V. DETECCI ´ ON DE MODULACI ´ ON DE FASE INSENSIBLE A LA
V.1.2 Detecci´ on insensible a la polarizaci´ on basada en fibras dopadas
Para la detecci´on adaptativa de modulaci´on de fase insensible al estado de polarizaci´on en fibras ´opticas dopadas con erbio, se proponen dos configuraciones. La primera con- figuraci´on utiliza dos canales de la detecci´on separados con dos fibras dopadas inde- pendientes (Figura 73a), y la segunda configuraci´on integra ambos canales en una fibra birrefringente (Figura 73b).
Figura 73. Configuraciones simplificadas para detecci´on adaptativa de modulaci´on de fase basadas en fibras ´opticas dopadas: a) con dos fibras en dos canales independientes y, b) con una fibra birrefringente (el detalle ilustra el acoplamiento de la polarizaci´on lineal de entrada respecto a los ejes propios de la fibra birrefringente, FDE - fibra dopada con erbio, FD - foto-diodo, CP1,2 - controladores de polarizaci´on).
En el primer sistema propuesto, mediante el empleo de un divisor de estados de polarizaci´on (existen dispositivos comerciales basados en arreglos de prismas de Wollas- ton), se separan dos componentes ortogonales (espec´ıficamente con polarizaci´on lineal vertical y con polarizaci´on lineal horizontal), entre dos canales separados. Cada canal de detecci´on utiliza su propia secci´on de fibra dopada con erbio y ambos finalizan en un fotodiodo. En cada una de estas dos fibras se formar´a una rejilla din´amica mediante la interferencia con la onda de referencia correspondiente, proporcionada por la divisi´on del haz que se propaga en sentido inverso. Mediante la utilizaci´on de controladores de polarizaci´on se procura maximizar la eficiencia del MDO en cada canal.
En un caso m´as sencillo, con dos fotodiodos separados, las dos se˜nales el´ectricas de salida de los dos canales se suman electr´onicamente. Cada canal de detecci´on lo representa un interfer´ometro adaptativo con su propia rejilla din´amica, que act´ua como
un divisor “inteligente” y por esta raz´on mantiene un punto de operaci´on fijo en el interfer´ometro. En particular, si este es un punto de detecci´on lineal (ϕ0 = ±π/2), en el caso estacionario, la configuraci´on genera una se˜nal de salida proporcional a la potencia total de la se˜nal ´optica, no importa cual sea su polarizaci´on.
En una configuraci´on m´as avanzada, se usa un solo fotodiodo para la detecci´on y la suma de ambas se˜nales parciales ortogonales. Las dos se˜nales ´opticas de salida polarizadas ortogonalmente se unen previamente por un elemento combinador (Figura 73a).
La segunda configuraci´on utiliza solamente una fibra ´optica dopada con birrefrin- gencia alta, a la cual se le acopla el haz de se˜nal sin separar previamente las dos componentes polarizados ortogonalmente. Del otro extremo de la fibra, se hace incidir el haz de referencia con polarizaci´on lineal, ingresando a ±45◦ con respecto a los ejes propios de la fibra birrefringente. La luz del haz de referencia se separa en dos compo- nentes de polarizaci´on lineales ortogonales que se propagan cada uno sobre ambos ejes propios de la fibra sin cambio en su estado de polarizaci´on a lo largo de toda la fibra birrefringente (Figura 73b). Los ´ındices de refracci´on propios para la luz con estas dos polarizaciones son diferentes (n1 y n2).
Como resultado de la interacci´on de las ondas coherentes de se˜nal y de referencia, se generan dos rejillas din´amicas de Bragg independientes, producidas a partir de la descomposici´on en componetes ortogonales de estas dos ondas. Esto es debido a que estas dos rejillas tienen periodicidades bastante diferentes Λ1,2 = λ/2n1,2 y no se ob-
servan las condiciones de Bragg para una polarizaci´on de luz (por ejemplo horizontal) sobre la rejilla grabada por la luz con polarizaci´on ortogonal (vertical) y vice versa. Podemos tambi´en considerar que en este caso se observan dos procesos independientes de MDO: uno - para componentes de luz con polarizaci´on horizontal y el otro - para los
componentes de luz con polarizaci´on vertical. Los resultados de estos procesos de MDO parciales se observan usando el mismo fotodiodo, donde se suman de forma natural.
Los resultados presentados en esta tesis se llevaron a cabo en la configuraci´on con una sola fibra dopada con erbio birrefringente. Obviamente, esta configuraci´on es m´as sencilla que la configuraci´on de dos canales con separaci´on de los dos componentes del haz de se˜nal. Aqu´ı la misma fibra se usa para grabar las dos rejillas din´amicas, y el mismo fotodiodo se usa para detectar y para sumar las se˜nales parciales.
Antes de pasar a la presentaci´on de los resultados experimentales, vale la pena mencionar que aqu´ı se espera un efecto par´asito que puede influir el funcionamiento de la configuraci´on antes mencionada. Esto es el efecto de quemado de huecos de polarizacion (“polarization hole burning”), el cual tiene como resultado la formaci´on de rejillas din´amicas (anisotr´opicas) por los componentes de se˜nal y de referencia con polarizaciones cruzadas. Como mostramos abajo, esto puede tener influencia sobre el proceso deseado de detecci´on insensible a la polarizaci´on. En la siguiente secci´on, iniciamos con la discusi´on de dicho efecto.