Komunikazio Optikoak hautazko irakasgai bat da, 4. mailako lehen lauhilekoan irakasten da Bilboko Ingeniaritza Eskolan, eta Telekomunikazio Sistemak moduluari lotuta dago.



Informazioaren teknologietan erabilitako zuntz optiko bidezko komunikazioak lantzen ditu irakasgaiak. Komunikazio optikoen garrantzia geroz eta handiagoa da telekomunikazioaren ingeniaritzaren esparruan; horregatik, mota horretako teknologia darabilten elementuak, gailuak, sistemak eta sareak ezagutzeko, aztertzeko, ebaluatzeko eta diseinatzeko, irakasgai hau funtsezkoa da.



Irakasgaia zailtasun handirik gabe jarraitzeko, beharrezkoa da trebetasunez moldatzea kalkuluan eta estatistikan (1. mailako 'Kalkulua I', 'Aljebra' eta 'Estatistika' irakasgaiak). Bestalde, nahitaezkoa da eremu elektromagnetikoen hedapenarekin zerikusia duten problemak askatzen jakitea (2. mailako 'Eremu elektromagnetikoak' irakasgaia), baita maiztasun altuko seinaleekin erabilitako zirkuituak, osagaiak eta azpisistemak maneiatzen jakitea ere (3. mailako 'Goi maiztasuneko sistemak' irakasgaia).

Ezagutzaren, trebetasunaren, abileziaren, jarreraren eta balioen konbinazio egokiak dira gaitasunak, eta beharrezkoak dira lanbidean zuzen jarduteko. Alde batetik, Telekomunikazio Sistemak moduluan lortu eta garatzen dira gaitasun espezifikoak; bestetik, Telekomunikazio Teknologiaren Ingeniaritzako Graduan zehar lantzen dira gaitasun orokorrak eta zeharkako gaitasunak.



Irakasgaia amaitzean, ikasleak gaitasun hauek eskuratuko ditu:



Gaitasun espezifikoak:

- Zirkuituak, azpisistemak eta sistemak aukeratzeko gai izatea, irrati-maiztasunerako, mikrouhinetarako, irrati-difusiorako, irrati-loturetarako zein irrati-zehaztapenerako (M03S4).

- Antenak, gailuak eta sistemak aukeratzeko gai izatea, uhin gidatuen zein ez-gidatuen transmisiorako eta hedapenerako, hainbat euskarriren bitartez: irrati-maiztasunekoak, elektromagnetikoak edo optikoak. Horiei guztiei dagozkien espazio irratielektrikoa eta maiztasun-esleipena kudeatzeko gai izatea (M03S5).



Gaitasun orokorrak eta zeharkako gaitasunak:

- Oinarrizko gaiak eta gai teknologikoak ezagutzea, metodo eta teoria berriak ikasteko eta egoera berrietara egokitzeko (G003).

- Arazoak konpontzeko gai izatea, ekimenez, erabakiak hartuz eta sormena erabiliz, eta ezagutzak, trebetasunak eta abileziak adierazteko gai izatea, Telekomunikazioetako Ingeniaritza Teknikoan jarduteak duen erantzukizun etiko eta profesionalaz jabetuz (G004).

Irakasgaia bi ataletan banatzen da:

- Alde batetik, eskola magistraletan + gelako praktiketan + mintegietan, 5 gai irakasten dira, eta bakarka zein 3-4 pertsonaz osatutako taldeetan landu.

- Bestetik, laborategiko praktiketan, 8 praktika burutzen dira 3-4 pertsonaz osatutako taldeetan. Aldez aurretik, prestakuntza-eskola bat lantzen da praktikak modu arrakastatsuan bete ahal izateko.



Eskola magistralak + gelako praktikak + mintegiak:

- 1. gaia: Zuntz optikoetarako sarrera.

Angelu kritikoa eta eremu ebaneszentea. Zuntz optikoa: egitura, motak, aplikazioak, errefrakzio-indizearen profilak, zenbakizko irekidura eta transmisio-ahalmena. Aurrekari historikoak.

- 2. gaia: Hedapena zuntz optikoetan.

Atenuazioa: mekanismo intrintsekoak eta estrintsekoak, transmisio-leihoak eta atenuazioak mugatutako distantzia maximoa. Dispertsioa: kontzeptua eta efektuak, dispertsio-motak eta dispertsioak mugatutako distantzia maximoa. Kableak eta zuntzak: egitura eta kable-motak. Konektoreak eta lotuneak: galera intrintsekoak eta estrintsekoak, galerak konektoreetan eta lotuneetan.

- 3. gaia: Igorle optikoak.

