En este tipo de amplificadores, los iones de tierra rara (introducidos como dopantes en el interior del núcleo de la fibra) proporcionan dos niveles (niveles inferior y superior de la transición láser) entre los que se producen transiciones de absorción y emisión, a la longitud de onda para la que se quiere conseguir amplificación. Para ello es preciso que domine la emisión estimulada frente a la absorción, lo que, en términos de niveles no degenerados, significa que en el nivel superior de la transición láser la población debe ser mayor que la que existe en el nivel inferior. Teniendo en cuenta que en el equilibrio térmico ocurre lo contrario, debido a la ley de Boltzman que regula la distribución de poblaciones, la situación requerida para que haya amplificación se denomina inversión de población. Para conseguir esta inversión es preciso que intervenga en el proceso al menos un tercer nivel del ion dopante (nivel de bombeo) situado por encima de los niveles correspondientes a la transición láser, y que presente unas características muy peculiares. En el caso de los amplificadores de fibra óptica, debe existir una transición radiativa intensa desde el nivel fundamental del ion al nivel de bombeo, que sea capaz de subir muchos iones a dicho nivel, mediante absorción de luz. Además debe de haber una transición no radiativa (por mecanismos colisionales) desde el nivel de bombeo hasta el nivel superior de la transición láser, que permita un trasvase muy rápido de iones a dicho nivel. Pero esto no serviría de mucho si los iones no fuesen capaces de permanecer un tiempo considerable en este nivel (nivel de vida media larga) para así conseguir en él una acumulación, que permita una inversión de población con el nivel inferior de la transición láser. Este mecanismo de consecución de la inversión de población se denomina bombeo óptico. Cuando el nivel inferior de la transición láser coincide con el fundamental, el esquema de bombeo se llama de tres niveles. En caso contrario es preciso la participación de un cuarto nivel (por debajo de los tres primeros) para permitir que el nivel inferior de la transición láser se despueble rápidamente (por desexcitación no radiativa) lo que facilita la inversión de población del superior respecto al inferior. Este esquema de bombeo se llama de cuatro niveles y requiere mucha menos energía de bombeo, porque no hay que producir la inversión de población respecto al nivel fundamental que está muy poblado, sino respecto a un nivel poco poblado.
Para entender los detalles finales del mecanismo de bombeo es preciso recordar que, en el caso de iones de tierras raras en el interior de fibras ópticas, hay que considerar los mecanismos de ensanchamiento de los niveles, que los convierten en bandas de energía. El campo eléctrico creado, sobre cada ion de tierra rara, por los diferentes iones que lo rodean (los de la matriz vítrea que compone la fibra y los propios del dopante) desdobla cada nivel energético en varios subniveles Stark. Las energías de estos subniveles cambian, en cada punto, debido a fluctuaciones térmicas de los iones. Esto es equivalente, desde un punto de vista estadístico, a un ensanchamiento de cada uno de dichos subniveles, denominado ensanchamiento homogéneo. Por otra parte, el campo eléctrico cambia de un punto a otro, debido a inhomogeneidades en la distribución de iones, lo que origina un ensanchamiento efectivo adicional, denominado ensanchamiento inhomogéneo. La suma de los tres efectos comentados origina la transformación de cada nivel de energía de los iones de tierra rara en una banda de energía de cierta anchura. Esto permite la existencia aparente de esquemas de bombeo entre dos niveles (lo cual es estrictamente imposible) que realmente corresponden a esquemas de bombeo entre dos bandas.
