Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

التخزين شبه ضوء لحزم البيانات البصرية

Published: February 6, 2014 doi: 10.3791/50468
Automatic Translation
1, 1
1Institut für Hochfrequenztechnik, Hochschule für Telekommunikation, Leipzig

Summary

يصف المقالة إجراء لتخزين حزم البيانات البصرية مع التشكيل التعسفي، والطول الموجي، ومعدل البيانات. هذه الحزم هي أساس الاتصالات الحديثة.

Abstract

ويستند الاتصالات السلكية واللاسلكية اليوم على الحزم الضوئية التي تنقل المعلومات في شبكات الألياف البصرية في جميع أنحاء العالم. حاليا، يتم معالجة الإشارات في المجال الكهربائي. سوف التخزين المباشر في المجال البصري تجنب نقل الحزم إلى الكهربائية والعودة إلى المجال البصري في كل عقدة الشبكة، وبالتالي زيادة السرعة وربما تقلل من استهلاك الطاقة في الاتصالات السلكية واللاسلكية. ومع ذلك، وعلى ضوء يتكون من الفوتونات التي تنتشر مع سرعة الضوء في الفراغ. وبالتالي، فإن تخزين ضوء يشكل تحديا كبيرا. توجد بعض الطرق لإبطاء سرعة الضوء، أو لتخزينه في الإثارات من المتوسط. ومع ذلك، هذه الأساليب لا يمكن أن تستخدم لتخزين حزم البيانات البصرية المستخدمة في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية. نحن هنا إظهار كيف أن الوقت التردد التماسك، والذي يحمل كل إشارة، وبالتالي للحزم الضوئية كذلك، يمكن استغلالها لبناء الذاكرة البصرية. نحن فيلل مراجعة الخلفية وتظهر في التفاصيل والأمثلة من خلال، كيف مشط التردد يمكن استخدامها لنسخ من حزمة الضوئية التي تدخل الذاكرة. واحدة من هذه النسخ نطاق الوقت ثم يتم استخراجها من الذاكرة بواسطة مفتاح المجال الزمني. وسوف نعرض هذا الأسلوب لشدة فضلا عن إشارات التضمين المرحلة.

Introduction

نقل البيانات في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية بصريا، منذ الألياف البصرية فقط توفر القدرة اللازمة لحركة مرور البيانات اليوم تنتقل في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، في كل عقدة من شبكة الإشارات الضوئية لابد من نقلها إلى المجال الكهربائي من أجل معالجته. بعد معالجة يتم تحويل الإشارة مرة أخرى إلى المجال البصري لمزيد من الإرسال. هذا نقل مزدوج بين المجالات هو الوقت واستهلاك الطاقة. من أجل استخدام تجهيز جميع البصرية للبيانات، ومشكلة تخزين وسيطة لابد من حلها. وهكذا، وقد اقترحت الكثير من الطرق لتخزين أو التخزين المؤقت من الإشارات الضوئية. أبسط طريقة لإرسال إشارات إلى مصفوفة من الدليل الموجي مع أطوال مختلفة 2. ومع ذلك، هذه المصفوفات هي ضخمة ولا يمكن ضبطها وقت التخزين حيث يتم مسبقا من قبل طول الدليل الموجي.

تعتمد طريقة "البطيء الضوء" على tunabلو تغير مؤشر الانكسار مجموعة من وسيلة لإبطاء سرعة انتشار النبضات إشارة ضوئية 2. العديد من الآثار الجسدية وأنظمة المواد يمكن استخدامها لهذا الغرض 3-6. ومع ذلك، مع هذه الأساليب إشارة يمكن أن يبطئ من قبل عدد قليل بت أطوال، التي هي حتى الآن غير كافية لعقد الشبكة البصرية 7،8.

يستخدم نهج آخر تحويل الطول الموجي والتشتت لتوليد التأخير الانضباطي. وبالتالي، يتم إزاحة الطول الموجي مركز إشارة الدخل عن طريق التحويل البصرية غير الخطية. بعد ذلك، يتم تغذية إشارة إلى الألياف التشتت للغاية. الفرق في سرعة المجموعة في الألياف التشتت يؤدي إلى التأخير الذي يتناسب مع نتاج التحول الطول الموجي وتشتت جماعة سرعة (GVD) في الألياف. مع التحويل الثاني هو تحول الطول الموجي مرة أخرى إلى القيمة الأصلية. لتقنيات الطول الموجي تحول مثل أربعة موجة خلط أو مرحلة النفس موdulation يمكن استخدامها. مع تحويل والأوقات أسلوب تشتت تخزين تصل إلى 243 NSEC تأخير الانضباطي، والتي تتوافق مع 2،400 بت، تم الإبلاغ عن 10. ومع ذلك، وتحويل الطول الموجي وتشتت الطرق بشكل عام تحتاج مكونات والاجهزة الخاصة لإنتاج تحولا الطول الموجي كبيرة و / أو GVD كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإنها هي من بين الأساليب الأكثر تعقيدا تأخير والمتعطشين للسلطة 2.

