Comparación de los parámetros clave de la estructura MWP-LC

Una vez presentadas las funciones de transferencia experimentales en relación a los casos AM-DSB y AM-SSB, se propone a continuación un análisis de los parámetros clave MWP-LCI: sensibilidad, resolución y profundidad de penetración, cuyo resultado se muestra en la Figura 4.6.

Figura 4.6. Parámetros MWP-LCI asociados a la estructura MWP-LCI típica cuando se emplea una modulación AM-DSB ((a), (b) y (c)) y una modulación AM- SSB ((d), (e) y (f)). Las figuras (a) y (d) representan la sensibilidad, las figuras (b) y (e) la resolución, mientras que las figuras (c) y (f) se asocian con la profundidad de penetración. Las líneas continuas vienen dadas por la simulación numérica de cada uno de los parámetros, mientras que los puntos se relacionan con los resultados experimentales.

Los procedimientos empleados para obtener cada uno de estos parámetros se describieron en el apartado final del capítulo 2. Además, los montajes experimentales empleados para obtener los resultados experimentales que se muestran en la Figura

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

AM-DSB AM-DSB AM-DSB

4.6 son los mostrados en la Figura 4.3 y la Figura 4.5, para los casos de AM-DSB y AM-SSB, respectivamente. De este modo, en la se muestran los resultados experimentales y de simulación numérica en relación a los tres parámetros. Es necesario comentar también que en las simulaciones teóricas realizadas se ha tenido en cuenta la dispersión de tercer orden del elemento dispersivo (𝜑3).

En primer lugar, nos centramos en la Figura 4.6(a) y Figura 4.6(d) para comparar la sensibilidad de ambos escenarios. Como se ha demostrado en la Figura 4.3, cuando se emplea una modulación AM-DSB el CSE supone la mayor limitación ya que para ciertos OPDs concretos la resonancia de RF correspondiente desaparece. Este hecho se refleja perfectamente en la Figura 4.6(a) ya que observamos cómo en los OPDs de valor 5.62 mm (13.3 GHz) y 9.75 mm (23.1 GHz) la sensibilidad sufre una caída, causada por los dos primeros nulos del CSE. Por el contrario, en el caso de la Figura 4.6(d) donde se emplea la modulación AM-SSB, observamos cómo no existe ningún desvanecimiento de la sensibilidad manteniendo así un nivel de sensibilidad considerable dentro del rango 0-25 GHz, al evitarse el CSE. En cuanto a los valores de sensibilidad obtenidos, podemos observar cómo la tendencia de la sensibilidad en ambos escenarios es de aumentar gradualmente conforme crece el valor del OPD medido. Esta tendencia se debe al origen de la señal que genera el ruido que, en un sistema MWP-LCI, viene dada por el término de DC. Como se comentó en el apartado final del capítulo 2, la sensibilidad se obtiene a partir de eliminar la muestra

de la estructura, es decir, 𝐻̃(𝜔) = 0. Si acudimos a la Ec. (3.15) y eliminamos el

término relacionado con la muestra como se ha comentado, observaremos que el término resultante es proporcional a la fuente óptica, ya que el espejo en los sistemas

experimentales se particulariza como 𝑅̃𝑀(𝜔) = 1. De este modo, es posible ver que

la señal de ruido producida dentro del rango de medida viene determinada por la transformada de Fourier de la fuente óptica, obteniéndose en el caso concreto de una fuente uniforme, una señal tipo 𝑠𝑖𝑛𝑐(Ω). Así, los lóbulos secundarios de esta señal originan el ruido en el sistema MWP-LCI, atenuándose su nivel conforme el valor de OPDs crece, provocando que la sensibilidad aumente gradualmente. En este sentido, observamos tanto en la Figura 4.6(a) como en la Figura 4.6(d) que la sensibilidad máxima se sitúa en torno a los 50 dB para los OPDs de mayor valor. Es importante remarcar que la medida de OPDs muy bajos (cerca del origen) sigue limitada en esta estructura MWP-LCI por el término de DC, inherente en esta estructura y que, por ejemplo, afecta a la sensibilidad obtenida para bajos valores del OPD.

