Diseño de circuito de estabilización del punto de polarización en moduladores ópticos

Abstract

[ES] Este proyecto nace de la necesidad de la empresa DAS Photonics S.L. de diseñar un circuito de estabilización para el punto de polarización en moduladores ópticos. El autor de este documento ha realizado sus prácticas curriculares en esta empresa, que se dedica a la fabricación de productos informáticos, electrónicos y ópticos, de ahí la aplicabilidad del trabajo en el resto de los proyectos de la empresa. En este caso, se trata de una aplicación orientada al sector espacial. Los moduladores ópticos basados en Arseniuro de Galio (GaAs) y Niobato de Litio (LiNbO3) adolecen de un defecto que provoca que su punto óptimo de polarización derive con el tiempo al generarse y acumularse cargas en su zona de acoplamiento electroóptica, además de variar por efecto de la temperatura, de la potencia óptica y del estrés mecánico. Con el fin de eliminar los efectos de dicha deriva se propone implementar un circuito de “dither”, el cual consiste en introducir un tono estable de baja frecuencia en la propia polarización de DC del modulador. A la salida óptica del modulador se implementa un circuito detector con un fotodiodo con el suficiente ancho de banda como para seguir dicho tono de “dither”. Una vez detectado el tono, este valor se compara con un punto previamente localizado y se implementa un circuito que corrige el error entre estos dos puntos. Este trabajo de fin de grado consiste en un diseño inicial del circuito a implementar, tratando de exponer la motivación inicial, el ámbito de aplicación y la normativa, las especificaciones de diseño y la comprobación del cumplimiento de las especificaciones mediante el análisis de los esquemas eléctricos correspondientes, a partir del software informático PSpice for TI.

[EN] The current project was born due to the necessity of the company DAS Photonics S.L. of designing a bias point’s stabilisation circuit in optical modulators. Present document’s proponent has done his internship at this company, which is dedicated to the manufacture of computer, electronic and optic products, from there the work’s applicability for the rest of the projects at the company. In this case, it is oriented for aerospace sector. Optical modulators based on Gallium Arsenide (GaAs) and Lithium Niobate (LiNbO3) suffer from a defect that causes their optimal polarization point to drift over time as charges are generated and accumulate in their electrooptical coupling zone. Moreover, they drift because of temperature, optical power, and mechanical stress. In order to eliminate the effects of said drift, it is proposed to implement a dither circuit, which consists of introducing a stable low-frequency tone in the modulator’s own DC polarization. At the optical output of the modulator, a detector with a photodiode with enough bandwidth to follow that dither tone. Once the tone is detected, this value is compared with a point previously established and it is implemented a circuit which fixes the error between these two points. This Final Year Project consists of an initial design of the circuit to implement, trying to expose the initial motivation, the application ambit and regulations, the design specifications, and the verification of those specifications via the analysis of the corresponding electrical circuits, using the computer software called PSpice for TI.