FILTROS ÓPTICOS:
Existen una gran variedad de dispositivos ópticas que pueden
trabajar como filtros. Un filtro óptico es un dispositivo capaz de seleccionar
una banda de longitudes de onda y de eliminar el resto. Las principales
aplicaciones de los filtros ópticos, que lo convierten en un dispositivo clave
en los sistemas de comunicaciones ópticas son:
• la eliminación del ruido, introducido por ejemplo
por los amplificadores ópticos.
• la ecualización de la respuesta de los
amplificadores ópticos
• la selección de canales en sistemas WDM.
Para realizar estas aplicaciones de forma óptima estos
dispositivos deben tener unas pérdidas de inserción reducidas. Idealmente, su
banda de paso debe ser plana para evitar así la distorsión de la señal. Además
la banda de transición de su repuesta debe ser abrupta para evitar la diafonía
( cross-talk ) con los canales próximos. También es necesario que su
comportamiento sea independiente de la polarización de la señal.
Los filtros de interferencia se construyen mediante apilando
una serie de delgadas capas de dos materiales con distinto índice de refracción,
de forma alternativa, sobre un substrato de cristal. Estos materiales suelen ser
dieléctricos, por lo que también se les conoce como filtros dieléctricos.
La diferencia en el índice de refracción entre dos capas
consecutivas provoca la reflexión. El fenómeno es el mismo que la reflexión de
Fresnel que sucede en los conectores con un un hueco de aire con la fibra.
Este dispositivo sólo permite un rango estrecho de
longitudes de onda se transmitan, las cuales están determinadas por las
propiedades del material, y refleje el resto. Las longitudes de onda
transmitidas viene dadas por la siguiente expresión:
Nλ = 2nDcosθ
donde N es un entero, n es el índice de refracción de la
capa, D es el grosor de la capa y θ es el ángulo de incidencia de la luz con
respecto a la normal. Como se muestra en la siguiente figura, sólo aquellas
longitudes de onda cuyo periodo coincidan con la longitud de dos capas de
distinto índice de refracción son transmitidas a través del filtro.
FILTROS MZI EN CASCADA
Para implementar filtros ópticos muy selectivos a partir de
los filtros MZI , hay que intercalarlos en cascada. Para conseguir que sea muy
selectivo se tiene que cumplir dos condiciones: En primer lugar todos los
acopladores empleados en la implementación tienen que ser de 3 dB .
En segundo lugar, el periodo
espectral de cada interferómetro ha de seguir una ley precisa. El primer
interferómetro en colocarse es el de menor periodo espectral, que denominaremos
FSR1. A continuación van colocándose interferómetros con periodos espectrales
cada vez más grandes. Si el interferómetro colocado es i-ésimo lugar posee un
periodo espectral dado por :
entonces un filtro compuesto por
una cascada de M filtros MZI posee una función de transferencia dada por
[RaSi98] :
Para ello la diferencia de longitudes entre los brazos del
interferómetro i-ésimo ha de ser ΔLi=ΔL12i-1, donde ΔL1 es la diferencia de
longitud entre los brazos del primer interferómetro.
En la figura siguiente se muestra un filtro en cascada MZI
que cumple la función de transferencia anterior,
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