Name: 광학 데이터 패킷을 준 광 저장 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 45 s
Description: 학습하세요 시간-주파수 일관성을 이용한 광 데이터 패킷 저장 및 지연 방법을. 양자 광 저장 시스템에서 자극 브릴루인 산란을 활용하여 수천 비트를 동시에 저장할 수 있습니다.

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우리는 기꺼이 도이치 텔레콤 (Deutsche Telekom) 혁신 연구소의 재정 지원을 인정합니다.

<html> 1. 시스템 준비 (그림 4) <ol><li> 특정 마운트에있는 레이저 다이오드 LD1 및 LD2를 삽입하고 현재 (LDC) 및 온도 컨트롤러 (TEC)를 연결합니다. 에있는 장치의 전원을 켜고 광 스펙트럼 분석기와 레이저 다이오드의 기능을 확인합니다. 보통, 1,550 nm의 주위에 통신 파장이 사용됩니다. </li><li> 그림 4의 설정에 따라 변조기 (IM / PM과 MZM1)에 레이저 다이오드를 연결합니다. 광 커넥터 커플 링 깨끗한 표면을 보장하기 위해, 사용 전에 청소해야합니다. 변조기에 추가적인 전기 증폭기와 파형 발생기 (AWG)로부터 전력 공급 장치 (미도시)와 신호를 연결한다. 변조기에서 최대 광학 및 전기 입력 전원이 초과되지 않았는지 확인합니다. 모든 변조기는 편광 컨트롤러가 장착되어 있습니다. </li></ol>/ files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg &quot;SRC =&quot;/ files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg &quot;/&gt; 그림 4. 강도 및 위상 변조 신호의 저장이 가능함으로써 QLS의 실험 설정. 블루 라벨 섹션은 위상 변조 신호의 검출에 대해서만 필요하다. QLS 프로세스는 광섬유에서 발생한다. 노란색 표시 부분은 주파수 빗의 헤테로 다인 검출을 정의합니다. TEC : 온도 제어기, LDC : 레이저 다이오드 전류원, LD : 레이저 다이오드, IM : 강도 변조기, PM : 위상 변조기, PC : 편광 제어기, AWG : 임의 파형 발생기, MZM : 마하 젠더 변조기, EDFA : 에르븀 첨가 광섬유 앰프, C : 큐레이터, 소호 : 국부 발진기, OSCI : 오실로스코프, OSA : 광 스펙트럼 분석기, PD : 포토 다이오드, ESA : 전기, 스펙트럼 분석기. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <ol시작 = &quot;3&quot;&gt; <li> 데이터 신호를위한 변조기와 광섬유를 연결한다. 위상 변조 신호의 경우는 위상 변조 (PM)로 가지고 있으며, 강도 변조 신호 강도 변조기 (IM)를 참조하십시오. 일반적으로, 실험에 대한 데이터 레이트는 Gbps의 범위에있다. 섬유의 다른 측면은 서큘 레이터 (C)의 포트 (2)와 연결된다. 실험에 사용 된 AllWave 섬유는 다음과 같은 사양이 : L을 = ≈ 9.1 dBm의 일 20km, Δ SBS = 10.2 MHz의 F, SBS F = 10.852 GHz의, P. </li><li> 광 증폭기 (EDFA)와 주파수 빗 세대 (MZM1)의 진폭 변조기를 연결합니다. 콤은 데이터 신호의 대역폭을 커버한다. EDFA의 출력이 서큘 레이터 포트 (1)에 접속된다. </li><li> 위상 변조 된 신호의 검출을 위해, 레퍼런스 소스가 필요하다. 