LEDak: funtzionamendua, SLEDak, ELEDak eta eraginkortasunak. Laserrak: funtzionamendua, Fabry-Perot laserra, eraginkortasunak, igorpen-moduak eta ispilu banatuetan oinarritutako laserrak. Kanpo-modulatzaileak.

- 4. gaia: Detektagailu optikoak eta sareen diseinua.

Fotodiodoak: funtzionamendua, eraginkortasunak eta errespontsibitatea, ezaugarri espektralak eta elektroi-oldezko fotodiodoa vs PIN fotodiodoa. Lotura baten diseinua, laserraren, zuntz optikoaren eta hargailuaren erantzun-denborak kontuan hartuz.

- 5. gaia: Anplifikadore optikoak eta efektu ez-linealak.

Anplifikadore optikoak: funtzionamendua, EDFA, SOA eta Raman. Efektu ez-linealak: sailkapena eta deskribapena.



Laborategiko praktikak:

- Laborategiko praktiken prestakuntza-eskola: Sarrera eta segurtasuna. Metrologia. Ziurgabetasunen analisia.

- 1. praktika: Gailu pasiboen neurketa zuntz modubakardunetan.

Kurbadura-galeren neurketa. Akopladoreak.

- 2. praktika: Zenbakizko irekiduraren eta beste parametro interesgarri batzuen neurketa zuntz moduanizdunetan.

Zuntzen arteko lerrokatzea betetzen ez denean eragindako galerak. Konektoreak dituzten zuntz optikoen atenuazioa hainbat LED erabiltzen direnean.

- 3. praktika: Gailu aktiboen neurketa eta WDM-transmisiorako sistemak.

Laser-erdieroale baten neurketa. Potentzia-korrontearen kurba. Transmisioa uhin-luzeraren zatiketa bidezko multiplexazioa erabiliz. Atenuazioaren neurketa demultiplexadore-iragazkietan.

- 4. praktika: Zuntz modubakardunezko loturen neurketa.

Erreflektometro optiko (OTDR) baten maneiua ikastea. Atenuazioaren eta sartze-galeren neurketa loturetan.

- 5. praktika: Dispertsioaren eta atenuazioaren azterketa zuntz moduanizdunezko loturetan.

Dispertsioaren eta atenuazioaren neurketa loturaren distantziaren arabera.

- 6. praktika: Begi-diagramaren eta bit-erroreen tasaren azterketa zuntz moduanizdunezko loturetan.

Kalitate-faktorearen eta bit-erroreen tasaren ikerketa loturaren distantziaren arabera.

- 7. praktika: Transmisio digitalen sistemen simulazioa.

Zuntz modubakardun bidezko transmisio digitalen sistemen simulazioa distantzia ertainetarako.

- 8. praktika: Transmisio digitalen sare optiko baten diseinua eta optimizazioa.

Zuntz modubakardun bidezko transmisio digitalen sare optiko baten diseinua eta optimizazioa.

Irakasgaia bakarka zein taldeka landuko da, eta honako metodologia hau jarraituko da:



- Ikasgai magistral kooperatiboak (eskola magistralak):

Irakasleak oinarri eta kontzeptu teorikoak azaltzen ditu. Ikasleen parte-hartzea sustatzeko, aldizka azalpen teorikoak eta talde-lanak txandakatzen dira; talde-lan horiek 3-4 pertsonen artean osatzen dira eta garapen matematikoak lantzen dira bertan. Era berean, irakasleak aholku ematen dio ikasleari asteko ikasketak eramateko eta gomendatutako bibliografia irakurtzeko ikasgelaz kanpoko jardueren ordutegian.



- Problemen ebazpena (gelako praktikak):

Irakasleak arbelean ebazten ditu eskola magistraletan azaldutako teoriari lotutako problemak (problema horiek asterisko batekin nabarmentzen dira ikasleari emandako problema-bilduman), eta sustatu egiten du ikaslea ahoz parte hartzera. Parte-hartze hori gauzatzeko, galdera-erantzun erako interakzioa proposa dezake irakasleak edo azpiatal baten ebazpena azal dezake arbelean zozketa bidez aukeratutako ikasle batek. Irakasle-ikasle arteko interakzio horretan, problemak oker ebazteak zuzen ebazteak bezainbeste balio dezake, izan ere, guztiz argi geratu ez diren kontzeptuak identifika baitaitezke horri esker eta ohiko akatsak zuzendu.



- Problemetan oinarritutako ikaskuntza (mintegiak):

Hiruzpalau pertsonez osatutako taldeek gainerako problemak (hots, asteriskorik gabeko problemak) landu behar dituzte; horretarako, komenigarria da haien azterketa egitea aldez aurretik (ikasgelaz kanpoko jardueren ordutegian). Ariketa horiez gain, gai bakoitzaren bukaeran, talde batek aurkezpen labur bat egin behar du (15 minutukoa gutxi gorabehera); aurkezpen horretan, gai horri lotutako alderdi zehatzagoak landu behar ditu, irakasleak emandako materiala erabiliz. Horrela, ikasleen ikasketari buruzko jarraipena egin dezake irakasleak.



