El problema de los pulsos que se presenta recíprocamente e influenciándose durante esa interacción, es de importancia fundamental en muchas áreas. Por ejemplo, si el pulso es un portador de la información, tal como adentro de un sistema de comunicación, la disminución o la destrucción del pulso con la interacción afectarán seriamente la utilidad del sistema. El panorama más simple de la interacción del pulso es el de dos pulsos que vienen juntos y que se cruzan, en virtud de viajar a diversas velocidades. En sistemas lineales, una buena interacción esta prevista debido a la superposición de ondas. En sistemas no lineales, sin embargo, los subproductos imprevisibles de la interacción pueden dar lugar y pueden ser devastadores a los pulsos. En sistemas no lineales débiles, estos productos son el resultado de una resonancia que es excitada por la no linealidad, llamada mezcla de cuatro ondas. La demanda fundamental de este papel es que la aleatoriedad en el sistema puede golpearlo de resonancia suficientemente para anular, o para disminuir por lo menos, es el resultado de esta interacción. Una estrategia conocida para los pulsos que se estabilizan en tal sistema es el manejo de dispersión. Es el manejo de la dispersión que reduce perceptiblemente la mezcla de cuatro ondas. En tal sistema, la interacción del pulso se puede estudiar directamente como la dinámica de un solitón. Los pulsos se sabe que pueden sobrevivir a tal interacción con solamente un cambio en los parámetros, tales como la fase [19].
4.5.1 Fondo y motivación en sistemas de transmisión por fibra óptica
Una técnica empleada es el sistema de multicanalización por división de Onda (WDM), que permite el uso de sistemas múltiples para propagar pulsos dentro de una sola línea de la fibra. Las interacciones no lineales entre parejas de los pulsos en diversos canales de frecuencia dan lugar a varios efectos. Dos efectos principales son (i) la inquietud que mide el tiempo colisión-inducida, que pulsan los resultados en frecuencia permanente que cambian de puesto al chocar y (ii) mezclado de cuatro ondas (FWM) esos son los resultados en una forma de onda permanente que pueda continuar recíprocamente con otros pulsos ópticos. Las impurezas de la fibra, sobre todo debido a la construcción y la puesta en marcha de la fibra, se pueden ver como perturbaciones pequeñas al azar en la fibra. En el pasado, estas perturbaciones a menudo se han considerado un efecto negativo al sistema óptico en que conducen a las distorsiones del pulso generando su destrucción: los solitones y el manejo de dispersión en los solitones se ensanchan bajo la influencia de perturbaciones al azar, hasta que se desintegran. Afortunadamente, estos efectos ocurren a distancias muy grandes del excedente y eso es posible al utilizarlos como portadores en redes de comunicaciones terrestres. Con respecto a otros fenómenos es sabido que el crecimiento del producto de FWM y las resonancias deterministas, las variaciones al azar de los parámetros de la fibra pueden tener un impacto beneficioso referente a interacciones del pulso [19].
Mediante este conjunto de tecnologías se a propuesto manejar grandes cantidades de datos los cuales, se ven reflejados en el crecimiento de las grandes ciudades y por ende estos servicios de comunicación dando una aplicabilidad en redes que comuniquen voz y video en tiempo real, ya que se requiere una gran velocidad de transmisión para poder enlazar y cubrir eventos de importancia a nivel mundial, para redes de seguridad entre empresas que manejen datos de importancia, a si llevando a niveles de gran confiabilidad para una comunicación pura y con niveles de error menor a la que se maneja en la actualidad [19].
CONCLUSIONES
Hemos descrito a los solitotes como una manera de aprovechar los efectos dispersivos y no lineales que por separado, degradan el desempeño de la señal transmitida en una fibra óptica. En esencia un solitón puede verse como un pulso que se propaga sin cambiar su forma, mejorando el desempeño de sistemas que se ven limitados por los fenómenos de dispersión.
Llevar a los solitotes a un nivel comercial depende de todo lo que se necesita para mantenerlos durante su propagación. El reto es mejorar los sistemas de telecomunicaciones existentes, con la finalidad de saciar el ansia de nuevos, mejores y más eficientes servicios de telecomunicaciones demandado por sus usuarios. La aplicación más inmediata para las transmisiones mediante el uso de solitones la observamos en los sistemas de gran capacidad y larga distancia, como enlaces transoceánicos.
