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PROGRAMA DETALLADO VIGENCIA TURNO

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA DE LA FUERZA ARMADA 2009 DIURNO

INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES SEMESTRE

ASIGNATURA 7mo

COMUNICACIONES PTICAS CDIGO

HORAS ELN-35323

TEORA PRCTICA LABORATORIO UNIDADES DE CRDITO PRELACIN

3 1 2 3 TLC-35225

1.- OBJETIVO GENERAL

Disear esquemticamente sistemas de comunicaciones pticas.

2.- SINOPSIS DE CONTENIDO

UNIDAD 1: Introduccin a los sistemas de comunicaciones pticas.

UNIDAD 2: Fibras pticas.

UNIDAD 3: Degradacin de seales en fibras pticas.

UNIDAD 4: Fuentes pticas.

UNIDAD 5: Lanzamiento y acople de potencia.

UNIDAD 6: Foto detectores.

UNIDAD 7: Operacin del receptor ptico.

UNIDAD 8: Sistemas de transmisin digital

UNIDAD 9: Sistemas de analgicos.

UNIDAD 10: Conceptos y componentes de multiplexado por longitud de onda.

UNIDAD 11: Amplificadores pticos.

UNIDAD 12: Redes pticas.

3.- ESTRATEGIAS METODOLGCAS GENERALES

Dilogo Didctico Real: Actividades presenciales (comunidades de aprendizaje), tutoras y actividades electrnicas.

Dilogo Didctico Simulado: Actividades de autogestin acadmica, estudio independiente y servicios de apoyo al estudiante.

ESTRATEGIA DE EVALUACIN

La evaluacin de los aprendizajes del estudiante y en consecuencia, la aprobacin de la asignatura, vendr dada por la valoracin obligatoria de un conjunto de

elementos, a los cuales se les asign un valor porcentual de la calificacin final de la asignatura. Se sugieren algunos indicadores y posibles tcnicas e instrumentos de

evaluacin que podr emplear el docente para tal fin.

Realizacin de actividades terico-prcticas.

Realizacin de actividades de campo.

Aportes de ideas a la Comunidad (informacin y difusin).

Experiencias vivenciales en el rea profesional

Realizacin de pruebas escritas cortas y largas, defensas de trabajos, exposiciones, debates, etc.

Actividades de Auto-evaluacin / co-evaluacin y evaluacin del estudiante.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE CONTENIDO ESTRATEGIASDE EVALUACIN BIBLIOGRAFA

Describir metdicamente las

comunicaciones pticas. UNIDAD 1: INTRODUCCIN A LOS

SISTEMAS DE COMUNICACIONES

PTICAS.

1.1 Ratas de informacin bsicas de las redes.

1.2 Evolucin de las comunicaciones pticas.

1.3 Elementos de un enlace de transmisin de fibra ptica.

Realizacin de actividades terico-

prcticas.


Aportes de ideas a la Comunidad

(informacin y difusin).

Experiencias vivenciales en el rea

profesional

Realizacin de pruebas escritas cortas y

largas, defensas de trabajos,

exposiciones, debates, etc.

Actividades de Auto-evaluacin / co-

evaluacin y evaluacin del estudiante.

KEISER, Gerd, (2000). Optical Fiber

Communications. Mc Graw Hill

International Editions. Tercera edicin.

Comprender la forma en que se propagan

las seales lumnicas a travs de las guas

pticas

UNIDAD 2: FIBRAS PTICAS.

2.1 Naturaleza de la luz: Polarizaciones lineal, elptica y circular. Naturaleza

cuntica de la luz.

2.2 Leyes pticas bsicas y definiciones.

2.3 Modos de fibras pticas y configuraciones: Tipos de fibras.

2.4 Rayos y modos. Estructura de fibra ndice escaln.

2.5 Representacin de rayos pticos. 2.6 Representacin de onda en una gua

de onda de cavidad.

2.7 Teora de modos para guas de onda circulares: Descripcin general de

modos, conceptos claves.

2.8 Ecuaciones de: Maxwell, de gua de onda, de onda para fibras ndice

escaln, modales.

2.9 Modos en fibras ndices escaln. Modos linealmente polarizados.

Flujo de potencia en fibras ndice

escaln.

2.10 Fibras monomodo: Dimetro de campo modal. Propagacin de

modos.

2.11 Estructura de fibras ndice gradual.


prcticas.





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Materiales para fibra y mtodos de

fabricacin. Cables de fibra ptica.

Caracterizar los fenmenos que afectan

la propagacin de seales pticas en la

fibra.

UNIDAD 3: DEGRADACIN DE

SEAL EN FIBRAS PTICAS.

3.1 Atenuacin: Unidades de atenuacin. Absorcin. Prdidas por

dispersin y curvatura. Prdidas en

el ncleo y en el revestimiento.