- Praktiketan oinarritutako ikaskuntza (laborategiko praktikak):

Zortzi praktika burutzen dira 3-4 pertsonez osatutako taldeetan. Aurretik, ikasgelaz kanpoko jardueren ordutegian, ikasleak arretaz irakur dezake gidoia, eta praktika bakoitza prestatu. Ondoren, laborategiko praktiken ordutegian, talde bakoitzak neurketa esperimentalak edo simulazioak egiten ditu, eta emaitzak jaso, prozesatu eta txosten batean bildu. Irakasleak aholku ematen dio talde bakoitzari neurketak gauzatzeko eta txostena betetzeko, eta, horrela, hurrengo praktikak eta txostenak hobetzeko. Irakasgaiaren eskola-orduetan zein tutoretza-orduetan ematen dira aholku horiek.



Oharra: osasun-egoerak aurrez aurreko irakaskuntzaren bat eta/edo ebaluazioa eragotziz gero, online motako jarduerara joko da, eta ikasleei aldaketa horren berri emango zaie unean-unean.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 20
  • Test motatako proba (%): 8
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 7
  • alde lanak (arazoen ebazpenak, proiektuen diseinuak) (%): 60
  • Lanen, irakurketen... aurkezpena (%): 5

Irakasgaia gainditzeko beharrezkoa da 10etik 5 puntu edo gehiago lortzea ebaluazio hauetan:

- eskola magistralen + gelako praktiken + mintegien ebaluazioan

eta

- laborategiko praktiken ebaluazioan.



Eskola magistralen + gelako praktiken + mintegien ebaluazioa:

- Ebaluazio jarraitua denean:

* Bi galdetegi, eGela plataforma birtuala erabiliz (nota osoaren %8).

* Problema-multzo bat (nota osoaren %7).

* Aurkezpen labur bat (nota osoaren %5).

* Idatzizko azterketa bat, azken ebaluazio-proba egiteko egun ofizialean (nota osoaren %20).

- Azken ebaluazioa denean (ebaluazio jarraituari uko egin zaiolako):

* Galdetegi bat eta idatzizko azterketa bat, azken ebaluazio-proba egiteko egun ofizialean (nota osoaren %40).



Laborategiko praktiken ebaluazioa:

- Ebaluazio jarraitua denean:

* Zortzi praktika-txosten, behar bezala prozesatutako neurketa esperimentalekin eta simulazioekin (nota osoaren %60).

- Azken ebaluazioa denean (ebaluazio jarraituari uko egin zaiolako):

* Azterketa praktiko bat idatzizko azterketaren ondoren, azken ebaluazio-proba egiteko egun ofizialean (nota osoaren %60).



Ebaluazio jarraituari uko egitea:

- Ikasleek eskubidea dute azken ebaluazio bidez ebaluatuak izateko: horretarako, ebaluazio jarraituari uko egiten diola jasotzen duen idatzi bat aurkeztu behar du ikasleak, eta 9 asteko epea du, lauhilekoa hasten denetik kontatzen hasita.



Ohiko deialdiari uko egitea:

- Ebaluazio jarraitua denean: ohiko deialdiari uko egiteko, eskaria egin beharko du ikasleak irakaskuntzaldia bukatu baino hilabete lehenago; horretarako, idatziz aurkeztu beharko du ohiko deialdiari uko egiten diola. Hala egin ezean, azken ebaluazio-proba egiteko egun ofizialean, ikaslea azterketara aurkezten ez bada, kalifikazioa gutxiegi izango da.

- Azken ebaluazioa denean (ebaluazio jarraituari uko egin zaiolako): ohiko deialdiari uko egiteko, nahikoa da azterketara ez aurkeztea azken ebaluazio-proba egiteko egun ofizialean.

Irakasgaia gainditzeko beharrezkoa da 10etik 5 puntu edo gehiago lortzea ebaluazio hauetan:

- eskola magistralen + gelako praktiken + mintegien ebaluazioan

eta

- laborategiko praktiken ebaluazioan.



Eskola magistralen + gelako praktiken + mintegien zein laborategiko praktiken ebaluazioa:

- Galdetegi bat eta idatzizko azterketa bat (nota osoaren %40) + azterketa praktiko bat (nota osoaren %60), azken ebaluazio-proba egiteko egun ofizialean.



