Gratings de Bragg Introducción Las redes de difracción de Bragg o Bragg gratings, se han convertido en un componente fundamental para la mayor parte de las aplicaciones relacionadas con las comunicaciones ópticas, tales como: compensación de la dispersión cromática de una fibra, enrutamiento, filtrado, control y amplificación de señales ópticas dentro de la nueva generación de redes de telecomunicación de alta densidad basadas en WDM.Una red de difracción es una superficie reflexiva con una serie de líneas, o surcos, paraleas, las cuales provocan que la luz incidente se refleje. La siguiente figura muestra como se la luz se separa en sus diferentes longitudes de onda al incidir sobre la superficie de la red de difracción. Este efecto se observa por ejemplo, cuando reflejamos la luz con un CD.   Fig 2.2.1 : La red de difracción separa la luz en diferentes longitudes de onda. Reflexión de la luz en un CD En un gratting de fibra el indice de refracción no es uniforme. Estas variaciones en el indice de refracción de la fibra provocan la refracción de la luz, el llamado efecto Bragg. La deispersión de Bragg no es exactamente igual al fenónemo de la difracción en una red de difraccion. Un grating de Bragg, como un gratting de fibra, tiene la propiedad de reflejar selectivamente una banda de frecuencias estrecha centrada en la longitud de onda de Bragg, λB. Esta longitud de onda es proporcional al periodo de variación del índice de refracción, Λ, y al índice de refracción efectivo de la guía de onda. λ = 2neffΛ Cada vez que la luz atraviesa una zona con un indice de refracción más grande, parte se refleja hacia atrás. Si la longitud de onda coincide con el separación de las regiones de la fibra con un índice de refracción mayor, la ondas reflejadas en cada una de estas zonas forma una interferencia constructiva, como se muestra acontinuación.  Fig.2.2.2. : Los grattings de fibra reflejan las lontigudes de onda de la luz que coinciden con el periodo del grating y dejan pasar el resto de longitudes de onda Los gratings de Bragg de fibra se fabrican mediante una exposición parcial de la fibra a luz ultravioleta, siguiendo un patrón establecido de intensidad. La incidencia de luz ultravioleta provoca en el núcleo de la fibra la ruptura de los enlaces atómicos del cristal de óxido de silicio dopado con germanio que lo compone, cambiando el índice de refracción. Mediante este proceso se consigue generar una modulación del índice efectivo de refracción de los modos que se transmite por la fibra óptica, a lo largo de una longitud establecida. Una de sus principales características reside en la flexibilidad a la hora de conseguir diversas respuestas espectrales. Para ello se pueden modificar varios parámetros físicos de su estructura, tales como, longitud, apodización, chirp e índice de refracción. |
I| Gratings de Bragg periódicos Se diferencian tres tipos de gratings de Bragg periódicos: uniforme, apodizado y chirpeado. Uniforme El más simple de los tres. En él la periodicidad de la variación del índice de refracción es constante a lo largo de la guía.  Fig. 2.2.3. : Grating de Bragg periódico Éstos tienen más importancia a nivel teórico ya que tienen un alto cross-talk , como se puede ver en el siguiente espectro de potencia reflejada. Este problema es solucionado por los gratings de Bragg apodizados.  Fig. 2.2.4. : Espectro de potencia de un grating de Bragg uniforme Apodizado A diferencia de los anteriores el índice de refracción es menor en los extremos del grating, como se muestra en la siguiente figura.  Fig. 2.2.5. : Grating de Bragg apodizado Esto provoca que el lóbulo principal del espectro de potencia reflejada se ensanche y disminuyan los lóbulos secundarios, como se muestra en la siguiente figura. Empleando una variación gaussiana del índice de refracción se consigue una diferencia de -30 dB entre el lóbulo principal y el lóbulo secundario. El problema que presenta es que la anchura del lóbulo principal del espectro de la potencia reflejada se ha ensanchado, por lo que el rango de longitudes de onda reflejadas es más amplio.  Fig. 2.2.6. : Espectro de potencia de un grating de Bragg apodizado Chirpeado En este caso la frecuencia de variación del índice de refracción cambia linealmente con la distancia. Como la longitud de onda reflejada es proporcional al periodo de variación del índice de refracción, así se logra que distintas longitudes de onda sean reflejadas en distintos puntos de la guía. En el ejemplo de la figura, suponiendo que la señal se propaga de izquierda a derecha, las longitudes de onda bajas se reflejan al comienzo del grating, mientras que las longitudes de onda altas son reflejadas al final.  Fig. 2.2.7. : Grating de Bragg chirpeado Como diferentes longitudes de onda son reflejadas en distintos puntos de la fibra, éstas recorren un camino diferente y por tanto adquieren distintos retardos. Esto es aprovechado para compensar la dispersión cromática (como se muestra en la siguiente figura) y ciertas no linealidades que aparecen en la transmisión.  Fig. 2.2.8. : Compensación de la dispersión cromática mediante el uso de un Grating de Bragg de Fibra chirpeado y un ciruclador |
| Gratings de Bragg de fibra comerciales La siguiente imagen se trata de un filtro DWDM basado en Grating de Bragg de Fibra del fabricante JDS Uniphase.  A continuación se muestran algunas su característica espectral para el modelos de 25 y 50 Ghz., así como sus especificiones extraídas de las hojas de especificaciones del fabricante    |
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