En este trabajo se presentó la evaluación de un sistema WDM por solitones para su aplicación en sistemas de transmisión de largo alcance, donde las técnicas de control de dispersión y amplificación representan un papel importante en el desempeño del sistema. Como desafío futuro, se plantea la necesidad de incorporar un modelo más riguroso de amplificación que considere el comportamiento real de los EDFA.
Estamos conscientes de que escribir cualquier texto relacionado con las comunicaciones ópticas requiere de una constante revisión de conceptos y actualización de la información; es por ello que no nos atrevemos a corroborar el funcionamiento de algún sistema por solitón que ya se encuentre operando actualmente.
GLOSARIO
Apertura numérica(NA). La apertura numérica de una fibra óptica define una característica de la fibra con respecto a su aceptación de luz incidente. El "grado de abertura," "habilidad de juntar luz," y "cono de aceptación" son términos que describen esta característica.
Absorción. Conversión de energía óptica en calor. Se expresa como décibeles por kilómetro (dB/km).
Amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA). Un amplificador óptico que utiliza una fibra activa metida en erbio y una fuente de bomba (láser) para hacer más grande o amplificar la señal óptica.
Ancho de banda. Una medida de la frecuencia máxima por la cual la intensidad de la luz puede ser modulada antes de que la señal experimente atenuación de exceso de 3dB. Por más grande que sea el ancho de banda, más grande es la capacidad para llevar información. Ancho de banda de fibra se expresa en megahertz (Mhz) por kilómetro (km).
Ancho del espectro. Una medida de la extensión de la longitud de onda de un espectro. Se utiliza para determinar la anchura óptica de las fuentes de luz como los LED y los láseres en sistemas ópticos. También se conoce como anchura de línea. Anchuras típicas de espectros para un LED son 20 nm a 60 nm y para un diodo de láser, 1 nm a 5 nm.
Angulo crítico. El ángulo máximo en que luz puede ser totalmente reflejada dentro de una fibra. La proporción de la apertura numérica equivale el índice de la refracción del núcleo de la fibra.
Angulo de aceptación. Angulo máximo en que la luz es aceptada por una fibra; el ángulo crítico, medido desde el eje central del núcleo, mediante el cual el núcleo de una fibra óptica acepta luz de entrada.
Atenuación. El término general utilizado para describir la diminución de energía de un punto hasta otro. En fibras ópticas, la pérdida de poder óptico por unidad se expresa logarítmicamente en décibeles por kilómetro (dB/km) en una longitud de onda específica.
Décibel (dB). Una unidad logarítmica que describe la proporción de dos energías, voltajes o corrientes.
Demulticanalizador. Un aparato que separa las dos o más señales que se han combinado para ser una señal de multiplexor. Un demulticanalizador óptico separa las señales a longitudes de ondas diferentes.
Diafonia. Denominada en inglés Crosstalk. Acoplamientos magnéticos o capacitivos entre circuitos próximos a consecuencia de los desequilibrios producidos en unos por otros cuando los atraviesan corrientes diferentes o sus características son distintas.
Dispersión. La causa de las limitaciones del ancho de banda en una fibra. Dispersión hace que los pulsos de entrada lleguen a ser más anchos a lo largo de la fibra. Dos tipos predominantes son: a) Dispersión modal que es causada por las longitudes diferenciales del camino óptico en una fibra multimodo. b) Dispersión material que es causada por una demora diferencial de varias longitudes de onda de luz en un material de guía de onda.
Dispersión cromática. El efecto de una combinación de dispersión de material y de guía de onda.
Dispersión de guía de onda. La distorsión de un modo debido a las propiedades geométricas de la guía de onda.
Distorsión. Un cambio en la figura de la forma de onda de una señal.
Fabry–Perot. Diodo de láser típico que contiene un semiconductor adherido a cada espejo para formar una cávidad resonante que crea el efecto del láser. Se utiliza en aplicaciones digitales.
Fibras ópticas. Transmisión de luz por fibras ópticas para la comunicación, incluyendo voz, video, y datos.
Indice de refracción. La proporción de la velocidad de luz en un vacío y la velocidad de luz en un material.
Interferómetro. es un instrumento que emplea la interferencia de las ondas de luz para medir con gran precisión longitudes de onda de la luz misma.
Láser. Una fuente coherente de luz con un ancho de espectral muy angosto.
Láser sintonizable. Un láser capaz de que se le varíe su longitud de onda central para optimizarla para una aplicación específica.
Multicanalización de división de longitud de onda (WDM). La combinación de dos o más señales ópticas para transmisión sobre una vía óptica común, usualmente una fibra simple.