أساليب أخرى تخزين الإشارات الضوئية إلى الإثارة من نظام المواد. ثم يتم استخدام شعاع التحقيق لقراءة المعلومات. عادة هذه الأنظمة لا يمكن استخدامها في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية لأنها تتطلب عالية جدا أو منخفضة درجات الحرارة 11، لن تعمل مع عرض الموجات الاتصالات السلكية واللاسلكية، أو تتطلب بدلا الاجهزة معقدة وعالية الطاقة 12-14.

نحن هنا تبين كيف يمكن استغلال خاصية أساسية من إشارات (تماسك الوقت التردد) لتخزين حزم البيانات البصرية. سينكه عدم استخدام الإثارة لنظام المواد، طالبنا طريقة التخزين شبه ضوء (QLS) 15-17. وQLS مستقلة عن التشكيل، تنسيق البيانات ومعدل البيانات من الحزم ويمكن تخزين الحزم الضوئية لعدة آلاف من أطوال 18 بت.

يمكن أن ينظر إلى الفكرة الأساسية في الشكل 1، وتظهر على شكل نبضات مستطيلة هنا. ومع ذلك، يعمل طريقة كل شكل النبض وللحزم من النبضات. والقيد الوحيد هو أن الإشارات يجب أن تكون محدودة زمنيا.

الشكل 1
الشكل 1. التماسك وقت التردد لكثافة التضمين إشارة 23. إشارة مستطيلة واحد في المجال الوقت (أ) ويمثله الوظائف سينك في التردد دومةفي (ب). هنا يظهر كثافة تطبيع، لأنه ليس من الممكن لقياس الحقول مع المعدات البصرية. يظهر تمثيل المجال الزمني لسلسلة من الإشارات مستطيلة في (ج). هذا التسلسل لا يزال لديه نفس الشكل الطيفي. ولكن، وتتكون من الترددات واحدة على مسافة واحدة تحت مغلف سينك (د). يتم تطبيع محور الوقت لنصف مدة إشارة واحدة ومحور التردد على المعابر الصفر الأولى، على التوالي. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

A نبض مستطيلة في نطاق الوقت (الشكل 1A) لديها "cardinalis الجيوب الأنفية" أو وظيفة سينك الخطيئة (بكسل) / مقصف شكل الطيف (الشكل 1B)، حيث جميع الترددات تحت المغلف موجودة. قطار من النبضات المستطيلة في نطاق الوقت (الشكل 1C) ما زال الاشتراكيةوظيفة نورث كارولاينا على شكل الطيف (الشكل 1D) مع عرض النطاق الترددي و Δ. ولكن نظرا لتواترها، وليس جميع الترددات موجودة بعد الآن. بدلا من ذلك، يتكون طيف الترددات مسافة واحدة ومعكوس تردد التباعد يحدد الفصل الزمني بين النبضات Δ T = 1 / Δ ت.

الفكرة الأساسية من QLS الآن ببساطة لاستخراج الترددات مسافة واحدة من الطيف من الحزمة الإدخال. بسبب تماسك الوقت التردد هذه النتائج في نسخ الحزمة في المجال الزمني. نسخة مع تأخير المطلوب يمكن استخراجها بواسطة مفتاح المجال الزمني.

ويرد مبدأ تجربتنا في الشكل 2. يتم ضرب A-محدودة الوقت إشارة الدخل مع مشط التردد في تردد المجال. للتكاثر يتم استخدام تأثير غير الخطية من حفز نثر بريلوين (SBS). النتائج هي على مسافة واحدة من نسخ إشارة الدخل في الالمجال الساعة الإلكترونية. يتم استخراج واحدة من الإشارات مع التحول يقودها ظيفة مستطيلة. وبالتالي، في إخراج الذاكرة من حيث المبدأ يمكن توقع نسخة خالية من التشويه للنبض الإدخال.

الرقم 2
يتم ضرب الرقم 2. الفكرة الأساسية من شبه ضوء التخزين 15. وقت مدخلات محدودة إشارة (أ) مع تردد مشط (ب) في مجال التردد، الذي هو الرمز مع X. وهذا يؤدي إلى نسخ مختلفة من إشارة في المجال الزمني (ج). من القطار نبض ولدت واحدة من نسخ (د) يتم استخراج مع التبديل الوقت المجال بإشارة قراءة مستطيلة (ه). التحول يمكن أن يكون المغير. والنتيجة هي تخزين للإشارة الضوئية. في الحادي وويعرف الوقت أوراج من تباعد التردد بين السطور مشط وإشارة للقراءة. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