함께 50 / 50 커플러 서큘 레이터의 출력 3 국부 발진기 (LO)를 연결합니다. INT에 대한<html> ensity가 신호를 변조,이 부분은 필요하지 않습니다. LO로서 파이버 레이저 (Koheras)이 사용된다. </li><li> 위상 변조 신호의 경우 : (50 / 50) 커플러의 출력과 지연 복사본을 추출하기위한 세 번째 변조기 (MZM2)를 연결합니다. 강도 변조 된 신호의 경우, 서큘 레이터의 3 번 포트에 직접 MZM2를 연결합니다. 추출 파형 발생기의 CH1 Mkr1 출력 포트로부터 바이어스 전압 (미도시)와 사각형 신호 변조기를 공급한다. 따라서, 원래의 데이터 신호뿐만 아니라 추출 직사각형 신호가 동기화된다. </li><li> 탐지 및 분석을 위해 : MZM2 후 (90 / 10) 커플러를 연결합니다. 오실로스코프는 커플러의 90 % 포트와 접속되고, 10 %의 부분은 광 스펙트럼 분석기로 연결된다. </li><li> 데이터 패킷, 주파수 빗 직사각형 신호에 필요한 신호를 가진 파형 발생기를 프로그램. 주파수 빗는 주기적 SINC 기능에 의해 발생된다. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. 측정 <ol><li> 파형 발생기 (AWG)의 데이터 신호의 출력을 켭니다. 전원 공급 장치에서 변조 (IM / PM)에 대한 편견을 변경하고 오실로스코프의 신호 품질을 제어 할 수 있습니다. 최고의 품질을 조정 한 후 파형 발생기의 전원의 출력을 켭니다. 변조기는 선형 동작 점을 중심으로 설정해야합니다. 대표적인 값은 결과 섹션에서 찾을 수 있습니다. </li><li> 헤테로 다인 탐지 주파수 빗의 품질을 조정합니다. 비교적 양질 주파수 빗위한 예가도 5에 도시된다. 주파수 빗 등의 모든 주파수 성분이 동일한 강도를 갖고 시간의 경과에 안정뿐만 아니라 전체 스펙트럼을 커버하기에 충분히 넓은, 평평 할 필요가있다. 또한, 빗살의 가장자리는 예 측에 낮은 강도를 가진 명백한 주파수 성분이없는 가파른이어야한다. </li><li> 헤테로 다인 빗 검출 I : 50 / 50 공동와 MZM1의 출력을 연결합니다upler. 커플러의 다른 포트는 국부 발진기와 같은 광섬유 레이저 (Koheras)와 연결된다. </li><li> 헤테로 빗 검출 II는 : 인해 광 다이오드와 전기적 스펙트럼 분석기의 제한된 대역폭으로, 제 커플러 출력은 약 8로 로컬 오실레이터 신호 사이의 거리를 설정하기 위해 광 스펙트럼 분석기에 연결되어야 레이저의 온도를 변화시킴으로써 기가 헤르쯔. </li><li> 헤테로 빗 검출 III : 조정후 광 스펙트럼 분석기를 제거하고 (50 / 50) 커플러의 출력에 포토 다이오드와 전기적 스펙트럼 분석기를 연결한다. 편평한 주파수 빗 달성 빗 변조기의 바이어스 전압을 조정한다. 종료 후 광 증폭기 (EDFA)에 다시 변조기의 출력을 연결한다. </li><li> 연속파 신호와 브릴 루앙 시프트 대하여 두 레이저 다이오드 (IM / PM 및 MZM1) 사이의 거리를 조정한다. 따라서, 파형 발생기의 출력이 TU 것을 확실오프 rned. </li><li> 광 증폭기의 전원을 켭니다. 광 스펙트럼 분석기의 모양과 유도 브릴 루앙 산란의 임계치 이하의 값으로 EDFA의 출력 전력을 설정합니다. </li><li> 이제 펌프 (MZM1)의 이득 영역에 데이터 신호 (IM / PM)를 생성하는 레이저 다이오드의 파장을 이동. 파장이 정확한 경우에 신호가 증폭 될 것이다. </li><li> 최적화를위한 데이터 신호의 편광에 따라서 최대 강도를 변경. </li><li> 파형 발생기의 두 출력 (데이터 신호와 빗)를 켭니다. EDFA의 출력 전력을 증가시킨다. 