Quasi-Lichtraum für optische Datenpakete

Der Artikel beschreibt ein Verfahren zur optischen Datenpakete mit beliebiger Modulations, Wellenlänge und Datenrate zu speichern. Diese Pakete sind die Grundlage der modernen Telekommunikation.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, Informationen, die in optischen Datenpaketen kodiert sind, durch Ausnutzung der Zeit-Frequenz-Kohärenz zu speichern und zu verzögern. Dies wird erreicht, indem zunächst ein optisches Datenpaket für ein einzelnes Paket in das Quantum Light Storage QLS-System eingespeist wird. Die spektrale Darstellung ist kontinuierlich, was bedeutet, dass die Differenz zwischen zwei benachbarten Frequenzen des Spektrums Null ist.

Der zweite Schritt besteht darin, das Spektrum mit einem Frequenzkamm innerhalb des QLS-Systems durch stimulierte Bria-Wandstreuung zu multiplizieren. Diese Multiplikation im Frequenzbereich entspricht einer Extraktion einzelner EQU-entfernter Frequenzen aus dem Paketspektrum. Die Multiplikation im Frequenzbereich entspricht einer Faltung mit dem Impuls im Zeitbereich.

Dies führt zu einer Reihe von Kopien des ursprünglichen Signals. Der letzte Schritt besteht darin, eine dieser Kopien durch ein rechteckiges Lesesignal zu extrahieren. Das verzögerte Datensignal erscheint am Ausgang des QLS-Systems.

Letztendlich wird ein Oszilloskop verwendet, um die Verzögerung der optischen Datensignale anzuzeigen und zu messen. Der Hauptvorteil dieser Methode im Vergleich zu anderen Techniken wie langsamem Licht, bei denen nur ein Bit gespeichert werden kann, besteht darin, dass bei der Quasi-Lichtspeicherung mehrere tausend Bits verzögert und gespeichert werden können. Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da die Zeit-Frequenz-Kohärenz verwendet wird, die nicht jedem bekannt ist.

VDIs Methode kann einen Einblick in die Speicherung von amplitudenmodulierten Signalen geben. Es kann auch auf die Speicherung von Modulationsformaten höherer Ordnung angewendet werden, die eine Kombination aus Phasen- und Amplitudenmodulation verwenden. Das Experiment findet auf einer optischen Bank statt, deren Zusatzgeräte auf Gestellen montiert sind.

In diesem Diagramm ist der Aufbau der Werkbank dargestellt. Das Licht im Experiment folgt zwei Hauptwegen. Verbinden Sie den Modulator mit der Faser und das andere Ende der Faser mit dem zweiten Anschluss des Zirkulators, verbinden Sie den Modulator mit dem zweiten Anschluss des Zirkulators.

Der zweite Pfad ist für die Erzeugung von Frequenzkämmen. Montieren Sie wieder eine Laserdiode und verbinden Sie sie mit einem Phasenmodulator mit einem Polarisationsregler. Von dort aus haben Sie eine Faser.

Gehen Sie zu einem optischen Verstärker, nehmen Sie seinen Ausgang, um einen der Zirkulatoren zu portieren, schließen Sie jede der Laserdioden an Temperatur- und Stromregler an. Geben Sie auch das Signal von einem Wellenformgenerator ein, der durch einen elektrischen Verstärker in jeden Modulator geleitet wird. Um phasenmodulierte Signale zu erkennen, fügen Sie zusätzliche Komponenten über den Zirkulator hinaus hinzu.

Verbinden Sie den Ausgang des Zirkulators mit einer 50 50 Kupplung. Schließen Sie dann einen lokalen Oszillator an den Koppler an. Danach wird ein dritter Modulator zum Extrahieren verzögerter Kopien an den Ausgang des 50 50 Kopplers angeschlossen.

Schließen Sie als nächstes einen 90 10 Koppler an den Modulatorausgang an. Um das Setup abzuschließen, legen Sie eine Bias-Spannung an den Modulator an und synchronisieren Sie sie mit einem rechteckigen Signal. Schließen Sie vom Ausgangsanschluss des Signalgenerators ein Oszilloskop an den 90%-Anschluss des Kopplers und einen optischen Spektrumanalysator an das 10%-Port-Programm an.