SBS نفسه هو تأثير غير الخطية التي يمكن أن تحدث في الألياف وضع معيار واحد (SSMF) في القوى منخفضة. وبالتالي، يتفاعل إشارة مع تغير الكثافة البصرية التي يتم إنشاؤها بواسطة موجة مضخة مكافحة التكاثر. إذا تم downshifted موجة إشارة في التردد، يتم تشكيل المنطقة مكاسب التي سوف تتضخم الإشارة. إذا كان يصل تحولت سيتم الموهن إشارة في المنطقة خسارة المقابلة. يتم تعريف التحول تردد بين المضخة وإشارة من الموجة الصوتية، والتي تعتمد على خصائص المواد. أكبر ميزة لSBS الطلب المقدم هو عرض النطاق الترددي الضيق Δ و SBS في المنطقة مكسب. وبالتالي، عمليا SBS يشكل linewidth مرشح الضوئية الضيقة. عرض النطاق الترددي الضيق روقال انه كسب المنطقة يعتمد على طول ومساحة فعالة من الألياف وكذلك على استخدام قوة المضخة 19. الطبيعية عرض كامل في نصف كحد أقصى (FWHM) عرض النطاق الترددي من الربح SBS في SSMF حوالي 30 ميغاهرتز. في الدليل الموجي الخاصة، مثل الألياف AllWave، ومع القوى مضخة عالية، وعرض النطاق الترددي ويمكن تخفيض وصولا الى 10 ميغاهيرتز 20. ويرجع ذلك إلى عرض النطاق الترددي تصفية تتم تغطية نسخ مختلفة مع مغلف. لذا، في المرة التخزين القصوى للQLS يعتمد عكسيا على عرض النطاق الترددي SBS. ومن شأن عرض النطاق الترددي من 10 ميغاهرتز يؤدي في وقت التخزين أقصى قدره 100 نانو ثانية اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

لنقل عالية جدا معدل بت المعلومات يجب أن يتم تشفيرها في مرحلة من الناقل بدلا من السعة لها، لأن هذا يوفر الكثير من المزايا. وبالتالي، على عكس والبقول، والإشارات الضوئية في هذه الشبكات لديها السعة ثابتة. <ويبين الشكل قوية> 3 مثل هذا التضمين إشارة المرحلة في ذلك الوقت (يسار) ومجال التردد (يمين). يمكن أخذ عينات هذا الطيف في نفس الطريق كما ان من السعة التضمين إشارة 21. في الواقع يتم تصفية الطيف وظيفة مستطيلة لوكثافة إشارات التضمين المرحلة نظرا لنقل، مما يحد من الطيف.

الرقم 3
الرقم 3. تماسك وقت التردد لمرحلة التشكيل 21. وفي مرحلة التضمين إشارة يتم تغيير مرحلة الناقل من إشارة له إلى أن تنتقل. إذا يتكون كل رمز من 1 بت، يتم تغيير المرحلة بين 0 و π، على سبيل المثال. على الجانب الأيسر من الرقم يظهر الناتجة تمثيل الوقت المجال لمثل هذا التحول مرحلة ثنائي مقفول(BPSK) إشارة. ويظهر الناتج إشارة التردد المجال على الجانب الأيمن. بالمقارنة مع الشكل 1 فإنه يمكن ملاحظة أن الطيف للمرحلة التضمين إشارة نوعيا نفس كما ان من شدة إشارة التضمين. وبالتالي، فإن QLS يمكن تطبيقها بنفس الطريقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد النظام (الشكل 4)

  1. إدراج LD1 الثنائيات الليزر وLD2 في الجبل محددة وتوصيله مع التيار (البلدان الأقل نموا) والتحكم في درجة الحرارة (تك). تحويل الأجهزة على والتحقق من وظيفة من الثنائيات الليزر مع محلل الطيف الضوئي. عادة، يتم استخدام الطول الموجي الاتصالات في جميع أنحاء 1،550 نانومتر.
  2. ربط الصمام الثنائي ليزر إلى جهري (IM / م وMZM1) وفقا لبرنامج الإعداد في الشكل 4. الموصلات البصرية تحتاج إلى تنظيفها قبل الاستخدام، لضمان سطح نظيف للاقتران. توصيل التيار الكهربائي (لا يظهر) والإشارة من مولد الموجي (AWG) مع مكبر للصوت كهربائية إضافية لالمغير. ضمان أقصى البصرية والكهربائية ومدخلات الطاقة في المغير لا يتم تجاوز. وقد تم تجهيز كل المغير مع وحدة تحكم الاستقطاب.