En la práctica, hay que considerar una serie de fenómenos, cuyo conocimiento nos puede permitir mejorar las prestaciones del amplificador. La luz de bombeo se acopla a la fibra amplificadora por uno o por ambos extremos. De esta forma, el bombeo, al propagarse de forma guiada a lo largo de la fibra, va invirtiendo la población. Por ello, la señal, que debe acoplarse a la fibra por uno de sus extremos, es amplificada, debido al predominio de la emisión estimulada (que tiene lugar en la dirección de la fibra) frente a la absorción. La producción de inversión de población a lo largo de la fibra, va debilitando progresivamente la intensidad del bombeo, hasta que éste comienza a ser incapaz de producirla. Este fenómeno condiciona la longitud que debe tener la fibra, llamada longitud óptima, para no desaprovechar su capacidad de amplificación, si se hace más corta, y evitar que parte de la fibra sea absorbente, si se hace más larga. Por otra parte, los iones que se encuentran en el nivel superior de la transición láser, no solamente pasan al nivel inferior por emisión estimulada, sino que también lo hacen por emisión espontánea, que se distribuye por igual en todas las direcciones del espacio. Parte de esta emisión espontánea queda acoplada en la fibra y se amplifica al propagarse en ambos sentidos, constituyendo lo que se denomina fluorescencia amplificada copro- pagante y contrapropagante, que se superpone a la señal, siendo la causa principal del ruido del amplificador. Por ello, cuando la aplicación para la que va a usarse el amplificador lo permite, se colocan filtros espectrales que eliminen la mayor cantidad posible de fluorescencia, sin deteriorar la señal. Además, si la fluorescencia amplificada se refleja en los extremos del amplificador, puede producir emisión láser, al amplificarse en pasos sucesivos por la fibra dopada, lo que resulta tremendamente perjudicial, al superponerse con la señal. Para evitar este efecto, se colocan aisladores ópticos (basados en el efecto Faraday) en uno o ambos extremos del amplificador, para de esta manera evitar los retornos no deseados.
Otro fenómeno a tener en cuenta, para conseguir un funcionamiento óptimo del amplificador, es la influencia de la concen- tración del dopante. A primera vista, parece más cómodo (por problemas de espacio) utilizar fibras cortas altamente dopadas, que fibras largas débilmente dopadas. Pero este argumento deja de ser válido cuando se tiene en cuanta que las altas concentraciones provocan interacciones entre los iones dopantes, que los desexcitan y contribuyen a destruir la inversión de población, lo que disminuye la eficiencia del amplificador. Esta es la razón por la cual se usan fibras amplificadoras largas (de unas decenas de metros), con baja concentración de dopante (algunas centenas de partes por millón en peso). Incluso a estas concentraciones, se suelen añadir codopantes en el núcleo de la fibra, tales como aluminio, fósforo o germanio, que permiten que el dopante amplificador se diluya mejor, evitando así la formación de agregados. Finalmente, hay que procurar evitar efectos como la absorción desde estados excitados, consistente en transiciones radiativas desde el nivel de bombeo o desde el nivel excitado de la transición láser. En el primer caso parte de los iones dopantes van a niveles superiores de energía en lugar de ir al nivel excitado de la transición láser. En el segundo caso son los iones que ya han llegado a este nivel los que van a niveles superiores. En ambos casos se reduce la inversión de población y, por ello, la eficiencia en la amplificación.
AMPLIFICADORES DE ERBIO
Los amplificadores de fibra de sílice dopada con erbio son los que mejores prestaciones presentan, en comparación con otros ampli- ficadores de fibra óptica dopada con tierras raras. Por una parte, se consiguen hasta 50 dB de ganacia (en régimen de baja señal de entrada), con potencias de bombeo moderadas (de varias decenas de mW). Por otra parte, la zona espectral en la que amplifican se encuentra típicamente en torno al intervalo que va desde 1.53 a 1.55 mm, correspondiente a la tercera ventana, que tiene especial interés en comunicaciones ópticas por la baja atenuación que presentan las fibras de sílice a estas longitudes de onda.
