Evaluación experimental de un interferómetro óptico para señales de telecomunicaciones.
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
El crecimiento exponencial en la demanda de datos ha impulsado el desarrollo de nuevas tecnologías, capaces de ampliar la capacidad de las redes ópticas actuales. Las fibras ópticas multinúcleo representan una solución prometedora, permitiendo aplicar técnicas de multiple xación por división espacial y superar las limitaciones de las fibras monomodo. Sin embargo, su adopción depende del desarrollo de dispositivos compatibles capaces de gestionar y con mutar señales entre los diferentes núcleos. Este trabajo presenta el diseño, implementación y evaluación experimental de un conmutador óptico de alta velocidad basado en un interferómetro Mach-Zehnder con una configuración 4x4, utilizando divisores de haz multinúcleo. El dispositi vo emplea interferencia óptica para realizar conmutaciones en menos de 0.7 µs, tres órdenes de magnitud más rápido que los conmutadores microelectromecánicos actuales, con un crosstalk promedio inferior a-18 dB, destacando su aplicabilidad en redes ópticas avanzadas.
Para garantizar coherencia temporal en la transmisión, se compensaron los retardos entre ca minos con segmentos adicionales de fibra. Las pruebas experimentales incluyeron transmisiones entre 1 y 600 Gbps, usando modulaciones QPSK, 16-QAM y 64-QAM. Se evaluaron visibilidad interferométrica, crosstalk, tiempo de subida, penalización en la tasa de error de bits y relación señal a ruido óptica.
Se observaron valores de visibilidad superiores a 0.90 tanto en configuraciones interfero métricas 2x2 como 4x4. Específicamente, para velocidades de transmisión de 1 y 10 Gbps, la visibilidad promedio se mantuvo alrededor de 0.94, con una relación señal a ruido óptica supe rior a 40 dB. En transmisiones de mayor velocidad, la visibilidad alcanzó valores cercanos a 0.93 para modulación QPSK, 0.91 para 16-QAM y aproximadamente 0.76 para 64-QAM operando a 72 GBaud, evidenciando una mayor sensibilidad al ruido de emisión espontánea amplificada en modulaciones de orden superior, lo cual resalta la necesidad crítica del control preciso de esta relación para garantizar el rendimiento óptimo del sistema.
Finalmente, se evaluó la operación del dispositivo con múltiples longitudes de onda en un escenario WDM, demostrando su viabilidad técnica para futuras redes basadas en MCF. Parte de los resultados de este trabajo fueron presentados oralmente en la Latin American Optics and Photonics Conference 2024 y publicados en la revista Nature Communications Engineering.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Eléctrica
Keywords
Interferómetros ópticos, Telecomunicaciones Sistemas de conmutación, Redes ópticas