이제 주파수 빗 스펙트럼 중 등거리 구성 요소를 추출합니다. 오실로스코프는 QLS에 의해 생성 된 다른 사본을 표시해야합니다. 왜곡 감소를위한 약간의 데이터 신호의 파장이 시프트하고 편광 변경. </li><li> 복사본 중 하나를 추출하는 파형 발생기 또는 외부 소스의 마커 신호들 중 하나를 사용그 직사각형 펄스를 생성 할 수 있습니다. 패킷의 길이의 직사각형 펄스를 설정합니다. </li><li> MZM2에 대한 편견을 켜고 추출 된 신호가 극대화되고, 다른 모든 복사본을 억제하는 동작 점으로 변경합니다. 지금 저장 패턴의 원하는 버전 직사각형 펄스를 교대. </li><li> 저장된 데이터 패턴은 오실로스코프로 저장 및 소프트웨어, 예를 들어 원점 평가할 수있다. </li><li> 강도의 측정을 전환하고 변조 된 신호를 위상 위해서는, 데이터 신호의 변조는 위상 변조 된 신호 대 PM에 강도 변조 된 신호를 IM에서 변경 될 필요가있다. 게다가, 상기 위상 변조 신호에 대한 기준 소스로서 국부 발진기는도 4에 따른 설정을 추가 할 필요가있다. </li></ol><img alt="그림 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" src=&quot;/ files/ftp_upload/50468/50468fig5.jpg&quot;/&gt; 그림 5. 13 가지와 주파수 빗 거의 평면. 빗는 헤테로 다인 검출을 통해 검출되었다. 검출을위한 로컬 발진기 광학 신호를 3dB 커플러를 통해 결합하고, 포토 다이오드로 검출. 주파수 빗는 전기 스펙트럼 분석기로 측정하고 기록 하였다. 국부 발진기의 출력 전력은 10 dBm의 및 13 dBm의 빗의 광 전력이었다. 로컬 발진기 광학 빗 간의 거리가 9.8 기가 헤르쯔이었다. 더 나은 개요를 주파수 축 주위 193.5 테라 헤르츠 (1,550 NM)이었다 빗의 중심 주파수로 정규화됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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</ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다. 저자는 토마스 슈나이더, 도이치 텔레콤 AG의 직원입니다. 저자 스테판 Preußler는 도이치 텔레콤 (Deutsche Telekom) 혁신 연구소가 제공 한 자금을 받았다.

실험 중 가장 중요한 단계는 주파수 영역 데이터 신호에 대하여 대역폭의 평탄도 및 위치, 즉 주파수 빗의 조정이다. 광 패킷의 전체 대역폭이 이상적 평면 빗으로 샘플링되는 경우에 주파수 영역에서의 샘플링 정리에 따르면, 신호 왜곡을 피할 수있다. 따라서, 광 패킷의 대역폭은 주파수 빗의 최소 대역폭을 정의하고 이러한 대역폭에 빗 가능한 평탄하게 갖는다. 비 이상적인 주파수 빗 고르지 샘플 스펙트럼에 따라서 데이터의 스펙트럼과 함께 불규칙한 증가로 이어질 것입니다. 이것은 상당히 왜곡을 증가시킬 것입니다. 이득 빗의 위치와 데이터의 스펙트럼이 제대로 맞지 않을 경우 동일한 효과가 발생한다. 이득 빗의 절반은 데이터 스펙트럼 내에있는 경우, 예를 들어, 결과는 불균일 샘플링 스펙트럼 것 및 왜곡은 증가 될 것이다. <p cl패킷 길이 및 유도 브릴 루앙 산란 대역폭 : 아스 = &quot;jove_content&quot;&gt; 방법 자체는 두 가지 요인에 의해 제한된다. 반 최대 SBS의 (FWHM) 대역...