La transición láser tiene lugar desde niveles de la banda 4I13/2 hasta niveles de la banda 4I15/2. Examinando las bandas superiores y las transiciones radiativas permitidas desde la banda fundamental 4I15/2 hasta estas bandas, se encuentran posibles transiciones de bombeo en torno a 530, 665, 800 y 980 nm. Aparece una última transición de bombeo en torno a 1480 nm, que tiene lugar entre niveles de las mismas bandas que intervienen en la amplificación (la 4I15/2 y la 4I13/2). Para ello es preciso que la longitud de onda de bombeo sea inferior a la de la señal que se amplifica. A la hora de seleccionar las longitudes de onda de bombeo más apropiadas, hay que eliminar las de 530 y 665 nm porque no existen fuentes pequeñas y suficientemente potentes. En cuanto a la posibilidad de bombear a 800 nm, hay que tener en cuenta que esta longitud de onda provoca transiciones intensas desde el estado excitado de la transición láser, que debilitan fuertemente el mecanismo de bombeo.
Por estos motivos es la luz de longitudes de onda de 980 ó 1480 nm la que se suele usar para el bombeo en amplificadores de erbio. En los últimos años se han desarrollado láseres de semiconductor, operando a estas longitudes de onda, que proporcionan más de 100 mW de potencia. Para conseguir estabilidad en la potencia y longitud de onda emitidas, es preciso un control estricto de la corriente de alimentación y de la temperatura de los láseres emisores. Esto último se lleva a cabo mediante refrigeradores que operan por efecto Peltier. Para ayudar en la estabilización de la longitud de onda, suelen usarse también redes de Bragg de fibra óptica. Los láseres que emiten a 980 nm suelen estar fabricados a base de compuestos de GaAs con In y P y los que emiten a 1480 nm a base de compuestos de GaAs y Al. En los últimos años se está utilizando otro mecanismo de bombeo consistente en codopar la fibra con iterbio y bombear con luz de 980 nm, que provoca la excitación de los iones de iterbio con gran eficiencia, que se transfiere posteriormente a los iones de erbio. De esta manera consigue aumentarse la eficiencia del bombeo.
AMPLIFICADORES DE PRASEODIMIO
A pesar de las buenas prestaciones de los amplificadores de erbio y de su régimen de operación en tercera ventana, que es la que más interés presenta para comunicaciones a larga distancia, hay que considerar que una parte muy importante de las redes de larga distancia que están instaladas, están formadas por fibras ópticas optimizadas para la propagación de luz con longitud de onda de 1.3 mm, que corresponde a la segunda ventana de comunicaciones ópticas. Por ello es también interesante disponer de amplificadores ópticos que operen en esta ventana. En este momento las mejores prestaciones se obtienen con el amplificador de praseodimio. La amplificación en segunda ventana se lleva a cabo mediante la emisión estimulada desde la banda 1G4 hasta la 3H5. Cuando el praseodimio se introduce como dopante en el núcleo de una fibra de sílice, aparecen transiciones no radioactivas muy fuertes desde la banda 1G4, que impiden la inversión de población con la banda 3H5, y por lo tanto imposibilitan la amplificación. Para solventar este problema es preciso recurrir a fibras de ZBLAN, que es una mezcla de fluoruros de circonio, bario, lantano, aluminio y sodio. Esto origina un fuerte encarecimiento del amplificador. El bombeo se hace, desde la banda fundamental 3H4 hasta la 1G4, mediante absorción de luz de 1.02 mm, emitida por diodos láser. Este bombeo resulta poco eficiente, ya que es absorbido, junto con la señal, desde la banda 1G4. Para compensar estos efectos hay que emplear potencias de bombeo de varios cientos de milivatios, que son unas diez veces superiores a las potencias de bombeo necesarias en los amplificadores de erbio. No obstante, se consiguen así del orden de 30 dB de ganancia (en régimen de baja señal de entrada) lo que puede resultar suficiente para amplificar las señales en red.
