(Gp:) Fundamental (Gp:) Aplicado
Conocimiento (Gp:) Ciencia Básica (Gp:) Ciencia Aplicada
(Gp:) Ciencia (Gp:) Tecnología
Conocimiento a lo Largo del Otro Eje
(Gp:) Fundamental (Gp:) Aplicado
Conocimiento (Gp:) Altas Energías (Gp:) Física Nuclear (Gp:) Gravitación (Gp:) Óptica (Gp:) Física Atómica (Gp:) Materia Condensada
(Gp:) Teoría de Control (Gp:) Sistemas (Gp:) Procesamiento de Señales (Gp:) Óptica (Gp:) Comunicaciones (Gp:) Electrónica
(Gp:) Ciencia (Gp:) Tecnología
Conocimiento a lo Largo del Otro Eje
Diseño Óptico Materiales Ópticos Dispositivos Láseres Propiedades Ópticas de Materiales Óptica Cuántica Fundamental Aplicado (Gp:) Teoría de Control (Gp:) Sistemas (Gp:) Procesamiento de Señales (Gp:) Óptica (Gp:) Comunicaciones (Gp:) Electrónica
(Gp:) Fotónica
(Gp:) Óptica Aplicada
(Gp:) Óptica Fundamental
(Gp:) Altas Energías (Gp:) Física Nuclear (Gp:) Gravitación (Gp:) Óptica (Gp:) Física Atómica (Gp:) Materia Condensada
Conocimiento a lo Largo del Otro Eje
Ésta ciencia incluye la emisión, transmisión, reflexión, amplificación y detección de la luz Ésta ciencia incluye la emisión, transmisión, reflexión, amplificación y detección de la luz mediante instrumentos y elementos ópticos, láseres y otras fuentes de luz Ésta ciencia incluye la emisión, transmisión, reflexión, amplificación y detección de la luz mediante instrumentos y elementos ópticos, láseres y otras fuentes de luz, fibras ópticas, instrumentación electro-óptica y electrónica relacionada. Fotónica es la ciencia de generación y aprovechamiento de la luz y otras formas de energía radiante cuya unidad cuántica es el fotón Fotónica
El campo de aplicación de la fotónica se extiende desde la generación a la detección de luz y el procesamiento de información. Desde el punto de vista de la óptica la optoelectrónica entra dentro del campo de la fotónica Fotónica Fotónica es la ciencia de generación y aprovechamiento de la luz y otras formas de energía radiante cuya unidad cuántica es el fotón
La Optoelectrónica se entiende dentro de la óptica Va más alla de solamente interactuar electrónes con fotónes (Gp:) Va más alla de solamente interactuar electrónes con fotónes; de ser así, una lámpara sería un dispositivo optoelectrónico.
La Optoelectrónica se entiende dentro de la óptica como cualquier dispositivo que emita, detecte, modifique o responda a la radiación óptica, o use una señal óptica para su operación. La optoelectrónica es un campo que contiene conocimientos de la óptica y la electrónica, y su definición varia ligeramente desde ambos lados. Optoelectrónica
El nivel de conocimientos necesarios para crear, estudiar y controla los dispositivos optoelectrónicos va desde la ciencia más básica a la ingeniería más aplicada. Desde el punto de vista fundamental se requiere comprender la física de materiales, estado sólido, interacción radiación-materia, mecánica cuántica y teoría electromagnética. Desde el punto de vista aplicado se requiere ser capaz de integrar a gran escala elementos complejos y tener las herramientas para realizarlas suficientemente rápido, más alla de la electrónica tradicional. Optoelectrónica
Por otro lado la luz tiene una longitud de onda de alrededor de 1µm (portadora ? ~ 300 THz) Potencialmente se tiene un ancho de banda de 30 THz !!! Dada su definición, la optoelectrónica es muy usada en manejo de señales. Su principal campo de acción son las comunicaciones La electrónica tradicional se complica conmutando señales con anchos de banda más alla de 5 GHz Optoelectrónica
Óptica es el campo de la ciencia y la ingeniería que comprende los fenómenos físicos y tecnologías asociadas con la generación, transmisión, manipulación, detección y uso de la luz Fotónica es la ciencia de generación y aprovechamiento de la luz y otras formas de energía radiante cuya unidad cuántica es el fotón Optoelectrónica se entiende dentro de la óptica como cualquier dispositivo que emita, detecte, modifique o responda a la radiación óptica, o use una señal óptica para su operación. Sumario
Es un término reconocido recientemente en el ámbito mundial para describir el uso de láseres y óptica en biología y medicina, así como el uso de materiales biológicos en aplicaciones optoelectrónicas.
Es otra manera de llamar a las aplicaciones de la óptica en ingeniería biomédica y biotecnología, y la retroalimentación de éstos para concebir desarrollos tecnológicos basados en sistemas que se encuentran en la naturaleza, por ejemplo generar dispositivos y modelos aplicados en comunicaciones. Biofotónica
Comunicaciones Ópticas La historia de las comunicaciones por métodos ópticos es casi tan antigua como la óptica.