/ files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg "سرك =" / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg "/>
الشكل 4. الإعداد التجريبية من QLS حيث كثافة تخزين وإشارات مرحلة التضمين هو ممكن. القسم المسمى الأزرق هو ضروري فقط للكشف عن إشارات التضمين المرحلة. عملية QLS يحدث في الألياف البصرية. يحدد القسم المسمى الصفراء كشف مغايرة من مشط التردد. TEC: تحكم في درجة الحرارة، ما يتبقى: ليزر ديود مصدر في الوقت الراهن، LD: ليزر ديود، IM: المغير كثافة، PM: المرحلة المغير، وأجهزة الكمبيوتر: وحدة تحكم الاستقطاب، AWG: مولد الموجي التعسفي، MZM: ماخ زيندر المغير، EDFA: الإربيوم مخدر الألياف مكبر للصوت، C: دائري، لو: مذبذب المحلية، حلويات عمان: الذبذبات، OSA: محلل الطيف الضوئي، PD: الثنائي الضوئي، وكالة الفضاء الأوروبية: الكهربائية محلل الطيف. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

    بدء = "3">
  1. توصيل الألياف مع المغير للإشارة البيانات. لإشارات التضمين المرحلة يجب أن يكون المغير المرحلة (PM) وكثافة التضمين إشارات المغير كثافة (IM). عادة، فإن معدل البيانات للتجربة في النطاق جيجا بت في الثانية. يتم توصيل الطرف الآخر من الألياف مع منفذ 2 من دائري (C). الألياف AllWave المستخدمة في تجاربنا لديه المواصفات التالية: L = 20 كم، و SBS Δ = 10.2 ميغاهيرتز، و SBS = 10،852 غيغاهرتز، P ال 9.1 ديسيبل ≈.
  2. ربط المغير السعة للجيل تردد مشط (MZM1) مع مكبر للصوت البصرية (EDFA). المشط لديه لتغطية عرض النطاق الترددي للإشارة البيانات. يتم توصيل إخراج EDFA مع منفذ 1 من دائري.
  3. للكشف عن إشارات التضمين المرحلة، هناك حاجة إلى مصدر مرجعي. توصيل المذبذب المحلي (LO) جنبا إلى جنب مع الانتاج 3 من دائري إلى 50/50 مقرنة. لكثافة العمليات ensity إشارات التضمين، لا يشترط هذا الجزء. كما LO يستخدم الليزر الألياف (Koheras).
  4. لإشارات مرحلة التضمين: ربط المغير الثالث (MZM2) لاستخراج النسخ المتأخرة مع الناتج من مقرنة 50/50. لكثافة التضمين إشارات، وربط MZM2 مباشرة إلى ميناء 3 من دائري. توريد المغير مع الجهد التحيز (لا يظهر) وإشارة مستطيلة من CH1 Mkr1 منفذ إخراج للمولد الموجي لاستخراج. وبالتالي، تتم مزامنة الإشارات البيانات الأصلية، فضلا عن إشارة مستطيلة لاستخراج.
  5. للكشف والتحليل: ربط مقرنة 10/90 بعد MZM2. يتم توصيل الذبذبات مع المنفذ 90٪ مقرنة ويرتبط الجزء 10٪ مع محلل الطيف الضوئي.
  6. برمجة مولد الموجي مع الاشارات اللازمة لحزم البيانات، ومشط التردد وإشارة مستطيلة. يتم إنشاء مشط التردد من قبل سينك وظيفة الدورية.
e_title "> 2. القياس