Polarización. Un término usado para describir la orientación de los vectores de los campos eléctricos y magnéticos de una onda electromagnética propagante. Una teoría de ondas electromagnéticas describe en detalle la propagación de señales ópticas (luz).
Realimentacion distribuida (DFB). Un tipo de láser que usa rejilla interna para reducir la anchura de línea del láser. Se puede utilizar en las aplicaciones análogas (AM/FM).
Rejilla de Bragg. Un filtro de reflexión de banda muy angosta que actúa como espejo para una longitud específica de onda. Varían en tamaño de uno pocos milímetros a 125 mm. Más grande la rejilla, más angosta la banda. Se usa para aplicaciones de multiplexión por división de longitud de onda (WDM) para transmitir múltiples longitudes de onda por una fibra simple. Tres aplicaciones importantes en telecomunicaciones de rejilla de fibra Bragg son: filtrar WDM, aplanar ganancia, y dispersión.
Soliton. Pulso ultracorto que tiene la forma de una secante hiperbólica y se propaga a lo largo de una fibra óptica sin perder su forma original.
SNR. Relación de señal a ruido. La relación de la energía de la señal a la energía del ruido de fondo; usualmente se mide en en décibels (dB). Un término usado para describir la calidad de un sistema de transmisiones electrónicas.
(BER). Tasa de error de datos. Una medida de la precisión de una transmisión. Es una proporción de bitios recibidos en error a los bitios mandados.
BIBLIOGRAFÍA
[1] J.R.Taylor. Optical Solitons. Theory and Experiments. Cambridge University Press, Reino Unido, 1992.
[2] Govind P. Agrawal. Optical System Communication Networks. Academic Press, Estados Unidos, 2002.
[3] Roger L. Freeman. Fiber-Optic Systems for Telecommunicatios. Wiley Interscience, Estados Unidos, 2002.
[4] José Capmany, F. Javier Fraile-Peláez, Javier Martí. Fundamentos de Comunicaciones Ópticas. Síntesis, España, 1998.
[5] José Capmany, F. Javier Fraile-Peláez, Javier Martí. Dispositivos de Comunicaciones Ópticas. Síntesis, España, 1999.
[6] J.E. Midwinter, Y.L. Guo. Optoelectronics and Lightwave Technology. Wiley Interscience, Estados Unidos, 1999.
[7] Gerd Keiser. Optical Fiber Communications, 2da edición. McGraw-Hill, Estados Unidos, 1991.
[8] Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan. Optical Networks: A Practical Perspective, 2da edición. Academic Press, Estados Unidos, 2002.
[9] Michael Bass. Fiber Optics Handbook. Fiber, Devices and Systems for Optical Communications. McGraw-Hill, Estados Unidos, 2002.
[10] Pierre Halley. Fiber Optic Systems. Wiley Interscience, Reino Unido, 1987.
[11] José A. Martín Pereda. Sistemas y Redes Ópticas de Comunicaciones. Pearson Prentice Hall, España, 2004.
[12] Jean Pierre Nérou. Introducción a las Telecomunicaciones por Fibras Ópticas. Trillas, México, 1991.
[13] Hildeberto Jardon Aguilar, Roberto Linares y Miranda. Sistemas de Comunicaciones por Fibras Ópticas, Alfaomega, México, 1995.
[14] Baltasar Rubio Martínez. Introducción a la Ingeniería de la Fibra Óptica. RA-MA, España, 1994.
[15] Instituto Tecnológico de Teléfonos de México. Manual Básico de Transmisiones. México, 2001.
[16] David M. Spirit. High Capacity Optical Transmission Explained. Wiley Interscience, Estados Unidos, 1995.
[17] Emilio José Gualda Manzano. Optimización de las Prestaciones de Enlaces Ópticos Submarinos de Gran Capacidad y Larga Distancia Mediante el Control de la Dispersión. Tesis doctoral. Departament de Teoría del Senyal i Comunications (TSC).
[19] Rudy L. Hornea, Christopher K.R.T., Jonesa, Tobias Schäferb. The Effects of Weak Randomness on Pulse Interactions and Four-Wave Mixing Products. Science Direct. Physica, 2005, pp. 70–79.
[20] Anjan Biswas. Asymptotic Analysis for Dispersion-Managed Solitons in Multiple Channels. Optical and Quantum Electronics. Springer Science, 2006, pp. 605-623.