¿Qué es un Convertidor Óptico?
Los conversores ópticos, también conocidos como conversores de medios ópticos, desempeñan un papel esencial al transformar las señales eléctricas en señales ópticas y viceversa.
En entornos de comunicación que emplean cables metálicos, como los cables de red LAN, las diferencias de potencial se transmiten como señales eléctricas. Sin embargo, a medida que la distancia de transmisión aumenta, las señales eléctricas pueden sufrir atenuación, y existe un mayor riesgo de errores de comunicación debido al ruido electromagnético, tanto interno como externo al cable.
Por otro lado, en sistemas de comunicación que utilizan fibras ópticas, las señales se transmiten mediante destellos luminosos. Gracias al bajo índice de atenuación de las señales luminosas en las fibras ópticas y a su inmunidad ante interferencias electromagnéticas, se logra una comunicación estable a largas distancias. Es posible establecer esta comunicación eficaz y duradera al insertar una fibra óptica de mayor longitud entre dos cables metálicos.
En este caso, un conversor óptico conecta el cable metálico y la fibra óptica.
Usos de los Convertidores Ópticos
Los convertidores ópticos se utilizan en una gran variedad de lugares, como en los empalmes de las líneas de fibra óptica de viviendas y edificios de oficinas con los respectivos sistemas LAN, y en las conexiones entre las instalaciones de comunicación WiFi y las líneas de fibra óptica de todo el país.
Con los ordenadores y sus periféricos, los equipos de fabricación y los electrodomésticos conectados por redes, las instalaciones de comunicación de datos son necesarias en todas partes. Y como la fibra óptica ofrece ventajas como baja atenuación, inmunidad al ruido, ligereza y resistencia a la corrosión y el óxido, se están desplegando redes de comunicación de fibra óptica por todo el país.
Los aparatos conectados a la red funcionan con señales eléctricas. Las señales ópticas transmitidas por fibra óptica no pueden utilizarse tal cual. Para utilizarlas como señales, es necesario un convertidor óptico.
Principio de los Convertidores Ópticos
1. Conversión EO
La conversión de una señal eléctrica en una señal óptica se denomina conversión EO, y se utiliza un láser semiconductor como fuente de luz para la señal óptica. Existen dos tipos de métodos de modulación de la luz láser: la modulación directa, en la que la señal eléctrica se suministra directamente como corriente de accionamiento al láser semiconductor, y la modulación externa, en la que el propio láser semiconductor es accionado continuamente y su luz es modulada por un modulador.
La modulación directa tiene la ventaja de ser compacta y el circuito de modulación puede configurarse fácilmente, pero tiene la desventaja de ser propensa a la degradación de la forma de onda debido al retardo de oscilación del láser semiconductor porque se acciona directamente. Por lo tanto, la modulación externa se utiliza para aplicaciones de comunicación a larga distancia.
2. Conversión OE
La conversión de una señal óptica en una señal eléctrica se denomina conversión OE, en la que la entrada óptica se convierte en una señal eléctrica mediante un fotodiodo. Un fotodiodo es un elemento semiconductor, también llamado sensor óptico, y consiste en un acoplamiento PN. Cuando el lado P del fotodiodo se conecta al lado negativo de la fuente de alimentación y el lado N al positivo, no fluye corriente debido a la conexión inversa, y lo que se crea en ese momento es una zona alrededor de la superficie de unión PN llamada capa de agotamiento.
Cuando la luz incide sobre esta capa de agotamiento, se generan electrones y huecos, desplazándose los electrones hacia el electrodo del lado N y los huecos hacia el electrodo del lado P, lo que permite que la corriente fluya desde el lado P hacia el lado N. Utilizando este principio, en el que una corriente eléctrica fluye sólo cuando entra luz, la señal óptica se convierte en una señal eléctrica.
Más Información sobre los Convertidores Ópticos
Circuitos de Convertidores Ópticos
Para aprovechar las características de los conversores ópticos, hay que prestar atención al esquema del circuito y a la disposición de montaje, con especial atención a los dos puntos siguientes.
1. Adaptación de impedancias
La adaptación de la impedancia debe tenerse en cuenta cuando la longitud del circuito es milimétrica para la modulación de clase Gbps. En concreto, debe tenerse en cuenta la adaptación de impedancias entre el láser semiconductor y el controlador láser.
Si la adaptación de impedancias no se realiza correctamente, se producirán reflexiones y anillos que degradarán la forma de onda de modulación. A menudo es necesario verificar las características en la implementación en paralelo con la simulación durante el diseño.
2. Configuración del fotodetector y del amplificador de primera etapa
Entre el fotodetector y el amplificador de primera etapa circula una señal muy débil. Es importante suprimir este ruido en la medida de lo posible para garantizar la fotosensibilidad mínima especificada.
Dado que la fotosensibilidad varía en función del montaje y la disposición del circuito, a menudo es necesario verificar las características en el montaje, así como la adaptación de la impedancia.