3.2 Distorsin de seales en guas de onda pticas: determinacin de la

capacidad de informacin. Retardo

de grupo. Dispersin de material y

de gua de onda. Distorsin de seal

en fibras monomodo. Dispersin por

polarizacin de modo. Distorsin

intermodal.

3.3 Ensanchamiento de pulso en fibras de ndice gradual.

3.4 Acople de modos. 3.5 Optimizacin de diseo de fibras

monomodo: Perfiles de ndice de

refraccin. Longitud de onda de

corte.

3.6 Clculo de dispersin. Dimetro de campo modal. Prdidas por

curvatura.


prcticas.





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4.1.- Modelar el comportamiento de las

fuentes pticas. UNIDAD 4: FUENTES PTICAS.

4.1 Tpicos de fsica de semiconductores: Bandas de

energa.

4.2 Materiales intrnsecos y extrnsecos. Uniones p-n. Bandas

de energa directas e indirectas.

4.3 Diodos emisores de luz LEDs: Estructura. Materiales para

fuentes de luz. Eficiencia

cuntica y potencia. Modulacin.

4.4 Diodos lser: Modos de un diodo lser y condiciones de disparo.

Ecuaciones de rata de emisin.


prcticas.





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4.5 Eficiencia cuntica externa. Frecuencia de resonancia.

Estructura y patrones de

radiacin. Lser monomodo.

Modulacin de diodos lser.

Efectos de la temperatura.

4.6 Linealidad de la fuente de luz.

Interpretar las condiciones de emisin y

acople de seales lumnicas entre

fuentes y fibras, y entre fibras y fibras.

UNIDAD 5: LANZAMIENTO Y

ACOPLE DE POTENCIA.

5.1 Lanzamiento de potencia fuente fibra: patrn de emisin de la fuente.

Clculo del acople de potencia.

Lanzamiento de potencia versus

longitud de onda. Apertura numrica

de equilibrio.

5.2 Esquema de lentes para mejorar el acople.

5.3 Uniones fibra a fibra: Desalineamientos mecnicos.

Prdidas relacionadas a la fibra.

Preparacin de la fibra.

5.4 Acople de LEDs a fibras monomodo.

5.5 Empalmes: Tcnicas de empalme. Empalmes en fibras monomodo.

5.6 Conectores: Tipos, conectores para fibras monomodo. Prdidas por

retorno.


prcticas.





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Modelar el comportamiento de los

receptores pticos. UNIDAD 6: FOTO DETECTORES.

6.1 Principios fsicos: Fotodetectores PIN y de Avalancha.

6.2 Ruido en el fotodetector: Fuentes de ruido. Relacin seal a ruido.

6.3 Respuesta en tiempo del detector. 6.4 Ruido de multiplicacin de

avalancha.

6.5 Efecto de la temperatura en la ganancia de avalancha.

6.6 Comparacin de fotodetectores.


prcticas.





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Modelar el comportamiento operacional

del receptor en sistemas analgicos y

digitales.

UNIDAD 7: OPERACIN DEL

RECEPTOR PTICO.

7.1 Fundamentos: transmisin de seal digital.

7.2 Fuentes de error. 7.3 Configuracin del receptor. 7.4 Representacin de la transformada

de Fourier.

7.5 Desempeo del receptor digital: Probabilidad de error. Lmite

cuntico.

7.6 Receptores anlogos.


prcticas.





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Aplicar los conceptos bsicos para el

diseo de sistemas pticos digitales. UNIDAD 8: SISTEMAS DE

TRANSMISIN DIGITAL.

8.1 Enlaces punto a punto: Consideraciones del sistema.

Presupuestos de potencia y de

ancho de banda. Distancia de

transmisin de la primera ventana.

Distancia de transmisin para

enlaces monomodo.

8.2 Efectos del ruido en el desempeo del sistema: Ruido modal. Ruido de

particin de modo. Chirrido. Ruido de reflexin.


prcticas.





profesional









CHOMYCZ, Bob. (1998). Instalaciones

de Fibra ptica. Editorial Mc Graw

Hill.

Aplicar los conceptos bsicos para el

diseo de sistemas pticos analgicos. UNIDAD 9: SISTEMAS DE

ANALGICOS.

9.1 Descripcin general. 9.2 Relacin portadora a ruido: potencia

de portadora. Ruido del fotodetector

y preamplificador. Intensidad

relativa de ruido RIN. Condiciones

limitantes.

9.3 Tcnicas de transmisin multicanal: Modulaciones multicanal de

amplitud y frecuencia. Multiplexado

de subportadora.


prcticas.





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Interpretar los principios de operacin

del multiplexado por longitud de onda.

10.- CONCEPTOS Y

COMPONENTES DE

MULTIPLEXADO POR LONGITUD

DE ONDA (WDM).