  1. بدوره على الإخراج للإشارة البيانات على مولد الموجي (AWG). تغيير التحيز لالمغير (IM / م) في إمدادات الطاقة والتحكم في جودة الإشارة على الذبذبات. بعد ضبط أفضل جودة تحويل الناتج من مولد الموجي قبالة. يجب تعيين جهري حول نقطة التشغيل الخطية. ويمكن الاطلاع على القيم المثالية في قسم النتائج.
  2. ضبط جودة مشط تردد مع الكشف مغايرة. ويرد مثال لتردد ذات نوعية جيدة نسبيا المشط في الشكل 5. مشط التردد يحتاج إلى أن تكون مسطحة، مثل جميع مكونات لها نفس التردد وشدة مستقرة على مر الزمن، وكذلك واسعة بما يكفي لتغطية الطيف كله. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي للأطراف المشط يكون حادا، على سبيل المثال لا توجد مكونات تردد واضح مع كثافة منخفضة على الجانبين.
  3. كشف مغايرة مشط الأول: وصل الناتج من MZM1 مع 50/50 شاركupler. يتم توصيل منفذ آخر للمقرنة مع ليزر الألياف (Koheras) كما مذبذب المحلية.
  4. كشف مغايرة المشط الثاني: نظرا لعرض النطاق الترددي محدودة من الصورة الثنائي ومحلل الطيف الكهربائية، أول إخراج مقرنة أن تكون متصلا محلل الطيف الضوئي من أجل تحديد المسافة بين مذبذب المحلية وإشارة إلى حوالي 8 غيغاهرتز عن طريق تغيير درجة حرارة الليزر.
  5. كشف مغايرة مشط الثالث: بعد التعديل إزالة محلل الطيف الضوئي وتوصيل الثنائي الضوئي ومحلل الطيف الكهربائية لإخراج مقرنة 50/50. ضبط الجهد التحيز من المغير مشط لتحقيق مشط التردد مسطحة. بعد الانتهاء من ربط الانتاج المغير مرة أخرى إلى مكبر للصوت البصرية (EDFA).
  6. ضبط المسافة بين كل من الثنائيات الليزر (IM / م وMZM1) بشأن التحول بريلوين مع إشارات موجة مستمرة. وبالتالي، يجب التأكد من أن الناتج من مولد الموجي هو توrned قبالة.
  7. بدوره على مكبر للصوت البصرية. إلقاء نظرة على تحليل الطيف الضوئي وتعيين انتاج الطاقة من EDFA إلى قيمة أقل من عتبة حفز نثر بريلوين.
  8. الآن تحول الطول الموجي لليزر ديود الذي يولد إشارة البيانات (IM / م) في المنطقة مكسب للمضخة (MZM1). سوف تتضخم إشارة إذا كان الطول الموجي هو الصحيح.
  9. لتغيير الاستقطاب الأمثل للإشارة البيانات، وبالتالي فإن كثافة إلى الحد الأقصى.
  10. بدوره على كل من النواتج (إشارة البيانات والمشط) من مولد الموجي. زيادة انتاج الطاقة من EDFA. الآن مشط التردد سيتم استخراج مكونات مسافة واحدة من الطيف. الذبذبات ينبغي أن تظهر نسخ مختلفة الناتجة عن QLS. للحد من تشويه التحول قليلا من الطول الموجي للإشارة البيانات وتغيير الاستقطاب.
  11. لاستخراج واحدة من نسخ استخدام واحدة من الإشارات علامة للمولد الموجي أو مصدر خارجيالتي يمكن أن تنتج نبضة مستطيلة. انشاء نبض مستطيلة مع طول الحزمة.
  12. بدوره على التحيز لMZM2 وتغييره إلى نقطة التشغيل حيث يتم تكبير الإشارة استخراج ويتم منع جميع النسخ الأخرى. الآن تحول نبض مستطيلة إلى الإصدار المطلوب من نمط المخزنة.
  13. يمكن حفظ نمط البيانات المخزنة مع الذبذبات وتقييمها مع البرمجيات، على سبيل المثال المنشأ.
  14. من أجل التبديل بين قياس كثافة والتخلص إشارات التضمين، والمغير للإشارة البيانات يحتاج إلى تغيير من IM لكثافة إشارات التضمين لPM لإشارات التضمين المرحلة. بالإضافة إلى ذلك، للمرحلة التضمين إشارات مذبذب المحلية كمصدر مرجعي يحتاج إلى إضافته إلى الإعداد وفقا لشكل 4.

الرقم 5 الرقم 5. شقة تقريبا التردد مشط مع 13 فرعا. تم الكشف عن المشط عبر الكشف مغايرة. للكشف وكان الجمع بين مذبذب المحلية عبر مقرنة 3 ديسيبل مع الإشارات الضوئية والكشف مع الثنائي الضوئي. تم قياس مشط التردد وتسجيلها مع محلل الطيف الكهربائية. كان انتاج الطاقة من مذبذب المحلية 6 ديسيبل والطاقة الضوئية من ديسيبل مشط 8. كانت المسافة بين مذبذب المحلية ومشط البصرية 9.8 غيغاهرتز. لمحة أفضل محور التردد هو تطبيع للتردد وسط المشط الذي كان حوالي 193.5 THz لل(1،550 نانومتر). اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

لقياس استخدمت نمطا بيانات التضمين 10110101 كثافة مع البيانات بمعدل 1 جيجابايت في الثانية. خط أسود في الشكل (6) يمثل إشارة الأصلي والخطوط الملونة تمثل مرات التخزين المختلفة حققت مع QLS. يتم قياس مرجعية دون QLS والتبديل المعطلة في الإخراج. تحت الظروف المثالية مرات تخزين ما يصل إلى 100 NSEC قابلة للتحقيق. يمكن أن ينظر إلى النتائج لتخزين البيانات 11001101 نمط من مرحلة التضمين إشارة، مرة أخرى مع البيانات بمعدل 1 جيجابايت في الثانية في الشكل 7، مع إشارة مرجعية على الجانب الأيسر (أسود) والنسخ المستخرجة مختلفة من SBS استنادا QLS . الإصدارات المخزنة من الإشارة الأصلية هي تشويه تقريبا خالية. وهذا يعني انه لا يوجد سوى تغييرات طفيفة في السعة من البتات في الحزمة، فضلا عن مجرد نبض توسيع طفيف. ويتم قياس التشوهات من النوعية لكل حزمة من قبلقياس قيم محددة مع الذبذبات.