전용 광 섬유 전세계 송신 오늘날의 데이터 트래픽에 필요한 용량을 제공 이후 통신 네트워크에서의 데이터 전송은, 광학적이다. 그러나, 네트워크의 모든 노드에서 광 신호를 처리하기 위해 전기 도메인으로 전송 될 수있다. 처리 한 후 신호는 추가 전송을위한 광 도메인으로 다시 변환됩니다. 도메인 사이에이 두 번 전송 시간과 전력 소모를 모두입니다. 데이터의 전 광학적 처리를 사용하기 위해, 중간 저장의 문제가 해결되어야한다. 따라서, 광 신호의 저장 또는 버퍼링 방법이 많이 제안되었다. 간단한 방법이 상이한 길이와 도파로의 행렬로 신호를 전송하는 것이다. 그러나, 이들 행렬들은 부피와 그것이 도파로 길이에 의해 사전 정의되기 때문에 보관 시간이 조정될 수 없다. &quot;느린 빛&quot;방법은 tunab에 의존광 신호 펄스 (2)의 전파 속도를 느리게하기 위해 매체의 군 굴절률 르 변화. 여러 개의 물리적 효과 및 물질 시스템은이 목적 3-6에 사용될 수있다. 그러나 이러한 방법으로 신호가 지금까지 광 네트워크 노드 7,8 충분하지 않습니다 단지 몇 비트 길이에 의해 느려질 수 있습니다. 또 다른 방법은 가변 지연의 생성에 파장 변환 및 분산을 사용한다. 이에 의해, 입력 신호의 중심 파장은 비선형 광학 변환에 의해 이동된다. 그 후, 신호는 고도로 분산 섬유에 공급된다. 분산 섬유 군속도의 차이는 섬유 파장 시프트 및 그룹 - 속도 분산 (GVD)의 곱에 비례 지연에 이르게한다. 두 번째 변환으로 파장은 원래 값으로 다시 이동한다. 4 광파 혼합이나 자기 위상 MO 같은 파장 시프트 기법dulation가 사용될 수있다. 2400 비트에 대응하는 가변 지연의 243 나노초까지 변환 및 분산 방법 보관소 타임이 10을보고 하였다. 그러나, 일반적으로 파장 변환 및 분산 방법은 큰 파장 시프트 및 / 또는 큰 GVD 제조 특별한 성분 및 셋업을 필요로한다. 또한, 그들은 가장 복잡하고 전력 소모가 지연 방법 2 중입니다. 다른 방법은 재료 시스템의 여기에 광 신호를 저장합니다. 프로브 빔은 다음 정보를 읽는 데에 사용됩니다. 그들은 낮은 또는 초고 온도가 11을 필요로 통신 대역폭에서 작동하지 않습니다, 또는 오히려 복잡한 설정과 높은 전력 12-14을 필요로하기 때문에 일반적으로 이러한 시스템은 통신의 영역에서 사용할 수 없습니다. 여기에서 우리는 신호 (시간 - 주파수 간섭)의 기본 속성은 광학 데이터 패킷의 저장을 위해 이용 될 수있는 방법을 보여줍니다. 사인파전자 재료 시스템의 어떤 여자가 사용되지 않습니다, 우리는 방법을 준 광 스토리지 (QLS) 15 ~ 17이라고했다. QLS는 변조, 데이터 포맷 및 패킷의 데이터 레이트와 독립적이며 수천 비트에 광 패킷을 저장할 수있다 (18)의 길이. 기본적인 아이디어는 그림 1에서 볼 수있는, 여기에 직사각형 모양의 펄스가 표시됩니다. 그러나,이 방법은 모든 펄스 모양과 펄스의 패킷에 대한 작동합니다. 유일한 제한 신호 기간 한정되어야한다는 것이다. <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1.jpg" /> 강도 변조 신호 (23)에 대한도 1. 시간 - 주파수 간섭이. 시간 영역에서 하나의 사각형 신호 (a)는 주파수 도마에서 SINC-함수로 표현된다(나). 이 광학 장비와 필드를 측정 할 수 없기 때문에 여기에 정규화 강도, 표시됩니다. 직사각형 신호들의 시퀀스에 대한 시간 도메인 표현 (c)에 도시된다. 이 시퀀스는 여전히 같은 스펙트럼 형태를 가지고 있습니다. 그러나, 그것은 SINC 봉투 (D)에서 같은 거리에 하나의 주파수로 구성되어 있습니다. 