GANANCIA Y RUIDO. PROPIEDADES DINAMICAS
Una vez introducidos los fundamentos, quisiera discutir algunos detalles a tener en cuenta en el diseño de los amplificadores de fibras dopadas con tierras raras descritos anteriormente. En primer lugar centraré la discusión sobre la optimización de la ganancia, que es el parámetro más importante del amplificador. La primera precaución para ello ha de tenerse en la fabricación de la fibra, considerando que los iones dopantes no van a ser bombeados de manera uniforme sobre la sección transversal de la misma. La distribución de intensidad de bombeo en dicha sección está regulada por los perfiles de intensidad de los modos que se propagan confinados en la fibra. En consecuencia, la intensidad de bombeo es mayor en el centro del núcleo que en sus bordes, lo que conduce a que habitualmente solamente se alcance inversión de población en la parte central del núcleo. Por lo tanto, es preciso tener la precaución de no dopar con iones amplificadores las zonas en las que no se va a conseguir inversión de población, porque en ellas se produce absorción de señal, en lugar de amplificación, con la consiguiente merma de la ganancia global del amplificador. Una vez fabricada la fibra, es preciso considerar que la optimización de la ganancia depende de la aplicación concreta que vaya a darse al amplificador, debido a la dependencia de la longitud óptima de la fibra con la longitud de onda y potencia del bombeo y la señal. Parece claro que si la potencia de bombeo aumenta, éste será capaz de invertir la población en un trozo de fibra más larga, lo que aumenta la longitud óptima de ésta. Además, la longitud óptima es menor para las longitudes de onda en las que el bombeo es más eficiente, puesto que la potencia de bombeo es absorbida más rápidamente a lo largo de la fibra y pierde antes su capacidad para invertir la población. Si aumenta la potencia de la señal, ésta es capaz de provocar más emisiones estimuladas, lo que contribuye a disminuir la inversión de población y, por tanto, a acortar la longitud óptima. En este caso la ganancia es menor, pero la potencia de salida es mayor, lo cual tiene su utilidad como veremos posteriormente. Al cambiar la longitud de onda cambia la probabilidad de emisión estimulada y por tanto la ganancia, de forma que cuando éstas son mayores, la inversión de población disminuye y con ella la longitud óptima.
Los comentarios anteriores muestran que la distribución de dopante de la fibra, así como las longitudes de onda y potencias del bombeo y la señal, influyen claramente en el diseño del amplificador. Para llevar a cabo éste es de gran ayuda disponer de modelos teóricos que permitan simular su comportamiento. En este campo se ha llevado a cabo abundante trabajo y se dispone de modelos que permiten calcular la evolución, a lo largo de la fibra, de las potencias de bombeo y señal, así como de las fluorescencias copropagante y contrapropagante. El bombeo suele considerarse monocromático y, por tanto, solamente es preciso plantear una ecuación diferencial para describir su evolución. La señal que se introduce en el amplificador a través de la red, suele ser o bien monocromática o bien el resultado de la multiplexación de varias señales monocromáticas, que constituyen un espectro discreto. Por ello hay que introducir una ecuación diferencial de evolución por cada una de las longitudes de onda que contenga este espectro. En cuanto a la fluorescencia, su espectro es continuo y suele ser bastante ancho, lo que obliga a dividirlo en muchos canales de pequeña anchura espectral y plantear dos ecuaciones diferenciales de evolución para cada uno de ellos (una para la fluorescencia copropagante y otra para la contra- propagante). Como en las ecuaciones de evolución de las potencias intervienen las poblaciones que tienen los distintos niveles del ion amplificador sobre todo el volumen de la fibra, hay que plantear también ecuaciones diferenciales de evolución de estas poblaciones, en las que a su vez intervienen las potencias de bombeo, señal y fluorescencia. Se obtiene, por tanto, un considerable número de ecuaciones diferenciales acopladas, que se resuelven en general de forma numérica, aunque también se han desarrollado algunos métodos analíticos aproximados.