نوعية وكمية من النسخ يعتمد على قوة المضخة، والتسطيح من المشط والاستقطاب. إذا كان مشط التردد ليست مسطحة بما فيه الكفاية، تحدث تشوهات في نمط ونسخ مختلفة. إذا كانت السلطة مضخة منخفضة جدا سيكون هناك كمية أقل من النسخ، لأن الطاقة لكل سطر واحد في مشط ستنخفض. في حالة الطاقة المنخفضة مضخة ستكون SBS كسب أوسع عرض النطاق الترددي، وبالتالي يقلل الحد الأقصى للوقت التخزين. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت السلطة مضخة منخفضة جدا، وليس هناك مكسب SBS وليس التصفية. كما يمكن أن يرى، الحد الأقصى للوقت التخزين في الشكل 7 هو 60 NSEC. بسبب القيود المفروضة على المعدات، وكان قوة المضخة خلال قياس منخفض جدا. وبالتالي فإن بريلوين مكسب عرض النطاق الترددي لا يمكن تخفيضها إلى الحد الأدنى والحد الأقصى للوقت التخزين محدودة إلى 60 نانو ثانية

الرقم 6. شبه تخزين ضوء كثافة التضمين إشارة 17. ضمن هذا الرقم يمكن أن ينظر إلى نتائج القياس للحصول على إشارة التضمين كثافة مع تسلسل بت 10110101. يتم عرض النسخ التي تم إنشاؤها بواسطة QLS بالإضافة إلى إشارة مرجعية على اليسار (أسود). تم إنشاء مشط التردد المستخدمة مع الفريق العامل وMZM. كان RF مدخلات الطاقة من 20 ديسيبل MZM والتحيز الجهد 3.76 V. ضمن التجربة كان انتاج الطاقة من EDFA لمشط 26 ديسيبل. تم إنشاء إشارة البيانات من قبل الفريق العامل المخصص والمغير أخرى، كذلك. كانت مدخلات الطاقة RF البيانات إلى 24 ديسيبل المغير والتحيز الجهد 1.54 V. وكانت الطاقة الضوئية للإشارة البيانات 6 ديسيبل. كما بريلوين المتوسطة تم استخدام 20 كم من الألياف AllWave. وQLS توليد نسخ مختلفة من الإشارة الأصلية. EVتم استخراج نسخة ريها بشكل منفصل مع MZM يقودها إشارة مستطيلة. كانت مدخلات الطاقة RF 4 ديسيبل وكان الجهد التحيز 2.57 خامسا قياس إشارة البيانات، وكذلك تم نسخ مع الذبذبات مع مدخلات البصرية. تم حفظ البيانات س ص النسخ المستخرجة وتحليلها. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

الرقم 7
الرقم 7. تخزين ضوء أشباه مرحلة التضمين إشارة 21. يظهر خط أسود على الجانب الأيسر نمط البيانات 11001101 الأصلي. الخطوط الملونة تظهر نسخ المستخرجة المختلفة التي يتم إنشاؤها عبر QLS. تم إنشاء مشط التردد المستخدمة مع وظيفة سينك من AWG وMZويعزى م. MZM في 20 ديسيبل RF مدخلات الطاقة والجهد التحيز من 3.76 V. يتم إنشاء إشارة البيانات من الفريق العامل أيضا، ونقلها إلى المجال البصري مع المغير المرحلة مدفوعة مع قوة من 19 ديسيبل RF. كما بريلوين المتوسطة تم استخدام 20 كم من الألياف AllWave. كان انتاج الطاقة من EDFA لمشط 23 ديسيبل. كانت الطاقة الضوئية للإشارة البيانات قبل الألياف 10 ديسيبل. يتم استخراج نسخ المتولدة عبر QLS مع MZM وإشارة مستطيلة من AWG. كانت مدخلات الطاقة RF 4 ديسيبل وكان الجهد التحيز 3.5 V. للكشف عن نسخ مع الذبذبات يتم الجمع بين الإشارة مع مذبذب المحلية للحصول على مرحلة المرجعية، كما هو موضح في الجزء الداخلي. تم قياس إشارة وسجلت مع الذبذبات وتقييمها مع الأصل. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الخطوة الأكثر أهمية أثناء التجربة هو تعديل المشط تردد، أي عرض النطاق الترددي، والتسطيح في موقف يتعلق إشارة البيانات في مجال التردد. وفقا لنظرية أخذ العينات في مجال التردد، وتجنب التشوهات إشارة إذا تم أخذ عينات من عرض النطاق الترددي كاملة من الحزمة الضوئية مع مشط مسطح مثالي. وبالتالي، فإن عرض النطاق الترددي من الحزمة الضوئية يحدد الحد الأدنى من عرض النطاق الترددي للمشط التردد وعرض النطاق الترددي في هذا المشط يجب أن تكون مسطحة قدر الإمكان. وهناك مشط التردد nonideal يؤدي إلى تكاثر غير النظامية مع الطيف البيانات وبالتالي إلى الطيف عينات متفاوتة. وهذا من شأنه زيادة التشوهات بشكل ملحوظ. يحدث نفس التأثير عندما لا تناسب الموقف من الربح المشط والطيف البيانات بشكل صحيح. إذا فقط نصف مكاسب مشط ضمن الطيف البيانات، على سبيل المثال، فإن النتيجة تكون الطيف عينات غير المتكافئة، وسيتم زيادة التشوهات.