Ohiko deialdian, eskola magistralen + gelako praktiken + mintegien ebaluazioan edo laborategiko praktiken ebaluazioan 10etik 5 puntu edo gehiago lortu zuten ikasleek aukera izango dute ebaluazio horren nota berreskuratzeko.



Ezohiko deialdiari uko egitea:

- Ezohiko deialdiari uko egiteko, nahikoa da azterketara ez aurkeztea azken ebaluazio-proba egiteko egun ofizialean.

Material guztia eGela plataforma birtualean dago eskuragai:
- Eskola magistraletan landutako Powerpoint gardenkiak.
- Gelako praktiketan eta mintegietan landutako problemen enuntziatuak.
- Laborategiko praktiketan landutako gidaliburuak eta praktika-txostenak.

Material, tresna eta baliabideen erabilerari buruzko informazioa:
- Eskolak ematen direnean (ebaluazio jarraitua):
* Zera onartuko da: liburuak, oharrak edo apunteak, bai eta tresna edo gailu elektroniko edo informatikoak. Tresna edo gailu horiek Interneterako sarbidea ematen badute, ezin daiteke egin ikasmaterialari buruzkoa ez den inolako kontsultarik. Nolanahi ere, ikasleek debekatuta dute tresna edo gailu telefoniko edo bestelakoak erabiltzea.
- Azken ebaluazio-proban (ebaluazio jarraitua zein azken ebaluazioa):
* Kalkulagailuak onartuko dira, baina ikasleek debekatuta dute liburuak, oharrak edo apunteak erabiltzea, bai eta tresna edo gailu telefoniko, elektroniko, informatiko edo bestelakoak erabiltzea ere.

Oinarrizko bibliografia

G. Aldabaldetreku, G. Durana, Komunikazio optikoetako sistemak. Euskal Herriko Unibertsitateko Argitalpen Zerbitzua / Servicio Editorial de la Universidad del País Vasco, 2019.

J. Capmany, F. J. Fraile-Peláez, J. Martí, Fundamentos de comunicaciones ópticas. Síntesis, 2001.

G. Durana, G. Aldabaldetreku, Eremu elektromagnetikoen oinarriak ingeniarientzat. Euskal Herriko Unibertsitateko Argitalpen Zerbitzua / Servicio Editorial de la Universidad del País Vasco, 2014.

A. K. Ghatak, K. Thyagarajan, An Introduction to fiber optics. Cambridge University Press, 1998.

W. B. Jones, Introduction to optical fiber communication systems. Oxford University Press, 1988.

J. C. Palais, Fiber optic communications. Prentice Hall, 2004.

J. M. Senior, Optical fiber communications: principles and practice. Prentice-Hall, 1985.

A. W. Snyder, J. D. Love, Optical waveguide theory. Chapman and Hall, 1983.

J. R. Taylor, An Introduction to Error Analysis: The Study of Uncertainties in Physical Measurements, University Science Books, 1997.

K. Thyagarajan, A. K. Ghatak, Fiber optic essentials. John Wiley and Sons, 2007.

Gehiago sakontzeko bibliografia

G. P. Agrawal, Fiber-optic communication systems. John Wiley and Sons, 2002.
M. Born, E. Wolf, Principles of optics. Pergamon Press, 1990.
J. Capmany, D. Pastor, B. Ortega, Problemas de Comunicaciones Ópticas, Tomo 1: dispositivos, Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia, 1998.
J. W. Goodman, Statistical optics. John Wiley and Sons, 1985.
E. Hecht, Optica. Addison Wesley, 2002.
H. Hughes, Telecommunications cables. John Wiley and Sons, 1997.
H. C. van de Hulst, Light scattering by small particles. Dover Publications, 1981.
J. D. Jackson, Classical electrodynamics. John Wiley and Sons, 1999.
G. Keiser, Optical fiber communications. McGraw-Hill, 1991.
M. G. Kuzyk, Polymer fiber optics: materials, physics, and applications. Taylor and Francis, 2007.
J. Powers, An introduction to fiber optic systems. McGraw-Hill, 2002.
B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Fundamentals of photonics. John Wiley and Sons, 2007.

Aldizkariak

Revista Española de Física: www.revistadefisica.es/index.php/ref/index
Revista Española de Metrología: www.e-medida.es

Web helbideak

RP photonics encyclopedia: www.rp-photonics.com/encyclopedia.html
EXFO glossary: www.exfo.com/support/services/instrument-services/be-expert-training-program/animated-optical-glossary
Nazioarteko telekomunikazioen elkartea (G serieko gomendioak): www.itu.int/ITU-T/recommendations/index.aspx?ser=G
Bureau International des Poids et Measures: www.bipm.org
Centro Español de Metrología: www.cem.es
Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR): www.aenor.es
Entidad Nacional de Acreditación: www.enac.es