Trabajo Fin de Máster - MU Ingeniero de Telecomunicación

Diseño y simulación de un transceptor óptico basado en circuitos fotónicos integrados para aplicaciones espaciales (Ref. TFM1)

Fecha publicación: Octubre 2018

Nombre del Tutor: Antonio Pérez Serrano

Descripción: Las tendencias actuales en satélites muestran un rápido aumento del tráfico de datos y procesado digital. Se espera que la próxima generación de satélites de telecomunicaciones supere los terabits por segundo de datos, y que estos deban ser procesados a bordo. Además de sistemas comunicaciones de alta velocidad entre instrumentos dentro del satélite, también es necesaria una rápida comunicación entre satélites. Para ambos tipos de sistemas se está investigando el uso de sistemas de comunicaciones ópticas, tanto por fibra óptica como en espacio abierto, ya que estos proporcionan altas velocidades de datos y son sistemas que pueden llegar a ser ligeros y compactos. En este sentido, los circuitos integrados fotónicos (PIC, Photonic Integrated Circuits) son dispositivos que integran múltiples funciones fotónicas, de forma similar a un circuito integrado electrónico. La principal diferencia entre ambos es que un PIC proporciona funciones para el procesado de señales a las longitudes de onda ópticas, típicamente en el espectro visible o en el infrarrojo cercano. En particular, los PICs basados en fosfuro de indio (InP) permiten la integración monolítica completa de componentes fotónicos activos y pasivos: láseres, amplificadores, fotodetectores, moduladores, guías de onda, etc.  

El objetivo de este TFM es el diseño y simulación de un PIC que sea el transceptor de un sistema de comunicaciones. Se optará por un sistema de comunicaciones coherente y modulación QAM.  Para ello, el transceptor deberá contener un láser, un modulador I-Q, y un fotodetector, entre otros elementos. Para el diseño y simulación se usará software comercial.

Contacto: Antonio Pérez Serrano, antonio.perez.serrano (at) upm.es

 

Diseño y simulación de circuitos fotónicos integrados para sistemas LIDAR de absorción diferencial (Ref. TFM2)

Fecha publicación: Octubre 2018

Nombre del Tutor: Antonio Pérez Serrano

Descripción: Los circuitos integrados fotónicos (PIC, Photonic Integrated Circuits) son dispositivos que integran múltiples funciones fotónicas, de forma similar a un circuito integrado electrónico. La principal diferencia entre ambos es que un PIC proporciona funciones para el procesado de señales a las longitudes de onda ópticas, típicamente en el espectro visible o en el infrarrojo cercano. En particular, los PICs basados en fosfuro de indio (InP) permiten la integración monolítica completa de componentes fotónicos activos y pasivos: láseres, amplificadores, fotodetectores, moduladores, guías de onda, etc. Por otro lado, los LIDAR (Light Detection and Ranging) son sistemas capaces de medir distancias de forma similar a los RADAR pero usando pulsos generados por láseres. Además de distancias, gracias a propiedades de la luz láser, también se usan para hacer mapeos en 3D, medir la velocidad del viento o medir concentración de gases atmosféricos. En este último caso, uno de los sistemas utilizados es el llamado LIDAR de absorción diferencial.

El objetivo de este TFM es el diseño y simulación de un PIC que sea el transmisor de un sistema LIDAR de absorción diferencial para medir la concentración del dióxido de carbono (CO2) atmosférico. Primero, se diseñarán y simularán los láseres sintonizables. Una vez acabado el diseño de los láseres, se diseñará el resto del sistema que incluirá moduladores, amplificadores, fotodetectores, etc. Para el diseño y simulación se usará software comercial.

Contacto: Antonio Pérez Serrano, antonio.perez.serrano (at) upm.es

 

Actualización, calibración e implementación del interfaz de usuario de un sistema LIDAR para medición de distancias

Fecha publicación: Enero 2017

Nombre del Tutor: Antonio Pérez Serrano (antonio.perez.serrano @ upm.es)

Descripción: Los sistemas LIDAR (acrónimo inglés de “Light Detection and Ranging”) son dispositivos que permiten determinar la distancia desde un emisor láser a un objeto. Normalmente, la distancia al objeto se determina midiendo el tiempo de retraso entre la emisión de un pulso y su detección a través de la señal reflejada. La tecnología LIDAR tiene numerosas aplicaciones en campos como la geología, sismología y física de la atmósfera. También se investiga su uso en vehículos, especialmente en los autónomos.

El objetivo del presente TFM es la actualización y calibración de un sistema LIDAR basado en láseres de semiconductor. El sistema fue inicialmente desarrollado por otro alumno. El presente TFM es la continuación de este trabajo. Después de implementar estas mejoras y la calibración del sistema, se implementará un interfaz de usuario que facilite su uso. Se pretende que el alumno se familiarice con los sistemas LIDAR y con el desarrollo de prototipos.

Requisitos: Conocimientos en programación (Python, Matlab), sistemas operativos Linux (Raspberry Pi) y electrónica.

Contacto: Antonio Pérez Serrano, antonio.perez.serrano (at) upm.es