La resolución de estas ecuaciones requiere el conocimiento de las potencias del bombeo y de las distintas señales multiplexadas y de otros parámetros, como son: distribución de densidad del dopante amplificador, vidas medias de los niveles que intervienen en las ecuaciones de evolución y secciones eficaces de las transiciones que tienen lugar entre estos niveles, además de los parámetros que describen a la fibra desde el punto de vista pasivo. Para medir los parámetros que describen a la fibra desde un punto de vista activo se han desarrollado una serie de técnicas de caracterización, que en algunos casos (como en la medida de la distribución de dopante amplificador) presentan considerables dificultades. Otro parámetro importante del amplificador es el ruido, que deteriora la señal amplificada. Como hemos visto anteriormente, la población del nivel excitado de la transición láser origina la fluorescencia amplificada, que es un parásito que se superpone a la señal. Considerando que la potencia de bombeo se mantiene constante en el tiempo, la potencia de la fluorescencia debe ser en principio constante, lo que supone añadir un nivel constante de potencia parásita a la señal. Teniendo en cuenta que las señales que se usan en comunicaciones ópticas son variables con el tiempo y de frecuencias elevadas, esto no supondría un problema importante. El verdadero problema estriba en que al superponer ondas electromagnéticas con frecuencias diferentes, aparece una modulación sinuosidad de la intensidad de la onda resultante, con una frecuencia que es la diferencia entre las frecuencias de las dos ondas. Por lo tanto, a la salida del amplificador aparecerán todas las modulaciones debidas a la mezcla de la señal con cada una de las frecuencias de la fluorescencia, y de las distintas frecuencias de la fluorescencia entre sí, originando fluctuaciones temporales de intensidad, que pueden ser de alta frecuencia (debido a la considerable anchura del espectro de fluorescencia) y pueden dificultar el reconocimiento de la señal. El ruido originado por estos fenómenos se evalúa mediante la figura de ruido, que expresa, en escala logarítmica, la relación entre el cociente señal/ruido a la entrada y a la salida del amplificador. Existen modelos sencillos que permiten obtener la figura de ruido a partir de la medida de la fluorescencia amplificada. Como ésta puede ser simulada mediante los modelos descritos anteriormente, éstos permiten predecir la figura de ruido además de la ganancia.
Considerando que las señales que se emplean en comunicaciones ópticas son señales variables con el tiempo, es preciso analizar otros efectos perjudiciales como son la distorsión de la señal al amplificarse (originada por la posible dependencia de la ganancia con la potencia de la señal introducida en el amplificador) y el cruce de canales (consistente en la transferencia de información de un canal de comunicación a otro). Al amplificarse la señal a su paso por la fibra dopada, se origina un despoblamiento del nivel excitado de la transición láser, que crece con la potencia de la señal y es apreciable si ésta no es excesivamente débil.
Este despoblamiento origina un decrecimiento de la ganancia, que pasa así a disminuir cuando la potencia de la señal aumente y viceversa, lo que origina distorsión sobre la señal amplificada. Por otra parte, la variación de la potencia de la señal con el tiempo origina una modulación en la inversión de población, que a su vez origina una modulación en la ganancia. Cuando una segunda señal, correspondiente a otro canal de comunicación, se introduce en el amplificador, ésta se ve afectada por una ganancia que está modulada por la primera y que, por tanto, transfiere su modulación a la segunda, originándose así un cruce de canales. En la práctica, para conocer la magnitud de estos efectos, hay que considerar que la dinámica de la inversión de población viene regulada por el valor de la vida media del nivel superior de la transición láser. Es fácil comprender que la población de este nivel no puede verse afectada por variaciones de la potencia de la señal que se lleven a cabo en tiempos pequeños frente a su vida media. En el caso del erbio, esta vida media (que depende ligeramente de los codopantes del núcleo) toma valores próximos a 10 ms, lo que implica que variaciones de señal que tengan lugar en tiempos inferiores a 0.1 ms no pueden afectar a la inversión de población. Esto quiere decir que para señales con frecuencias superiores a 10 KHz no se presentan los efectos de distorsión ni de cruce de canales. En el caso del praseodimio la vida media del nivel en cuestión es de unos 100 ms, lo que significa que dejan de presentarse estos efectos a frecuencias superiores a 1MHz. Como estas frecuencias son bajas en comparación con las que se utilizan en comunicaciones ópticas, se puede concluir que los amplificadores citados se encuentran, en la práctica, libres de efectos de distorsión e intermodulación.