10.1 Principios operacionales. 10.2 Componentes pasivos: Acopladores

de fibra y de gua de onda.

10.3 Representacin de matrices de dispersin.

10.4 Acopladores estrella. Multiplexor interfermetro de Mach-Zehnder.

10.5 Filtros de rejilla. Dispositivos basados en arreglo de fase.

10.6 Fuentes sintonizables. 10.7 Filtros sintonizables.


prcticas.





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Interpretar y clasificar las

configuraciones de los amplificadores

usados en sistemas pticos.

UNIDAD 11: AMPLIFICADORES

PTICOS.

11.1 Aplicaciones bsicas y Tipos. 11.2 Amplificadores pticos

semiconductores.

11.3 Amplificadores de fibras dopadas con erbio EDFA: Mecanismo de

amplificacin. Arquitectura.

11.4 Eficiencia y ganancia. 11.5 Ruido del amplificador. 11.6 Aplicaciones: Amplificadores de

potencia, de lnea,

preamplificadores. Operaciones

multicanal.


prcticas.





profesional









Describir las configuraciones ms

comunes de redes de comunicaciones

pticas.

UNIDAD 12: REDES PTICAS.

12.1 Fundamentos de Redes: Topologas.

12.2 Desempeo de Arquitecturas de bus lineal pasivo y estrella.

12.3 SONET/SDH: Formatos de transmisin y velocidad. Interfaces

pticas. Anillos SONET/SDH.

12.4 Redes WDM Broadcast and Select: Redes de salto simple o


prcticas.





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multisalto.

12.5 Redes de deslizamiento multisalto. 12.6 Redes enrutadas por longitud de

onda: conectores pticos cruzados.

Evaluacin de desempeo de la

conversin de longitud de onda

12.7 Efectos no lineales en el desempeo de la red: Longitud y

rea efectiva. Dispersin

estimulada de Raman y de

Brillouin. Modulacin de autofase

y de fase cruzada. Mezclado de

cuatro ondas. Administracin de

dispersin.

12.8 Desempeo de sistemas WDM con EDFA: Ancho de banda del

enlace. Requerimientos de

potencia para un VER especfico.

Crosstalk.

12.9 Solitons: Pulsos. Parmetros. Ancho y espaciado.

12.10 CDMA ptico. 12.11 Redes de elevada capacidad:

WDM de elevada capacidad. TDM

ptico de bit intercalado. TDM

ptico de ventana de tiempo.


PRCTICAS DE LABORATORIO

1.1.- Manejar adecuadamente el software

de simulacin que se utilizar en las

prcticas de laboratorio.

PRCTICA 1. INTRODUCCIN.

Uso de la herramienta de simulacin

(Optiperformer).

Simulacin mediante programas de

aplicacin de las prcticas de laboratorio.

Anlisis de lo observado en el

laboratorio mediante discusin dirigida.

Informe.

Manual del simulador.

2.1.- Estudiar los parmetros

caractersticos de diferentes tipos de

fibras pticas usando el simulador.

2.2.-Analizar el uso de la ley de Snell en

fibras pticas.

PRCTICA 2. ESTUDIO DE LAS

CARACTERSTICAS DE LAS

FIBRAS PTICAS Y DE LA LEY DE

SNELL.

Anlisis de las caractersticas de la fibra

ptica: estructura, modos de

propagacin, apertura numrica,

dispersin modal y cromtica, atenuacin

y ancho de banda.





Informe.

3.1.- Anlisis de la curva corriente-luz de

diferentes fuentes pticas, utilizando el

simulador.

PRCTICA 3. POLARIZACIN DE

FUENTES PTICAS.

Estudio del circuito de polarizacin de la

fuente ptica y su relacin con la

potencia emitida. Medida de la corriente

de polarizacin y la potencia emitida.





Informe.

4.1.- Explicar estndares, mediciones,

procedimientos y equipos de prueba ms

comunes en sistemas pticos.

PRCTICA 4. ESTANDARES,

MEDICIONES, PROCEDIMIENTOS

Y EQUIPOS DE PRUEBA.

Estndares, mediciones y procedimientos

de prueba.

Equipamiento de prueba: Medidores de

potencia ptica. Atenuadores pticos.

Fuentes lser sintonizables. Analizadores

de espectro pticos. Reflectmetros

pticos en el dominio del tiempo OTDR.

Sistemas de prueba multifuncionales.





Informe.

5.1.- Describir las tcnicas de medicin

de la atenuacin en sistemas pticos.

5.2.- Calcular la atenuacin por longitud

de la fibra, basndose en la ecuacin de

presupuesto de potencia.

5.3.- Simular el sistema resultante

verificando que cumple los objetivos de

desempeo.

5.4.- Verificar la variacin con la

longitud de la fibra de la potencia

recibida, del factor Q, del BER y del

diagrama de ojo.

