Por otro lado, se ha propuesto también en el capítulo 3 el uso de la modulación PM como alternativa a los formatos basados en una modulación de amplitud. La estructura MWP-LCI experimental considerada en este caso, mostrada en la Figura 4.7, es similar a la vista en la Fig. 4.1. Sin embargo, en este caso ha sido necesario el uso de un filtro de polarización previo al modulador PM. Este tipo de moduladores son sensibles a la polarización de la señal óptica, siendo de esta manera necesario contar con un filtro de polarización previo que logre discriminar una de las dos polarizaciones [118].
Figura 4.7. Implementación experimental de la estructura MWP-LCI típica con modulación PM empleando un filtro de polarización previo al modulador.
Tal como se ha visto en el apartado 3.1.1, la función de transferencia dada por la Ec. (3.21) presenta un término de DC y la contribución LCI está afectada por el CSE, de la misma forma que ocurre en el caso AM-DSB. En la Figura 4.8 se muestran los resultados experimentales y teóricos obtenidos tras la medida de la función de transferencia de este sistema.
Figura 4.8. Resultados experimentales (línea negra) y teóricos (línea azul) de la función de transferencia resultante de la estructura MWP-LCI típica con modulación PM cuando se introduce como muestra un OPD de valor (a) 3.6 mm y (b) 0.63 mm. Se añade la medida del CSE en el caso PM (línea naranja).
Para la medida mostrada en la Figura 4.8, se emplea la combinación de fuente ASE y OCC para generar un perfil uniforme de 8.8 nm de ancho de banda (ver inset de la Figura 4.1). Como muestra, se consideran dos casos diferentes: en la medida
Salida RF (Ω) Fuente ASE PD OCC Acoplador 50:50 OPD VDL Atenuador Polarizador Acoplador 50:50 ( , ) SSMF-28 MOD VNA Entrada RF (Ω) Filtro de polarización (a) (b)
realizada en la Figura 4.8(a) se introduce un OPD de 3.6 mm, mientras que en la Figura 4.8(b), el OPD tiene un valor de 0.63 mm. En este caso, como elemento dispersivo se ha considerado un carrete de fibra SSMF-28 de 10 km cuyos parámetros dispersivos son 𝜑2= −222 ps2 y 𝜑3= 1.23 ps3. El motivo principal para el cambio
de longitud en el elemento dispersivo respecto a los casos AM-DSB y AM-SSB se basa en disponer de un mayor rango de generación de resonancias de RF, ya que el segundo nulo del CSE se sitúa a una mayor frecuencia cuanto menor es la dispersión cromática.
La Figura 4.8(a) muestra la función de transferencia del sistema MWP-LCI en el caso de introducir un OPD de 3.6 mm, donde se observa la generación de una resonancia de RF alrededor de los 17 GHz. En este caso el rango de operación de la estructura es limitado por los nulos que posee el CSE en el caso de PM. Cuando el OPD introducido por la muestra es muy bajo, caso representado en la Figura 4.8(b), se observa una atenuación severa de la amplitud de la resonancia de RF, situada en este caso en torno a 3 GHz. Como se esperaba a partir del análisis del apartado 3.1.1, en ninguna de las dos medidas de la Figura 4.8 se aprecia el término de DC, cuya desaparición es producida por el CSE que afecta a esta estructura. Es importante puntualizar que, en el caso de no considerar el filtro de polarización a la entrada del modulador PM (ver Figura 4.7), la modulación realizada no es eficiente, además de que los nulos del CSE se ven desplazados de sus puntos teóricos, tal como se observa en [118].
De igual manera que en el caso AM-DSB y AM-SSB, se muestran a continuación los resultados obtenidos sobre los parámetros clave MWP-LCI cuando se usa un formato de modulación PM. Las condiciones experimentales empleadas son las mismas que las consideradas en la obtención de la Figura 4.8.
Figura 4.9. Parámetros MWP-LCI asociados a la estructura MWP-LCI típica con modulación PM. Se representa en (a) la sensibilidad, en (b) la resolución y en (c) la profundidad de penetración. Las líneas continuas representan los resultados teóricos mientras que los puntos se asocian con los resultados experimentales.
En la Figura 4.9(a), observamos como la sensibilidad tiene un comportamiento acorde al CSE en el caso de PM, como era de esperar. En este caso los nulos se sitúan en los OPDs de valor 0 mm (0 GHz) y 5.6 mm (26.8 GHz). Al igual que ocurre en el caso AM-DSB, la sensibilidad sufre caídas en los puntos que coinciden con los nulos del CSE. Sin embargo, si se trabaja dentro del rango delimitado por estos nulos (1-
25 GHz), la sensibilidad obtenida alcanza unos valores máximos de 42 dB donde no se observan caídas bruscas debidas al CSE, como sí ocurría en el caso AM-DSB. Asimismo, apreciamos de nuevo que la tendencia de la sensibilidad es de incrementar su valor cuando aumenta el valor del OPD. En este caso, la razón de este comportamiento es debida al aumento de la amplitud de pico de las diferentes resonancias de RF generadas conforme se aumenta el OPD, ya que el efecto del CSE es menor alrededor de las frecuencias 15-21 GHz.
En cuanto a la resolución mostrada en la Figura 4.9(b), no observamos grandes variaciones respecto a los casos AM-DSB y AM-SSB debido a que el perfil óptico empleado es el mismo: uniforme con 8.8 nm de ancho de banda. Se alcanzan también los 121 µm de resolución, con una buena concordancia entre los resultados experimentales y teóricos. Si es importante destacar que al emplear un carrete de menor longitud comparado con los casos AM-DSB y AM-SSB, las características dispersivas son por lo tanto menores, provocando que los efectos degradantes debidos a la dispersión de tercer orden no afecten tanto en el rango de medida 1-25 GHz.
Finalmente, se muestra en la Figura 4.9(c) la variación de la frecuencia central de cada una de las resonancias de RF generadas cuando se modifica gradualmente el OPD. Observamos que ambos parámetros se relacionan linealmente, con una pendiente de valor 0.218 mm/GHz, diferente al caso AM-DSB debido al cambio de carrete de fibra SSMF-28. En este caso, la principal limitación en el rango de operación la establecen los nulos del CSE en el caso PM que, como ya se ha comentado, se sitúan en torno al origen de OPDs y en un valor de 5.6 mm, siendo este último el punto de penetración máxima del sistema.
Por último, es importante remarcar la excelente concordancia entre los resultados experimentales y las simulaciones numéricas realizadas para los tres parámetros clave analizados.
Como se ha podido comprobar, la estructura MWP-LCI típica con modulación PM supone una excelente alternativa al uso del formato AM-DSB si se trabaja con muestras cuya respuesta se encuentra contenida en el rango determinado por los nulos del CSE.