시간 축이 각각 첫 번째 제로 크로싱에 반 단일 신호의 시간 및 주파수 축으로 정상화됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 시간 영역 (그림 1a)의 직사각형 펄스는 봉투에서 모든 주파수가 존재하는 &quot;공동 cardinalis&quot;또는 SINC 기능 죄 (PX) / PX 모양의 스펙트럼 (그림 1b)를 가지고 있습니다. 시간 영역 (그림 1C)의 직사각형 펄스의 기차는 여전히 SI가NC 함수 대역폭 Δ f를 가진 스펙트럼 (도 1D)을 형성. 그러나 때문에주기에, 모든 주파수는 더 이상 존재하지 않습니다. 대신, 스펙트럼은 등거리 주파수 구성되며 주파수 간격의 역수 펄스 Δ T = 1 / Δ의 V 사이의 시간 간격을 정의한다. QLS의 기본적인 아이디어는 단순히 입력 패킷의 스펙트럼 중 등거리 주파수를 추출하는 지금이다. 인해 시간 - 주파수 간섭에 이것은 시간 영역에서의 패킷의 카피 초래한다. 원하는 지연 사본은 시간 도메인 스위치에 의해 추출 될 수있다. 우리 실험의 원리는도 2에 도시된다. 기간 한정 입력 신호는 주파수 영역에서 주파수 빗으로 곱해진다. 곱셈 유도 브릴 루앙 산란 (SBS)의 비선형 효과가 사용됩니다. 결과 번째에 입력 신호의 등거리 사본 아르E 시간 도메인. 신호들 중 하나가 직사각형 함수에 의해 구동 스위치로 추출 하였다. 따라서, 원칙적으로 상기 메모리의 출력에 입력 펄스의 왜곡이없는 사본은 예상 될 수있다. <img alt="그림 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2.jpg" /> 도 2. 의약 광 스토리지 (15)의 기본적인 아이디어. 시간 제한된 입력 신호 (a)가 X.로 표시되는 주파수 영역에서 주파수 빗 (b)에 곱하는 이는 다양한 복사본에 이르게 시간 영역의 신호 (c). 생성 된 펄스열로부터 복사 (d) 중 하나가 사각형 판독 신호 (e)에 의해 시간 영역의 스위치로 추출 하였다. 스위치는 변조 될 수 있습니다. 결과는 광 신호의 저장이다. 성ORAGE 시간은 빗 라인과 판독 신호 사이의 주파수 간격에 의해 정의된다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> SBS 자체는 낮은 힘에 표준 단일 모드 광섬유 (SSMF)에서 발생할 수있는 비선형 효과입니다. 이것에 의해, 신호는 카운터 전파 펌프 파에 의해 생성 된 광학 밀도 변화와 상호 작용한다. 신호 파형은 주파수 다운 시프트되는 경우, 이득 영역은 신호가 증폭 될 내에 형성된다. 이 시프트 업이면 신호는 해당 손실 영역에서 감쇠 될 것이다. 펌프 및 신호 사이의 주파수 시프트는 재료 특성에 따라 음향 파에 의해 정의된다. 제시된 응용에 대한 SBS의 가장 큰 장점은 이득 영역의 좁은 대역폭 Δ 에프 SBS이다. 따라서, 실질적으로 SBS는 좁은 선폭 광학 필터를 형성한다. T의 협 대역그 영역이 광섬유의 유효 길이 및 영역뿐만 아니라 사용 된 펌프 전력 (19)에 따라 달라 붙어. SSMF에서 SBS 이득의 절반 최대 (FWHM) 대역폭의 자연 전체 폭은 약 30 메가 헤르츠이다. 그러한 AllWave 섬유, 및 높은 펌프 전력과 같은 특수 도파로에서, 대역폭은 10 MHz의 20까지 감소 될 수있다. 때문에 필터의 대역폭을 다른 복사본은 봉투로 덮여있다. 