Diseño e implementación de una plataforma electrónica de monitoreo y control para un módulo láser sintonizable

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En esta tesis se presenta el proceso de diseño e implementación de una plataforma electrónica de control, para un láser sintonizable tipo Y-branch. Dicho láser es frecuentemente usado en comunicaciones ópticas, específicamente en aplicaciones de multiplexación por división de longitud de onda(WDM...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Bustillos Barcaya, Marvin C.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2019
Materias:
Fotónica
Electrónica
Control
Wavelengths
Longitudes de ondas
Tunable laser
Láser sintonizable
Bragg reflection
Reflexión de bragg
[Digital control
Control digital
Laser modeling
Modelado de láseres]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/817/1/1Bustillos_Barcaya.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description En esta tesis se presenta el proceso de diseño e implementación de una plataforma electrónica de control, para un láser sintonizable tipo Y-branch. Dicho láser es frecuentemente usado en comunicaciones ópticas, específicamente en aplicaciones de multiplexación por división de longitud de onda(WDM). El trabajo incluye: el diseño, simulación, implementación y validación de todos los circuitos electrónicos y controladores necesarios para el funcionamiento del láser sintonizable. En el primer capítulo se presenta el marco teórico necesario para el desarrollo del proyecto, haciendo énfasis en los láseres sintonizables, sus características de funcionamiento y sus aplicaciones. Se presentan además las principales características del proyecto y se establecen los requerimientos de diseño del mismo. El segundo capítulo está dedicado al modelado del láser sintonizable. Los resultados esperados del modelo permitieron utilizarlo en el proceso de diseño y simulación de los controladores de longitud de onda, potencia y temperatura, produciendo las salidas de corriente esperadas ante la aplicación de determinadas entradas. Otro resultado del modelo fue el mapa de frecuencias, que permitió el diseño del controlador de longitud de onda del láser. En el modelado, se analizó cada componente del láser de forma individual y se acoplaron las ecuaciones de cada componente en una ecuación global que se resolvió numéricamente. Finalmente, el capítulo incluye el análisis del cambio de índice de refracción inducido por inyección de portadores en materiales semiconductores, dicho fenómeno es muy importante en el funcionamiento del láser y por ende en su modelado. En el tercer capítulo se presenta el diseño y simulación de todos los circuitos necesarios para el manejo del láser. Los circuitos más importantes de la plataforma de control incluyen fuentes de corriente, amplificadores de transimpedancia, amplificadores de señal para termistores y un puente H para el manejo del refrigerante termoeléctrico incluido en el láser. En este capítulo también se detalla el diseño y simulación de los controladores del láser. Para el diseño de los controladores de potencia y longitud de onda del láser se utilizó el modelo del láser estudiado en el capítulo 2 y los modelos de los circuitos que manejan el láser, mientras que para el controlador de temperatura fue necesario obtener un modelo en base a mediciones realizadas en el láser. Finalmente, en el capítulo 4 se detalla la implementación, tanto de los circuitos necesarios para el manejo del láser como de los algoritmos de control diseñados en el capítulo 3. También se presenta la validación de los mencionados circuitos y controladores, se comprueba su correcto funcionamiento y si satisfacen o no los requerimientos de diseño.
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En el primer capítulo se presenta el marco teórico necesario para el desarrollo del proyecto, haciendo énfasis en los láseres sintonizables, sus características de funcionamiento y sus aplicaciones. Se presentan además las principales características del proyecto y se establecen los requerimientos de diseño del mismo. El segundo capítulo está dedicado al modelado del láser sintonizable. Los resultados esperados del modelo permitieron utilizarlo en el proceso de diseño y simulación de los controladores de longitud de onda, potencia y temperatura, produciendo las salidas de corriente esperadas ante la aplicación de determinadas entradas. Otro resultado del modelo fue el mapa de frecuencias, que permitió el diseño del controlador de longitud de onda del láser. En el modelado, se analizó cada componente del láser de forma individual y se acoplaron las ecuaciones de cada componente en una ecuación global que se resolvió numéricamente. Finalmente, el capítulo incluye el análisis del cambio de índice de refracción inducido por inyección de portadores en materiales semiconductores, dicho fenómeno es muy importante en el funcionamiento del láser y por ende en su modelado. En el tercer capítulo se presenta el diseño y simulación de todos los circuitos necesarios para el manejo del láser. Los circuitos más importantes de la plataforma de control incluyen fuentes de corriente, amplificadores de transimpedancia, amplificadores de señal para termistores y un puente H para el manejo del refrigerante termoeléctrico incluido en el láser. En este capítulo también se detalla el diseño y simulación de los controladores del láser. Para el diseño de los controladores de potencia y longitud de onda del láser se utilizó el modelo del láser estudiado en el capítulo 2 y los modelos de los circuitos que manejan el láser, mientras que para el controlador de temperatura fue necesario obtener un modelo en base a mediciones realizadas en el láser. Finalmente, en el capítulo 4 se detalla la implementación, tanto de los circuitos necesarios para el manejo del láser como de los algoritmos de control diseñados en el capítulo 3. También se presenta la validación de los mencionados circuitos y controladores, se comprueba su correcto funcionamiento y si satisfacen o no los requerimientos de diseño. This thesis presents the design and implementation of a control system for a YBranch tunable laser which is intended for optical networks applications such as WDM. The document covers the design, simulation, implementation and validation of all the circuits and controllers needed for the laser operation. The first chapter is an introduction to tunable lasers. The operation principle, characteristics and applications are discussed. It is also presented the project description and requirements. Chapter two deals with the modelling of the tunable laser. This model will be important for the development of control algorithms for temperature, and power. The model is also useful to find a frequency map which is necessary for wavelength control. The model considers each laser component separately and then combines their equations and solve them numerically. The nal point of the model is the analysis of the carrier induced refractive index change which is essential to relate the applied current with the wavelength change. The design and simulation are presented in chapter three. The principal circuits considered are the current source, transimpedance amplifier, thermistor measurement circuit and TEC driver. The controllers considered include temperature, power and wavelength control. Finally, chapter four shows the implementation and validation of all the circuits and controllers considered in chapter three with a focus on controller performance. 2019-05-24 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/817/1/1Bustillos_Barcaya.pdf es Bustillos Barcaya, Marvin C. (2019) Diseño e implementación de una plataforma electrónica de monitoreo y control para un módulo láser sintonizable / Design and implementation of a control platform for a tunable laser. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/817/

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