APLICACIONES
Como he comentado en la introducción histórica, los amplificadores de fibra óptica (y en particular los de fibra dopada con tierras raras) se desarrollaron para tratar de sustituir los repetidores eléctricos por repetidores ópticos, en las redes de comunicaciones por fibra óptica. En un repetidor se introduce la señal que se ha debilitado, debido a la atenuación experimentada en su propagación por la red de fibra, para volver a recuperar la potencia que tenía al comienzo del recorrido. Por tanto, el amplificador opera en régimen de baja señal, en el cual se consigue la ganancia suficiente (típicamente entre 30 y 40 dB) para que la señal amplificada pueda seguir propagándose a lo largo de alrededor de medio centenar de kilómetros, antes de necesitar otro repetidor. Estos repetidores, que son transparentes al tipo de codificación, se usan tanto en redes digitales (en telefonía, transmisión de datos, transmisión de vídeo digital, etc.) como en redes analógicas (fundamentalmente para transmisión de señales de audio y vídeo analógicos). Su uso, de gran utilidad en comunicaciones a larga distancia, es vital en el caso de cables submarinos, debido a su simplicidad y buenas prestaciones. Para ilustrar los resultados que se obtienen, cuando se utilizan amplificadores de fibra dopada con tierras raras, daré a continuación dos ejemplos. El primero se refiere a un experimento de laboratorio. Utilizando varios carretes con fibra óptica enrollada, unidos por amplificadores de erbio, se ha llegado a conseguir la propagación de una señal de 2.5 Gb/s a lo largo de 21000 km. El segundo ejemplo se refiere a pruebas en una instalación de red de fibra, llevadas a cabo por las empresas AT&T y KDD, que consiguieron propagar una señal de 5 Gb/s, a lo largo de 9000 km, utilizando 274 amplificadores de erbio, situados a una distancia media de 33 km. Estos ejemplos evidencian que los citados amplificadores permiten cubrir perfectamente las distancias necesarias en nuestro planeta. En las redes de fibra, no solamente se necesitan amplificadores ópticos para ser usados como repetidores, sino también para otras finalidades. Por ejemplo, cuando se llega a una ramificación en la red, la potencia en cada rama puede quedar considerablemente reducida. Este problema puede solventarse poniendo un repetidor en cada rama, o bien poniendo un amplificador óptico antes de la ramificación, que eleve la potencia de la señal al nivel necesario para que la potencia después de la ramificación sea suficiente. Es evidente que se ahorran dispositivos utilizando esta última solución. Por otra parte, en los cables submarinos es preciso escatimar al máximo el número de repetidores (por razones evidentes) lo que puede llevarse a cabo utilizando amplificadores de potencia antes del extremo de entrada de la señal al cable. En concreto, los amplificadores de erbio son capaces de conseguir señales amplificadas de varios vatios de potencia, con la potencia de bombeo adecuada. A estos niveles de potencia hay que tener en cuenta que los efectos no lineales que se producen en las fibras pueden perturbar a las señales que se propagan, por lo que es preciso estudiar cuidadosamente el valor máximo de potencia que cada tipo de fibra permite.
Otra de las aplicaciones importantes de los amplificadores que estamos discutiendo, se basa en que la colocación de un amplificador óptico justo antes de un detector de señal, produce un efecto de mejora de la sensibilidad del detector, lo que permite alargar la distancia que va desde éste hasta el último repetidor. En estas condiciones el amplificador óptico actúa como preamplificador del detector. Los preamplificadores ópticos (colocados antes del detector) tienen la ventaja de producir mucho menos ruido que los preamplificadores electrónicos (colocados después del detector) para las altas frecuencias que se utilizan en comunicaciones ópticas. Como ilustración cuantitativa de la utilidad de las dos últimas aplicaciones discutidas, se puede decir que combinando un amplificador de potencia con un preamplificador (ambos ópticos) se puede alargar la distancia sin repetidores hasta unos 300 km. Si en el esquema anterior intercalamos una fibra dopada con tierra rara a la que se le envía la potencia de bombeo desde el extremo inicial del recorrido (bombeo remoto) la distancia que puede recorrer la señal sin necesitar dispositivos electrónicos (como la fuente de alimentación de la fuente de bombeo del amplificador) pasa a ser del orden de 500 km. Este tipo de montaje es muy útil en cables submarinos.