따라서 QLS의 최대 축적 시간은 반비례 SBS 대역폭에 의존한다. 10 MHz의 대역폭은 100 나노초의 최대 저장 시간이 될 것입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 이것은 많은 이점을 제공하므로 매우 높은 비트 레이트 전송을위한 정보는 대신 진폭의 반송파의 위상으로 부호화되어야한다. 따라서, 펄스는 반대로, 이러한 광 네트워크에서 신호는 일정한 진폭이 있습니다. &lt;강한&gt; 그림 3은 시간 (왼쪽)과 주파수 영역 (오른쪽)에 같은 위상 변조 신호를 보여줍니다. 이러한 스펙트럼은 진폭 변조 된 신호 (21)와 동일한 방식으로 샘플링 할 수있다. 사실 강도 및 위상 변조 신호를위한 직사각형 함수의 스펙트럼에 의한 스펙트럼을 제한 전송하도록 필터링된다. <img alt="그림 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3.jpg" /> 위상 변조 (21)을위한도 3. 시간 - 주파수 간섭. 위상 변조 신호에서 반송파의 위상은 전송되어야하는 신호에 의해 변경된다. 각 기호는 1 비트 구성되어있는 경우, 단계는 예를 들어, 0과 π 사이에 변경됩니다. 도면의 왼쪽 키와 같은 이진 위상 시프트에 대한 결과의 시간 영역 표현을 도시(BPSK) 신호. 얻어진 주파수 영역의 신호는 우측에 도시되어있다. 도 1과 비교하여 그 위상 변조 신호의 스펙트럼이 질적으로 강도 변조 신호와 동일 함을 알 수있다. 따라서, QLS은 동일한 방식으로 적용될 수있다.

<table><tbody><tr><td>레이저 다이오드</td><td>3S Photonics</td><td>A1905LMI</td><td>2x</td></tr><tr><td>레이저 마운트</td><td>Tektronix</td><td>LDH BFY-B2</td><td>2x</td></tr><tr><td>온도 컨트롤러</td><td>LightWave</td><td>LDT-5948</td><td>2x</td></tr><tr><td>전류 컨트롤러</td><td>LightWave</td><td>LDX-3220</td><td>2x</td></tr><tr><td>광 증폭기</td><td>High-Wave</td><td>HWT-EDFA-B-30-1-FC/PC</td><td></td></tr><tr><td>순환기</td><td>OFR</td><td>OCT-3-IR2</td><td></td></tr><tr><td>파형 발생기</td><td>Tektronix</td><td>AWG7102</td><td></td></tr><tr><td>Fiber 20 km</td><td>OFS</td><td>AllWave-ZWP G652C-D</td><td></td></tr><tr><td>편광 컨트롤러</td><td>Thorlabs</td><td>Fiber Pol. Contr. IPC030</td><td>2x</td></tr><tr><td>변조기</td><td>Avanex</td><td>IM-10-P</td><td>위상</td></tr><tr><td>변조기</td><td>Avanex</td><td>SD20</td><td>진폭, 추출</td></tr><tr><td>변조기</td><td>Avanex</td><td>PowerBit F-10</td><td>진폭, 데이터</td></tr><tr><td>변조기</td><td>Covega</td><td>Mach10</td><td>진폭, 빗</td></tr><tr><td>광학 스펙트럼 분석기</td><td>요코가와</td><td>AQ6370C</td><td></td></tr><tr><td>오실로스코프</td><td>애질런트</td><td>DCA-J 86100C</td><td></td></tr><tr><td>측정 