p9900390 método de diseño de redes de difracción en fibra como

P9900390
MÉTODO DE DISEÑO DE REDES DE DIFRACCIÓN EN
FIBRA COMO FILTRO ÓPTICO PARA SU APLICACIÓN EN
SISTEMAS DE MULTIPLEXACIÓN POR LONGITUD DE
ONDA
Descripción
Un grupo de investigación de la Universidad Politécnica de Madrid ha desarrollado una red de difracción de
Bragg en fibra óptica, que es una perturbación del índice de refracción a lo largo del eje de la fibra el cual se forma
mediante la exposición del núcleo de la misma a un patrón de interferencia óptica intenso. Estos dispositivos
pasivos en fibra óptica pueden ser considerados como filtros en el dominio óptico que reflejan unas longitudes
de onda específicas y dejan pasar el resto.
En general, la perturbación del índice de refracción del núcleo a lo largo del eje de la fibra (z), la cual da lugar a la
red de difracción, está determinada por los siguientes parámetros físicos:
·
·
·
·
·
n0: Índice de refracción del núcleo de la fibra sin perturbar
L: Longitud de la perturbación o red de difracción
∆nmax: Modulación máxima del índice de refracción de la perturbación
T(z): Función de apodizado normalizada o envolvente de la red
Λ(z): Función de chirp o periodo de la red de difracción.
Estos parámetros son los que determinan el comportamiento y las características de filtrado óptico de estos
dispositivos. Así, para una red de difracción de Bragg en fibra de periodo y perturbación uniforme, la teoría de
modos acoplados predice que la frecuencia óptica acoplada o reflejada vendrá dada por la condición de Bragg ,
siendo c la velocidad de la luz en el vacío, nmed el índice de refración medio de la perturbación y el periodo de
la misma.
Muestra gráficamente el significado y la elecciól núcleo de
la fibra que da lugar a la red de difracción de Bragg:
a) Representación genérica de una red de difracción de
Bragg grabada en el núcleo de la fibra óptica.
b) Perturbación del índice de refracción del núcleo de la
fibra (n) a lo largo del eje de la misma (z), la cual
origina la red de difracción; y representación gráfica de
los parámetros físicos que la determinan, donde n0 es el
índice de refración del núcleo de la fibra sin perturbar,
(1) es la función de apodizado o envolvente de la
perturbación T(z), (2) es el índice de refracción medio
nmed (z), (3) es el periodo de la red Λ (z) a lo largo
de la estructura, (4) es la modulación máxima de la
perturbación y L representa la longitud del dispositivo.
c) Variación del periodo de la red de difracción Λ a lo
largo del eje de la fibra (z), acorde con la función de
apodizado T(z), para conseguir mantener constante la
condición de Bragg a lo largo de la estructura.
Para redes de difracción de Bragg apodizadas de periodo uniforme, el índice de refracción medio de la
perturbación varia a lo largo de la misma, por lo que la condición de Bragg tampoco se mantiene constante a lo
largo de la estructura. Este hecho da lugar a la característica espectral no simétrica de estas redes, y por tanto, a la
no eliminación de los lóbulos secundarios para las frecuencias mayores a las de la banda de paso.
El diseño de red de difracción de Bragg objeto de patente se basa en una perturbación del índice de refracción
del núcleo de la fibra con función de apodizado, y por tanto, índice de refracción medio variable a lo largo del
eje de la fibra, donde el periodo de dicha red se diseña específicamente para mantener la condición de Bragg
constante a lo largo de todo el dispositivo. De esta forma, suponiendo una fibra óptica con índice de refracción
del núcleo n0, una determinada función de apodizado T(z) para la red de difracción, longitud del dispositivo
igual a L y modulación máxima del índice de refracción de la red Λnmax;, el periodo de la red de difracción
deberá variar a lo largo de la misma para mantener la condición de Bragg constante e igual a fB, y vendrá dado
.
por la expresión
c
Λ ( z) =
2n med ( z ) f B
Innovación/Ventajas
La invención que se propone mejora notablemente, sobre los dispositivos actuales, la inmunidad a la diafonía
entre canales y a los efectos de dispersión en los procesos de filtrado para la selección de canales en los sistemas
de comunicaciones ópticas WDM.
Estas redes así diseñadas presentan una mejora de las características del filtro, tanto en amplitud como en fase.
Respecto de la primera, la característica espectral se aproxima al filtro rectangular ideal, presentando una alta
reducción de los lóbulos secundarios que producen diafonía entre canales en los sistemas de comunicaciones
ópticas con multiplexación en longitud de onda. En cuanto a la fase, ésta prácticamente consigue un retardo
constante ideal, y elimina los posibles efectos debidos a la dispersión.
El diseño de estas redes de difracción, objeto de patente, puede ser de amplia aplicación para el filtrado y selección
de canales en los actuales sistemas de comunicaciones ópticas y en especial, en los sistemas de multiplexación
por longitud de onda, donde existen altas exigencias de filtrado y selección de canales.
Situación de la propiedad intelectual
Patente española P9900390 concedida en 2002.
Inventor/es
Miguel Ángel Muriel Fernández
Dpto. Tecnología Fotónica
ETSI Telecomunicación
[email protected]
Alejandro Carballar Rincón
Dpto. Tecnología Fotónica
ETSI Telecomunicación
Enlaces de interés
http://www.tfo.upm.es/
José Azaña Luna
Dpto. Tecnología Fotónica
ETSI Telecomunicación