الحمار = "jove_content"> الأسلوب نفسه يقتصر بعاملين: طول الحزمة وعرض النطاق الترددي لحفز نثر بريلوين. العرض الكامل الطبيعية في النصف كحد أقصى (FWHM) عرض النطاق الترددي من SBS حوالي 30 ميغاهرتز. في الدليل الموجي الخاصة، مثل الألياف AllWave، ومع القوى مضخة عالية، وعرض النطاق الترددي ويمكن تخفيض وصولا الى 10 ميغاهيرتز. هذه النتائج في وقت التخزين أقصى 100 NSEC. بالإضافة إلى ذلك، وطول حزمة واحدة يقتصر على المسافة بين النسخ. إذا كان من شأنه أن يتجاوز هذه المسافة، سوف تكون مشوهة النسخ. للتغلب على هذا القيد المسافة من الفروع في مشط التردد ويمكن تخفيض، وبالتالي سيتم تعزيز مسافة النسخ في المجال الزمني.

الوقت التخزين الكلي يعتمد بشكل مباشر على مكاسب بريلوين عرض النطاق الترددي. لذلك، عن طريق الحد من عرض النطاق الترددي ويمكن زيادة الوقت التخزين بشكل ملحوظ. ويمكن أن يتم ذلك من خلال تراكب من الربح مع اثنين من الخسائر 17 وكذلك شغناء متعددة نظام المرحلة بريلوين 22. هذه التعديلات هي سهلة التنفيذ لكن تعزيز تعقيد النظام، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعزيز ذلك الوقت التخزين باستخدام حلقة حول النظام. وبالتالي يتم تغذية الحزمة المستخرجة مرة أخرى إلى النظام بعد كل رحلة ذهابا وإيابا.

المزايا البارزة لهذه الطريقة هي الانضباطي، والوقت تخزين عالية، فضلا عن استقلال شكل التشكيل والإعداد بسيطة إلى حد ما. مقارنة طرق تخزين جميع البصرية الأخرى تقتصر على تخزين مرات قليلة فقط بت، مثل النهج ضوء بطء 8، أو أن يكون لها وقت التخزين الثابتة، على سبيل المثال في مصفوفة حلقة.

هي المكونات المطلوبة لQLS المتاحة تجاريا ويمكن دمجها بسهولة. كما بطيئة متوسطة ضوء الألياف انتقال نفسها يمكن استخدامها. لذا عقد الشبكة يمكن أن تكون مجهزة بسهولة مع تقنية QLS. المكون الوحيد الذي يحتاج بالإضافةهو منطق السيطرة المركزية التي تسيطر على أوقات التخزين.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة. المؤلف، توماس شنايدر، هو موظف في شركة Deutsche Telekom AG. المؤلف، شتيفان Preußler، تلقى التمويل الذي تم توفيره من قبل معامل دويتشه تليكوم الابتكار.

Acknowledgments

نحن نعترف بامتنان الدعم المالي من مختبرات دويتشه تليكوم الابتكار.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Laser diode 3S Photonics A1905LMI 2x
Laser Mount Tektronix LDH BFY-B2 2x
Temperature Controller LightWave LDT-5948 2x
Current Controller LightWave LDX-3220 2x
Optical amplifier High-Wave HWT-EDFA-B-30-1-FC/PC
Circulator OFR OCT-3-IR2
Waveform Generator Tektronix AWG7102
Fiber 20 km OFS AllWave-ZWP G652C-D
Polarization Controller Thorlabs Fiber Pol. Contr. IPC030 2x
Modulator Avanex IM-10-P Phase
Modulator Avanex SD20 Amplitude, extract
Modulator Avanex PowerBit F-10 Amplitude, data
Modulator Covega Mach10 Amplitude, comb
Optical Spectrum Analyzer Yokogawa AQ6370C
Oscilloscope Agilent DCA-J 86100C
Measurement Module Agilent 86106B
Fiber Laser Koheras Adjustik
Coupler Newport F-CPL-L22151-P Ratio: 90/10
Coupler Newport F-CPL-L12155-P Ratio: 50/50
Power supply Zentro-Elektrik LD 2x15/1 GB
Electrical amplifier SHF 826H
Supply port SHF B826
Electrical amplifier Amplifier Research 10W1000
Photodiode Newport D-8ir
Electrical spectrum analyzer HP 8563E