A continuación, se analiza la resolución de las estructuras AM-DSB y AM-SSB en las Figura 4.6(b) y Figura 4.6(e), respectivamente. Para ello, es importante destacar en primer lugar que el perfil óptico empleado en la etapa de fuente ASE y OCC es el mismo para ambos casos, un perfil uniforme de 8.8 nm de ancho de banda (ver inset de la Figura 4.1). Si hacemos uso de la expresión para la resolución en MWP-LCI y un perfil uniforme, vista en la Tabla 2.2, se obtiene un valor de resolución de 121 µm. Para obtener los datos experimentales, se ha medido el ancho

de banda a 3 dB de las diferentes resonancias de RF generadas en el rango de medida 0-25 GHz y se ha aplicado la Ec. (2.18). En la Figura 4.6(b), caso AM-DSB, observamos que existe una buena correspondencia entre los resultados experimentales y teóricos, donde se observa que alrededor de los OPDs 5.62 y 9.75 mm hay una falta de datos debido a que la resonancia de RF generada en esas posiciones desaparece por completo, al verse afectada por los nulos del CSE. Para OPDs altos, observamos que la resolución aumenta ligeramente respecto al valor de 121 µm ofrecido por la Ec. (2.18). El origen de esta pérdida de resolución es la

dispersión de tercer orden del elemento dispersivo (𝜑3), que provoca un

ensanchamiento de las resonancias de RF generadas. A pesar de que la variación en el valor de resolución es ligera, en esta tesis doctoral se propone un método de compensación de los efectos limitantes provocados por el elemento dispersivo, propuesto en el capítulo 3 y demostrado en uno de los apartados de este capítulo. Por otra parte, la Figura 4.6(e) representa la resolución obtenida cuando se emplea la modulación AM-SSB. Como es posible apreciar, los resultados tanto experimentales como teóricos son muy similares al caso AM-DSB, ya que el perfil óptico empleado es el mismo. La mayor diferencia la encontramos en los OPDs de valor 5.62 y 9.75 mm donde, en este caso, sí se evita el CSE. De este modo, es posible obtener y caracterizar las resonancias de RF generadas en torno a esos OPDs, obteniéndose la resolución esperada. Por último, es necesario comentar que se ha observado una gran concordancia entre los datos experimentales y teóricos para el rango de OPDs medido tanto en la Figura 4.6(b) como en la Figura 4.6(e).

En último lugar, se representa en las Figura 4.6(c) y Figura 4.6(f) la relación que existe entre el OPD introducido por el VDL en el interferómetro y la frecuencia central de la correspondiente resonancia de RF generada. Estas medidas se han realizado para el rango 0-25 GHz mediante el aumento gradual del OPD introducido en el interferómetro y la consiguiente captura de la resonancia de RF generada para cada uno de esos valores de OPD. En ambas figuras observamos resultados muy similares, ya que el principal parámetro que controla la relación entre el OPD y la frecuencia central de la resonancia es la dispersión cromática del elemento dispersivo

(𝜑2), como demuestra la Ec. (4.2). De este modo, en ambas figuras obtenemos una

relación lineal entre ambos parámetros con una pendiente de 0.404 mm/GHz. Observamos de nuevo en la Figura 4.6(c) que existe una falta de medidas experimentales alrededor de los OPDs de 5.62 y 9.75 mm, debido a la imposibilidad de obtener resonancias en esos puntos por el CSE. En cambio, dicho efecto no se aprecia en la Figura 4.6(f) con el uso de la modulación AM-SSB. De este modo, el OPD máximo que es posible medir, dado el rango de 0-25 GHz, se sitúa en torno a 1 cm de profundidad de penetración máxima para las condiciones de medida consideradas.