En los tiempos modernos, el “telégrafo óptico” de Claude Chappe en los 1790´s es el primer medio de telecomunicación óptica. a mediados del siglo XIX fue sustituido por el telégrafo eléctrico En 1880 Graham Bell inventa el Fotófono – Un teléfono donde la comunicación se realiza por medios ópticos En 1950´s Las comunicaciones en guías de onda milimétricas toma auge tras la Segunda Guerra Mundial Comunicaciones Ópticas
En 1956 Curtiss hace la primera fibra óptica con recubierta En1970 Bell labs demuestra la primera transmisión a través de fibra óptica en una exhibición de física en Londres En 1975 se instaló el primer sistema de fibra para comunicación en Dorset Inglaterra. En 1960 Theodore Maiman inventa el primer láser En 1971 Corning demuestra la primera fibra con bajas pérdidas Comunicaciones Ópticas
En 1993 Se desarrolla MOSAIC en el CERN, Suiza En 1999 se desarrolla WDM ….. En 1995: Se desarrollo el amplificador de fibra óptica dopada con erbio , y ya no se requiere regeneración electrónica Comunicaciones Ópticas
Estos son los precursores del Internet Fibras Ópticas Las fibras ópticas es tuberia flexible para la luz En 1920’s: Tubos doblados de vidrio fueron usados para iluminación en microscopia En 1980’s: Se encontró la manera de producir fibras ópticas con bajas pérdidas (menores a 0.01 dB/km) En 1995: Se desarrollo el amplificador de fibra óptica dopada con erbio , y ya no se requiere regeneración electrónica
Espectro electromagnético
Bajo costo por metro por canal de telefonía que el cable coaxial Ventajas de las fibras ópticas Comparada con cable coaxial nominal (RG-19U) (Gp:) Diámetro total del cable: Peso: Pérdidas: (Gp:) 2.5 mm 6 kg por km 5 dB por km
(Gp:) Diámetro total del cable: Peso: Pérdidas: (Gp:) 28.4 mm 1110 kg por km 22.6 dB por km a 100 MHz
Consideremos una fibra de 125 µm encapsulada en plástico Económicas
Menor costo de instalación, operación y mantenimiento que el cable coaxial Menor costo de instalación, operación y mantenimiento – Aislantes – no existe acoplamiento inductivo (RF,IEM) – No se puede acoplar luz desde desde los lados – No emite radiación secundaria (seguridad/privacidad) Ventajas de las fibras ópticas
(Gp:) C (Gp:) o (Gp:) a (Gp:) x (Gp:) i (Gp:) a (Gp:) l (Gp:) (Gp:) L (Gp:) i (Gp:) n (Gp:) e (Gp:) G (Gp:) l (Gp:) a (Gp:) s (Gp:) s (Gp:) (Gp:) F (Gp:) i (Gp:) b (Gp:) e (Gp:) r (Gp:) 0 (Gp:) 4 (Gp:) 8 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 1 (Gp:) 4 (Gp:) 0 (Gp:) . (Gp:) 1 (Gp:) 0 (Gp:) . (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 0 (Gp:) 5 (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:) 0 (Gp:) 0 (Gp:) 5 (Gp:) 0 (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:) 0 (Gp:) 0 (Gp:) 0 (Gp:) A (Gp:) T (Gp:) T (Gp:) E (Gp:) N (Gp:) U (Gp:) A (Gp:) T (Gp:) I (Gp:) O (Gp:) N (Gp:) (Gp:) ( (Gp:) d (Gp:) B (Gp:) ) (Gp:) / (Gp:) k (Gp:) m (Gp:) F (Gp:) R (Gp:) E (Gp:) Q (Gp:) U (Gp:) E (Gp:) N (Gp:) C (Gp:) Y (Gp:) (Gp:) ( (Gp:) M (Gp:) H (Gp:) z (Gp:) / Mbps) (Gp:) Atenuación efectiva de 1-km de cable coaxial y una fibra óptica.
El ancho de banda de 3 dB de la fibra óptica es de 500MHz.
Desventajas de las fibras ópticas Los conectors son caros y causan de 1 a 2 dB de pérdidas Cada unión genera pérdidas mayores a 0.1 dB La alineación en los empalmes es crítica
FIBRAS ÓPTICAS
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Fibras Ópticas
Solitones La mejor manera de resolver problemas de dispersión Dispersión normal t = 0
Dispersión normal t > 0 Generando un potencial que depende de la intensidad La mejor manera de resolver problemas de dispersión Solitones
PÉRDIDAS
Pérdidas
Pérdidas
Pérdidas
Pérdidas
Pérdidas
Pérdidas
Las fibras ópticas son elementos fundamentales en las telecomunicaciones hoy día. No es la única técnica posible, pero si la más prometedora. Falta explotar el ancho de banda de la fibras a su máxima capacidad, usando las ideas de la fotónica (Gp:) Las fibras ópticas hicieron posible ésta revolución en la ciencia y la tecnología actual (Internet)
Fibras ópticas para comunicaciones Los conceptos básicos están muy bien entendidos.
Algunos Fenómenos Visuales
Entonces … Sabemos que la luz es una onda electromagnética (Gp:) Y sabemos que podemos usar nuestros ojos o cámaras para VER la luz
(Gp:) Sabemos que tenemos fuentes de luz como el sol y los láseres
(Gp:) Sabemos que podemos controlar la luz usando lentes, espejos o instrumentos
… y unas palabras finales (Gp:) Los científicos en óptica jugamos con luz para saber por que pasan las cosas
(Gp:) Somos curiosos y siempre estamos viendo por que pasan las cosas
Pero lo más importante: Nunca nos damos por satisfechos
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