Diodos Láser, Modulación y Comunicación Óptica

Junto con la fibra óptica y un receptor óptico, uno de los componentes clave de cualquier sistema de comunicación de fibra óptica es el transmisor óptico. Utilizado para convertir una señal eléctrica en una señal óptica, el transmisor comúnmente toma la forma de un LED o un diodo láser, un dispositivo semiconductor con un rayo láser creado en su unión.

Las capacidades del transmisor dependen en gran medida de su diseño. Los LED, que producen luz incoherente con un ancho espectral amplio, son ineficientes y están sujetos a dispersión cuando se transmiten por fibra; sin embargo, el diseño simple y el bajo costo los hacen adecuados para aplicaciones de baja velocidad y distancias cortas, como las redes de área local (LAN). Tienen un alcance de unos pocos kilómetros y tasas de bits de 10 a 100 Mb/s. Los láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL), un tipo de diodo láser que en muchas áreas ha reemplazado a los LED, ofrecen un costo similar con una funcionalidad mejorada.

Para otros tipos de aplicaciones de fibra óptica, es posible que se requiera un tipo más robusto de diodo láser. Uno de los tipos más comunes en uso es el láser de retroalimentación distribuida (DFB), que ofrece luz coherente con un ancho espectral estrecho. Su salida direccional se acopla fácilmente a la fibra y su menor grado de dispersión se adapta bien a aplicaciones de mayor velocidad y distancias más largas. 

Para transmitir información, se debe manipular la salida de luz de cualquier tipo de transmisor. Los diodos láser se pueden modular directamente mediante la aplicación de corriente directamente al dispositivo; Sin embargo, una desventaja de este enfoque es la posibilidad de un fenómeno de degradación de la señal, conocido como "chirrido", que es particularmente problemático cuando se transmiten datos a largas distancias. Como resultado, los diodos láser de modulación directa (DML) son los más adecuados para rangos de 2 a 10 km y velocidades de 25 Gb/s o menos.

Para mayor alcance y mayor velocidad, se aplica un enfoque de modulación externa. Esto involucra la transmisión de onda continua del rayo láser y señales de encendido/apagado de voltaje aplicadas a un modulador de electroabsorción (EAM). Los EAM son adecuados para su uso en comunicaciones de fibra óptica porque pueden operar a voltajes bajos y velocidades muy altas, y también producen anchos de banda de modulación de decenas de gigahercios. Por lo general, se fabrican en forma de guías de ondas, estructuras que, como las propias fibras ópticas, están diseñadas para conservar energía al restringir la expansión de las ondas de luz.

Este principio también se puede aplicar dentro de un circuito integrado fotónico para producir un láser modulado externamente (EML). Este tipo de dispositivo combina un modulador externo con un diodo láser de retroalimentación distribuida (DFB) en un solo chip.

Los transceptores ópticos, que combinan el transmisor y el receptor en una sola carcasa, también pueden diseñarse con Óptica DML o EML. Para obtener más información sobre la gama completa de transceptores ópticos, visite Tecnologías ópticas de precisión o contacta con nuestro equipo de expertos.