모듈</td><td>애질런트</td><td>86106B</td><td></td></tr><tr><td>파이버 레이저</td><td>Koheras</td><td>Adjustik</td><td></td></tr><tr><td>커플러</td><td>Newport</td><td>F-CPL-L22151-P</td><td>비율: 90/10</td></tr><tr><td>커플러</td><td>Newport</td><td>F-CPL-L12155-P</td><td>비율: 50/50</td></tr><tr><td>전원 공급 장치</td><td>Zentro-Elektrik</td><td>LD 2x15/1 GB</td><td></td></tr><tr><td>전기 증폭기</td><td>SHF</td><td>826H</td><td></td></tr><tr><td>공급 포트</td><td>SHF</td><td>B826</td><td></td></tr><tr><td>전기 증폭기</td><td>증폭기 연구</td><td>10W1000</td><td></td></tr><tr><td>포토다이오드</td><td>Newport</td><td>D-8ir</td><td></td></tr><tr><td>전기 스펙트럼 분석기</td><td>HP</td><td>8563E</td><td></td></tr></tbody></table>

광학 데이터 패킷을 준 광 저장

Quasi-light Storage for Optical Data Packets

오늘날의 통신은 세계의 광섬유 네트워크에서 정보를 전송하는 광 패킷에 근거한다. 지금, 신호의 처리는 전기 도메인에서 수행된다. 광학 영역에서 직접 스토리지 따라서, 속도 증가 및 가능 통신의 에너지 소비를 줄이고, 확대 각 네트워크 노드에서 광학 도메인에 전기적으로 패킷의 전송을 방지하고있다. 그러나 빛이 진공에서 빛의 속도로 전파 광자로 구성되어 있습니다. 따라서, 빛의 저장은 큰 도전이다. 빛의 속도를 느리게하는, 또는 그것의 음원 정보 매체에 저장하는 몇 가지 방법이 존재한다. 그러나, 이러한 방법은 통신 네트워크에서 사용되는 광학 데이터 패킷의 저장을 위해 사용될 수 없다. 여기에서 우리는뿐만 아니라 광 패킷에 따라서 모든 신호에 대해 보유하고 시간 주파수 간섭은, 광 메모리를 구축하기 위해 악용 할 수있는 방법을 보여줍니다. 우리는 줘야 해L 검토 내용과 예제를 통해 배경과 쇼, 어떻게 주파수 빗 메모리를 들어 광 패킷의 복사에 사용할 수 있습니다. 이러한 시간 도메인 복사본 중 하나는 다음 시간 도메인 스위치에 의해 상기 메모리로부터 추출된다. 우리는 강도뿐만 아니라 위상 변조 신호에 대해이 방법을 보여줍니다.

측정 된 1 Gbps 인 데이터 레이트와 10110101 강도 변조 된 데이터 패턴을 사용 하였다. 그림 6의 검은 선은 원래의 신호를 나타내고 색깔의 라인은, QLS 달성 다른 저장 시간을 나타냅니다. 참조는 출력에서​​ QLS 및 비활성화 스위치 않고 측정된다. 이상적인 조건 저장 배에서 최대 100 나노초는 달성 할 수있다. 다시 1 Gbps 인 데이터 레이트와 위상 변조 신호의 저장된 11001101 데이터 패턴에 대한 결과는 왼쪽 (블랙)의 기준 신호로,도 7에서 알 수와 SBS의 다른 추출 사본 근거 QLS . 원래 신호의 저장 버전은 거의 왜곡 무료입니다. 이는 패킷 내의 비트의 진폭의 단지 작은 변화뿐만 아니라, 단지 약간의 펄스 폭이 넓어이 있다는 것을 의미한다. 왜곡 측정은 각 패킷에 대한 질적를 행한다오실로스코프와 함께 특정 값을 측정. 사본의 품질과 양을 펌프 파워, 빗의 평탄성 및 편광에 의존...