PRCTICA 5. ATENUACIN DE

LA FIBRA.

Estudio de la variacin de la atenuacin

en la fibra ptica, con su longitud y con

la longitud de onda de la seal luminosa.

Mediciones de atenuacin: Tcnica de

Cutback. Mtodo de prdidas de

insercin.





Informe.

6.1.- Comparar los resultados predichos

por el modelo de sistema lineal de una

fibra ptica con los resultados de la

simulacin.

PRCTICA 6. ENSANCHAMIENTO

DE UN PULSO GAUSSIANO.





Informe.

7.1.- Describir las tcnicas de medicin

de la dispersin en sistemas pticos.

7.2.- Calcular el lmite de dispersin por

longitud en una fibra en un sistema de

PRCTICA 7. LMITE DE

DISPERSIN POR LONGITUD EN

UNA FIBRA.

Estudio de la variacin de la dispersin

Discusin dirigida.




transporte por fibra ptica que emplea

fibra monomodo estndar y un

transmisor de diodo lser de modo nico

directamente modulado.

7.3.- Simule el sistema resultante y

verifique que cumpla los objetivos de

desempeo.

con la longitud de la fibra.

Mediciones de dispersin: Dispersin

intermodal. Mediciones de dispersin

intermodal en el dominio del tiempo y de

la frecuencia. Dispersin cromtica.

Dispersin de polarizacin de modos


Informe.

8.1.- Disear y simular un sistema de

fibra ptica usando fibra compensadora

para reducir la dispersin cromtica.

PRCTICA 8. COMPENSACIN

DE DISPERSIN.





Informe.

9.1.- Estudiar los diversos tipos de

conectores, acopladores y tcnicas de

empalmes de fibra pticas, mediante

video demostrativo.

9.2.- Elaborar empalmes de fibra pticas

con el apoyo de los recursos de empresas

privadas o pblicas que utilicen esta

tecnologa.

PRCTICA 9. CONECTORES,

ACOPLADORES Y EMPALMES

PTICOS.

Estudio de los conectores, acopladores y

empalmes pticos. Medida de las

perdidas por insercin de los mismos.

Anlisis de lo observado en el video

mediante discusin dirigida.

Visita guiada a empresa.

Informe.

10.1.- Determinar la sensibilidad de un

receptor ptico basado en un diodo PIN,

a travs de la determinacin de la

mnima potencia ptica necesaria para

obtener un factor Q dado a una longitud

de onda especfica.

10.2.- Comparar los resultados de la

simulacin con los resultados de la

aproximacin analtica.

PRCTICA 10. SENSIBILIDAD

DEL RECEPTOR PTICO BASADO

EN UN FOTODIODO PIN.

Medida de la sensibilidad del fotodiodo y

su relacin con la potencia y longitud de

onda de la seal luminosa recibida.





Informe.

11.1.- Comparar las caractersticas de los

moduladores, los multiplexores y los

demultiplexores pticos mediante el uso

del simulador.

11.2.- Analizar la respuesta en frecuencia

de los transmisores pticos utilizando el

simulador.

11.3.- Analizar la transmisin y

recepcin de informacin en sistemas

pticos para distintos tipos de

PRCTICA 11. TRANSMISIN Y

RECEPCIN DE SEALES

PTICAS.

Estudio de moduladores, multiplexores y

demultiplexores pticos. Anlisis de

diferentes procesos de multiplexado y de

transmisin y recepcin de informacin

en sistemas pticos.





Informe.

multiplexado.

Complementar los conocimientos

adquiridos durante la asignatura con la

exploracin directa de tecnologa de fibra

ptica y sistemas de comunicacin

pticos, observados y manipulados en

visitas guiadas a instalaciones donde se

utilicen.

VISITAS GUIADAS.

Aplicaciones de campo del OTDR:

trazado del OTDR, mediciones de

atenuacin. Localizacin de fallas.

Patrones de ojo.

Aplicaciones de analizadores de espectro

ptico: caracterizacin de fuentes

pticas. Pruebas de ganancia EDFA y

figuras de ruido.

Observacin y anlisis de jerarquas

SONET/SDH.

BIBLIOGRAFA

Chomycz, Bob. (1998). Instalaciones de Fibra ptica. Editorial Mc Graw Hill.

Jordn y Linares. (1995). Sistemas de Comunicaciones por Fibras pticas. Editorial Alfaomega.

Keiser, Gerd, (2000). Optical Fiber Communications. Mc Graw Hill International Editions. Tercera edicin.

Pietrosemoli, Ermmano. Transmisin por Fibra ptica. Escuela de Elctrica. Universidad de Los Andes.

Technical Staff of CSELT. (1980). Optical Fibre Communications. Editorial Mc Graw Hill. Torino.

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