Causas del chirrido óptico y cómo reducirlo

Un chirrido óptico es un cambio repentino de la longitud de onda central de un láser, causado por la inestabilidad del láser. Un chirrido es una frecuencia de señal que aumenta con el tiempo, llamada "chirrido ascendente", o disminuye, llamada "chirrido descendente". En algunas fuentes, el término chirrido se usa indistintamente con la señal de barrido.

Chirp se produce cuando el flanco ascendente de un pulso tiene una frecuencia ligeramente diferente que el flanco descendente. Cuando se generan pulsos en el extremo transmitido, la modulación de intensidad provoca la modulación de fase debido al cambio inducido por la portadora en el índice de refracción. Ese cambio se debe inherentemente al ancho de línea del láser. El efecto del chirrido se puede reducir mediante el uso de moduladores externos.

Cuando el modulador pulsa el láser, una diferencia en el índice de refracción de la salida del láser puede causar un chirrido en un sistema WDM (multiplexación por división de longitud de onda). WDM combina varias señales en rayos láser en diferentes longitudes de onda infrarrojas (IR) para la transmisión en medios de fibra óptica. Cada láser está modulado por un conjunto independiente de señales. La modulación se puede lograr superponiendo un flujo de datos en serie a una señal portadora cambiando uno de los parámetros de la señal portadora. En una red óptica, los datos se modulan en la luz que emite un láser.

El término chirrido también se usa coloquialmente para referirse al cambio de frecuencia obtenido con algunas fuentes láser cuando se cambia su intensidad. En un sistema óptico con dispersión cromática, eso provoca cambios en la velocidad de propagación para diferentes partes de una señal modulada en amplitud.

Un ejemplo de chirrido óptico es un diodo láser semiconductor. El índice de refracción del material semiconductor depende de la corriente a través del material. Entonces, a medida que se modula el láser, la densidad de corriente cambia, lo que altera la longitud óptica (longitud física × índice de refracción) de la cavidad, cambiando así la frecuencia central del diodo láser.

Las señales chirp se ven en muchas aplicaciones diferentes que van desde radar, sonda, espectro ensanchado, comunicación óptica, procesamiento de imágenes, efecto Doppler, modulación FM o como ondas gravitatorias. El chirrido de frecuencia puede limitar el rendimiento de un sistema de fibra óptica porque cuando un láser semiconductor se modula directamente, generalmente va acompañado de una modulación de fase. El espectro de un pulso óptico se amplía considerablemente como resultado del chirrido de frecuencia. El uso de un modulador externo, como un láser de retroalimentación distribuida (DFB), eliminará el chirrido de frecuencia porque está encendido continuamente; no hay encendido y apagado, lo que puede causar que ocurra el problema. 

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