Der Wellenformgenerator für das Datenpaket, der Frequenzkamm und das Abrufsignal. Das System ist vorbereitet und die Diodenlaser sind in Betrieb. Beginnen Sie die Messungen, indem Sie den Ausgang für das Datensignal einschalten.

Passen Sie am Signalgenerator die Vorspannung am Modulator an der Stromversorgung an, um eine gute Signalqualität auf dem Oszilloskop zu erzielen. Schalten Sie den Wellenformgenerator aus. Verwenden Sie als Nächstes die Heterodyn-Detektion, um die Qualität des Frequenzkamms anzupassen, trennen Sie den Ausgang des Kammmodulators vom optischen Verstärker und geben Sie ihn in einen 50 50-Koppler ein.

Schließen Sie einen Faserlaser als lokalen Oszillator an den anderen Eingang an und stellen Sie die Differenz zwischen dem Signal und dem Oszillator auf etwa acht Gigahertz ein. Sobald dies erledigt ist, verbinden Sie den Ausgang des Kopplers mit einer Fotodiode und einem elektrischen Spektrumanalysator. Kehren Sie zum Kammmodulator zurück, um die angewendete Bias anzupassen.

Ändern Sie die Vorspannung, bis ein flacher Frequenzkamm erreicht ist. Wenn ein Kamm von guter Qualität vorhanden ist, schließen Sie den Ausgang des Kammmodulators wieder an das Feuer des optischen Verstärkers an. Stellen Sie sicher, dass der Wellenformgenerator ausgeschaltet ist, und stellen Sie die Frequenzdifferenz zwischen den beiden Laserdioden auf die Bria-Wandverschiebung ein.

Schalten Sie den optischen Verstärker ein und verwenden Sie den optischen Spektrumanalysator, um seine Leistung auf einen Wert unterhalb des Schwellenwerts der stimulierten Bria-Wandstreuung einzustellen. Verschieben Sie nun die Wellenlänge des Datenlasers DDE in den Gain-Bereich des Co-Modulators. Vergewissern Sie sich, dass das Signal verstärkt ist.

Passen Sie die Polarisation am Datenmodulator an, um die Intensität des Datensignals zu maximieren. Schalten Sie sowohl die Daten- als auch die Kammausgänge des Wellenformgenerators ein und erhöhen Sie die Ausgangsleistung des optischen Verstärkers. Das Oszilloskop soll die verschiedenen Kopien erzeugen, die von dem quasi-leichten Speichersystem erzeugt werden.

Extrahieren Sie eine Kopie, indem Sie eines der Markersignale des Wellenformgenerators verwenden, um einen rechteckigen Impuls mit der Länge des Pakets einzurichten. Schalten Sie die Vorspannung für den Extraktionsmodulator ein und ändern Sie sie, bis das extrahierte Signal maximiert und alle anderen Kopien unterdrückt sind. Verschieben Sie den rechteckigen Impuls auf die gewünschte Version des gespeicherten Musters.

Das gespeicherte Muster kann mit dem Oszilloskop gespeichert werden. Hier in schwarz abgebildet ist das originale phasenmodulierte Signal mit einer Datenrate von einem Gigabit pro Sekunde. Die farbigen Linien stellen die extrahierten Kopien zu unterschiedlichen Speicherzeiten unter Verwendung des stimulierten Brios, streubasierter Quasi-Lichtspeicherung, dar.

Die Speichervarianten des Signals sind nahezu verzerrungsfrei. Die Qualität und Anzahl der Kopien hängt von der Pumpleistung, der Ebenheit des Kamms und der Polarisation ab, in diesem Fall betrug die maximale Speicherzeit aufgrund von Einschränkungen der Ausrüstung 60 Nanosekunden. Nach diesem Verfahren betrug die maximale Speicherzeit. Andere Modulationsformate wie Ture-Amplitudenmodulation oder Face-Shift können ebenfalls gespeichert und verzögert werden.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie die Quai Light Storage-Methode funktioniert und wie sie auch in Ihrem Labor durchgeführt werden kann.