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Spring, J., Tucker, R. S. Photonic 2 x 2 packet switch with input buffers. Electron. Lett. 29 (3), 284-285 (1993).
  2. Krauss, T. F. Why do we need slow light. Nat. Photonics. 2, 448-450 (2008).
  3. Hau, L. V., Harris, S. E., Dutton, Z., Behroozi, C. H. Light speed reduction to 17 meters per second in an ultracold atomic gas. Nature. 397, 594-598 (1999).
  4. Chang-Hasnian, C. J., Ku, P. C., Kim, J., Chuang, S. L. Variable optical buffer using slow light in semiconductor nanostructures. Proc. IEEE. 91 (11), 1897-1810 (2003).
  5. Gersen, H., Karle, T. J., et al. Real-space observation of ultraslow light in Photonic Crystal Waveguides. Phys. Rev. Lett. 94 (7), 073903-073907 (2005).
  6. Thévenaz, L. Slow and fast light in optical fibres. Nature Photon. 2, 472-481 (2008).
  7. Uskov, A. V., Sedgwick, F. G., Chang-Hasnian, C. J. Delay Limit of Slow Light in Semiconductor Optical Amplifiers. IEEE Photon. Technol. Lett. 18 (6), 731-733 (2006).
  8. Schneider, T. Time Delay Limits of stimulated-Brillouin-scattering-based slow light systems. Opt. Lett. 33 (13), 1398-1400 (2008).
  9. Sharping, J., Okawachi, Y., van Howe, J., Xu, C., Wang, Y., Willner, A., Gaeta, A. All-optical, wavelength and bandwidth preserving, pulse delay based on parametric wavelength conversion and dispersion. Opt. Express. 13 (20), 7872-7877 (2005).
  10. Okawachi, Y., Foster, M., Chen, X., Turner-Foster, A., Salem, R., Lipson, M., Xu, C., Gaeta, A. Large tunable delays using parametric mixing and phase conjugation in Si nanowaveguides. Opt. Express. 16 (14), 10349-10357 (2008).
  11. Kash, M. M., et al. Ultraslow group velocity and enhanced nonlinear optical effects in a coherently driven hot atomic gas. Phys. Rev. Lett. 82 (26), 5229-5232 (1999).
  12. Turukhin, A. V., et al. Observation of ultraslow and stored light pulses in a solid. Phys. Rev. Lett. 88 (2), 023602-023605 (2001).
  13. Fleischhauer, M., Yelin, S. F., Lukin, M. D. How to trap photons? Storing single-photon quantum states in collective atomic excitations. Opt. Commun. 179 (1-6), 395-410 (2000).
  14. Zhu, Z., Gauthier, D. J., Boyd, R. W. Stored Light in an Optical Fiber via Stimulated Brillouin Scattering. Science. 318 (5857), 1748-1750 (2007).
  15. Preußler, S., Jamshidi, K., Wiatrek, A., Henker, R., Bunge, C. A., Schneider, T. Quasi-Light-Storage based on time-frequency coherence. Opt. Express. 17 (18), 15790-15798 (2009).
  16. Jamshidi, K., Preußler, S., Wiatrek, A., Schneider, T. A review to the all optical Quasi Light Storage. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. Special Issue: Nonlinear Optical Signal Processing. 18 (2), 884-890 (2012).
  17. Preußler, S., Jamshidi, K., Schneider, T. Quasi-Light-Storage Enhancement by Reducing the Brillouin Gain Bandwidth. Appl. Opt. 50 (22), 4252-4256 (2011).
  18. Schneider, T., Jamshidi, K., Preußler, S. Quasi-Light Storage: A Method for the Tunable Storage of Optical Packets With a Potential Delay-Bandwidth Product of Several Thousand. Bits, J. Lightwave Technol. 28 (17), 2586-2592 (2010).
  19. Boyd, R. Nonlinear Optics. , Academic Press. (2003).
  20. Yeniay, A., Delavaux, J., Toulouse, J. Spontaneous and Stimulated Brillouin Scattering Gain Spectra in Optical Fibers. J. Lightwave Technol. 20 (8), 1425-1432 (2002).
  21. Preußler, S., Schneider, T. All optical storage of phase-shift-keyed data packets. Opt. Express. 20 (16), 18224-18229 (2012).
  22. Preußler, S., Schneider, T. Bandwidth reduction in a multistage Brillouin system. Opt. Lett. 37 (19), 4122-4124 (2012).
  23. Preußler, S., Jamshidi, K., Wiatrek, A., Schneider, T. Einfache variable, optische Datenspeicherung bis zu 800 ns. Proceedings Photonische Netze. (ITG-FB 228), P8. , (2011).

Tags

الفيزياء، العدد 84، والاتصالات البصرية، والبصرية الخفيفة التخزين، حفز نثر بريلوين، معالجة الإشارات الضوئية، حزم البيانات البصرية، والاتصالات السلكية واللاسلكية
التخزين شبه ضوء لحزم البيانات البصرية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schneider, T., Preußler, S.… More

Schneider, T., Preußler, S. Quasi-light Storage for Optical Data Packets. J. Vis. Exp. (84), e50468, doi:10.3791/50468 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter