 104 106 , 109 , , 1010 , y 1014 Hz. En la segunda columna escriba las longitudes de onda correspondientes en metros. En la tercera columna escriba el nombre de la región correspondiente de la región electromagnética. 2 Supongamos que un material tiene una atenuación de 10 𝑑𝐵/𝑚 a 1.3 micrómetros (𝜇𝑚). ¿Qué tan grueso sería un bloque del material para reducir la salida total del sol a un solo fotón como en el problema anterior? 3 Calcular la energía de un fotón en 0,6, 0,8 y 1,3 𝜇𝑚. ¿Qué tiene más energía, un fotón visible o infrarrojo? 4 ¿Qué fracción de la potencia de entrada permanece después de que la luz se desplaza por 100 km de fibra con una atenuación de 0.3 𝑑𝐵/𝑘𝑚? 5 ¿Cuántos fotones llegan por segundo a un receptor si la potencia es 1 nW a la longitud de onda 1.3 𝜇𝑚? 6 ¿Cuál es el ángulo de media aceptación (half-acceptance angle) para una fibra de índice de paso grande con índice de núcleo de 1.5 y índice de revestimiento de 1.495? 7 Supongamos que un sistema digital se puede operar a una velocidad de datos que tenga un valor igual al 1% de la frecuencia portadora. Calcular las velocidades binarias permitidas mediante el uso de portadoras que tienen frecuencias de 10 KHz, 1 MHz, 100 MHz y 10 GHz y longitud de onda de 1 𝜇𝑚. Este problema hace hincapié en cómo la capacidad del sistema puede aumentar con el aumento de la frecuencia portadora (una de las principales ventajas de la transmisión óptica a través de la radiofrecuencia). Note utiliza su conocimiento de los sistemas de comunicación digital para relacionar la velocidad de datos y el ancho de banda. 8 ¿Cuál es el diámetro máximo del núcleo para una fibra monomodo de índice escalonado operando a 1.3 𝜇𝑚, con un índice básico de 1.5 y un índice de revestimiento de 1.495? 9 El incidente de energía en un detector de luz es de 100 nW. (a) Determine el número de fotones por segundo incidente en el detector si la longitud de onda es 800 nm. (b) Repita el cálculo si la longitud de onda es 1550 nm. c) ¿Qué longitud de onda requiere más fotones para producir 100 nW de potencia? 10 Dos fibras de 1 km se unen entre sí. Cada fibra tiene una pérdida de 5 dB y el empalme añade 1 dB de pérdida. Si la entrada de energía es de 2 mW, ¿cuánta potencia se suministra al final de esta línea de transmisión combinada? Nota: Ver capitulo 1 libro de Palais 11 Para operar correctamente un receptor de fibra óptica requiere -34 dBm de potencia. El sistema pierde un total de 31 dB desde la fuente de luz hasta el receptor. ¿Cuánta energía emite la fuente luz (en mW)? 12 Un sistema T3 de 44.736 Mbps tiene una tasa de error de 109 (un error por cada 109 bits transmitidos). Calcule el número de errores por minuto. 13 ¿Cuál es la diferencia en vatios entre -60 dBm y +60 dBm? (En este caso, la presencia o ausencia del signo menos es crítica) 14 Una fibra de sílice (SiO2) tiene un diámetro exterior de 125 𝜇𝑚. ¿Cuál es el volumen total de sílice para una longitud de 1 km? Esta fibra se enrolla sobre un carrete cuyo diámetro descargado es de 20 cm. La altura del carrete es de 10 cm. Calcule el diámetro del carrete completamente cargado. 15 Considere un sistema donde las pérdidas del conector son 5dB, las pérdidas de fibra son 25 dB, la pérdida de acoplamiento (fuente de luz a fibra) es de 15 dB y el amplificador único en el sistema tiene una ganancia de 10 dB. Calcular la pérdida total en el sistema (en dB). 16 Repita el problema anterior para una longitud de onda fuente de 1.55 um. Suponga que la dispersión del material es M = - 20 ps / (nm X km). Nota: Ver capitulo 3 libro de Palais 17 Una fibra óptica tiene un núcleo con índice de refracción de 1,52 y un revestimiento con un índice de 1,45. Su apertura numérica es 18 Si el coeficiente de atenuación para la onda de luz 𝛼 tiene un valor de 2 × 10−5 cm −1 , calcule la pérdida de potencia en dB durante 1 km. Calcule la pérdida fraccional durante 1 km. Notar que la perdida en dB es: 𝑑𝐵 = 10log10 exp(−2𝛼𝐿)