Como es bien sabido, el fenómeno de dispersión cromática que presentan las fibras ópticas, hace que los pulsos representativos de los diferentes bits del mensaje se ensanchen en el recorrido, lo que limita la capacidad de transmisión de información. A lo largo de los años se ha hecho un progreso importante en la reducción de la dispersión, llegando a valores inferiores al ps/km.nm que son muy difíciles de mejorar. En este momento se plantean dos alternativas para aumentar la capacidad de transmisión de información: la transmisión mediante solitones y la multiplexación en longitud de onda. En ambos casos los amplificadores de fibra óptica dopada con tierras raras juegan un papel importante. La alternativa de los solitones consiste en compensar el desplazamiento que sufren las componentes espectrales del pulso, originado por la dispersión, con un desplazamiento de valor opuesto, que puede obtenerse gracias al efecto Kerr no lineal. De esta manera se consiguen pulsos (llamados solitones) cuya anchura se mantiene a lo largo del recorrido (siempre que la potencia sea superior a un umbral) lo que aumenta considerablemente la capacidad de transmisión de información. Para compensar las pérdidas por atenuación, que llegarían a disminuir la potencia por debajo del umbral, es necesario colocar amplificadores ópticos a lo largo del recorrido. Se ha llevado a cabo mucho trabajo sobre la teoría y tecnología de solitones, pero no se han obtenido todavía resultados espectaculares, en comparación con los obtenidos mediante pulsos dispersivos. Para ilustrar esto, se puede decir que se ha conseguido en laboratorio la propagación de señales de 10 Gb/s a lo largo de un millón de kilómetros y en red real la propagación de señales de 40 Gb/s a distancias de 4000 km.
La alternativa de multiplexación en longitud de onda consiste en propagar por una misma fibra señales de distintas longitudes de onda, lo que multiplica la capacidad de transmisión por el número de longitudes de onda empleadas. Aquí los amplificadores ópticos juegan un papel importante, pues permiten la amplificación simultanea de todas las señales multiplexadas. Naturalmente hay que utilizar longitudes de onda que se encuentren dentro del espectro de ganancia de los amplificadores. En el caso de los amplificadores dopados con erbio (que son los más usados dentro de la familia de amplificadores dopados con tierras raras) la falta de planeidad de la curva de ganancia espectral hace que las señales de las diferentes longitudes de onda puedan alcanzar potencias muy diferentes, lo que no es deseable. Para evitar esto se han desarrollado varios métodos de aplanamiento: utilizando altas concentraciones de aluminio en el núcleo de las fibras dopadas, usando filtros espectrales, redes de Bragg o filtros activos (por ejemplo filtros acustoópticos) para controlar de forma dinámica la potencia de salida de las distintas longitudes de onda. Con estos métodos se han conseguido buenos resultados con multiplexación de hasta cien longitudes de onda y parece que, por el momento, la alternativa de multiplexación en longitud de onda ofrece mejores perspectivas que la de propagación de solitones.
Creo que todas estas aplicaciones muestran claramente que los amplificadores de fibra óptica son unos dispositivos de gran interés en la tecnología de comunicaciones ópticas. Así lo entendimos en nuestro grupo de trabajo y por ello decidimos dedicar nuestro esfuerzo a estos temas. No quisiera acabar sin decir algo sobre la actividad que, aunque modesta, hemos llevado a cabo.
Luis A. Araque D.
C.I. 18089210
EES. SECCION 2
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