光学数据包的准光存储

本实验的总体目标是利用时间-频率相干性来存储并延迟光学数据包中编码的信息。该目标通过将单个光学数据包注入量子光存储（QLS）系统来实现。其光谱表现为连续谱，这意味着光谱中两个相邻频率之间的差值为零。

第二步是通过受激布里渊散射，在量子锁相系统（QLS）内将光谱与频率梳相乘。频域中的这种乘法运算对应于从光谱包中提取出单个等距频率成分。频域中的乘法等效于时域中与脉冲的卷积运算。

这将产生一系列原始信号的副本。最后一步是通过一个矩形读取信号提取其中的一个副本。延迟后的数据信号将出现在QLS系统的输出端。

最终，使用示波器来显示和测量光数据信号的延迟。与慢光等其他技术相比，该方法的主要优势在于，慢光技术只能存储单个比特，而准光存储技术可以延迟并存储数千个比特。通常，刚接触该方法的人员可能会遇到困难，因为该方法采用了时间-频率相干性，而这一概念并非人人都熟悉。

VDI 方法可以深入了解幅度调制信号的存储。该方法也可应用于高阶调制格式的存储，后者采用相位与幅度调制的组合。实验在光学平台上进行，辅助设备安装在机架上。

此图展示了实验台的设置。实验中的光信号沿两条主要路径传播。将调制器通过光纤连接至环形器的二号端口，并将光纤的另一端连接至环形器的二号端口，即将调制器连接至环形器的二号端口。

第二条路径用于频率梳的产生。同样，安装一个激光二极管，并通过一个偏振控制器将其连接到相位调制器。然后接入一段光纤。

前往光放大器，将其输出连接至环形器的第一端口，将每个激光二极管连接至温度和电流控制器。同时，将波形发生器产生的信号经由电放大器输入至每个调制器。为了检测相位调制信号，在环形器之后需添加额外的组件。

将环形器的输出端连接至一个50:50耦合器，然后将本地振荡器连接至该耦合器。随后，将第三个用于提取延迟副本的调制器连接至50:50耦合器的输出端。

接下来，将一个90:10耦合器连接到调制器输出端。为完成设置，需向调制器施加偏置电压，并将其与一个矩形信号同步。从波形发生器的输出端口，将示波器连接至耦合器的90%端口，将光谱分析仪连接至10%端口程序。

用于数据包、频率梳和检索信号的波形发生器。在系统准备就绪且二极管激光器运行后，通过打开数据信号的输出开始测量。

在波形发生器处，调节电源上调制器的偏置，以在示波器上获得高质量的信号。关闭波形发生器。接下来，采用外差检测来调节频率梳的质量，将频率梳调制器的输出从光放大器断开，并将其输入到一个50:50耦合器中。

将一个光纤激光器作为本地振荡器连接到另一个输入端，并将信号与振荡器之间的频率差设置为约八千兆赫。完成后，将耦合器的输出端连接至光电二极管和电谱分析仪。返回到频率梳调制器，调节施加的偏置电压。

调节偏置，直至获得平坦的频率梳。当产生高质量的频率梳后，将频率梳调制器的输出重新连接至光放大器的输出端。确保波形发生器处于关闭状态，并调节两个激光二极管之间的频率差，使其达到布里渊频移。

打开光放大器，并使用光谱分析仪将其功率设置在受激布里渊散射阈值以下。现在将数据激光器 DDE 的波长调至共调制器的增益区域内。检查信号是否被放大。

调整数据调制器的偏振态，以最大化数据信号的强度。打开波形发生器的数据输出和光频梳输出，并增加光放大器的输出功率。示波器应显示由准光存储系统产生的不同副本信号。

使用波形发生器的一个标记信号提取一份副本，以生成与数据包长度相同的矩形脉冲。打开提取调制器的偏置，并调节偏置直至提取的信号达到最大，同时抑制所有其他副本。将矩形脉冲移动至所存储模式的指定版本位置。

存储的模式可随示波器一同保存。图中以黑色显示的是数据速率为每秒一吉比特的原始相位调制信号。彩色线条代表利用受激布里渊散射实现的准光存储，在不同存储时间提取出的信号副本。

信号的存储版本几乎无失真。存储质量与拷贝数量取决于泵浦功率、频率梳的平坦度以及偏振态；由于设备限制，本实验中的最长存储时间为60纳秒。按照此流程，其他调制格式如真正幅度调制或相位偏移也可实现存储与延迟。

观看本视频后，您应能充分理解Quai Light Storage方法的原理及其在您实验室中的具体操作步骤。