문서는 임의의 변조, 파장, 및 데이터 레이트와 광 데이터 패킷을 저장하는 절차를 설명한다. 이러한 패킷은 현대 통신의 기초가된다.

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing ...

본 절차의 전반적인 목표는 시간-주파수 결맞음(time frequency coherence)을 활용하여 광 데이터 패킷에 인코딩된 정보를 저장하고 지연시키는 것입니다. 이는 먼저 단일 패킷을 위한 양자 빛 저장(Quantum Light Storage, QLS) 시스템에 광 데이터 패킷을 주입함으로써 달성됩니다. 스펙트럼 표현은 연속적이므로, 스펙트럼의 인접한 두 주파수 사이의 차이는 0이 됩니다.두 번째 단계는 자극 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering)을 통해 QLS 시스템 내부의 주파수 빗(frequency comb)으로 스펙트럼을 곱하는 것입니다. 주파수 영역에서의 이러한 곱셈은 패킷 스펙트럼에서 동일한 간격의 단일 주파수들을 추출하는 것에 해당합니다. 주파수 영역에서의 곱셈은 시간 영역에서 펄스와의 컨볼루션(convolution)과 동일합니다.그 결과 원래 신호의 복제본들이 연속적으로 생성됩니다. 마지막 단계는 직사각형 판독 신호를 통해 이러한 복제본 중 하나를 추출하는 것입니다. 지연된 데이터 신호가 QLS 시스템의 출력단에 나타납니다.최종적으로, 오실로스코프를 사용하여 광 데이터 신호의 지연을 보여주고 측정합니다. 단 하나의 비트만 저장할 수 있는 저속 광(slow light)과 같은 다른 기술과 비교했을 때, 이 방법의 주요 장점은 준광 저장(quasi light storage)을 통해 수천 비트를 지연시키고 저장할 수 있다는 점입니다. 일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 사람들은 모든 이에게 보편적인 지식은 아닌 시간-주파수 코히어런스(time frequency coherence)를 사용하기 때문에 어려움을 겪을 수 있습니다.VDI 방법은 진폭 변조 신호의 저장에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다. 또한 위상 및 진폭 변조의 조합을 사용하는 고차 변조 형식의 저장에도 적용할 수 있습니다. 실험은 랙에 보조 장비가 장착된 광학 벤치에서 진행됩니다.벤치 설정은 이 다이어그램에 나와 있습니다. 실험 내의 빛은 두 가지 주요 경로를 따릅니다. 변조기를 광섬유에 연결하고 광섬유의 다른 쪽 끝을 서큘레이터의 2번 포트에 연결하며, 변조기를 서큘레이터의 2번 포트에 연결하십시오.두 번째 경로는 주파수 콤 생성을 위한 것입니다. 마찬가지로 레이저 다이오드를 장착하고, 편광 컨트롤러가 포함된 위상 변조기에 연결하십시오. 그 지점에서부터 파이버를 연결하십시오.광증폭기로 이동하여, 해당 출력단을 서큘레이터의 1번 포트에 연결하고, 각 레이저 다이오드를 온도 및 전류 컨트롤러에 연결하십시오. 또한, 전기 증폭기를 거친 파형 발생기의 신호를 각 변조기로 입력하십시오. 위상 변조 신호를 검출하려면 서큘레이터 이후에 추가 구성 요소를 배치하십시오.서큘레이터의 출력을 50 50 커플러에 연결하십시오. 그 다음, 로컬 발진기를 커플러에 연결하십시오. 이후 지연 복사본 추출을 위한 세 번째 변조기를 50 50 커플러의 출력단에 연결하십시오.다음으로, 변조기 출력단에 90:10 커플러를 연결합니다. 설정을 완료하려면 변조기에 바이어스 전압을 인가하고 이를 사각형 신호와 동기화하십시오. 파형 발생기의 출력 포트로부터 커플러의 90% 포트에는 오실로스코프를, 10% 포트에는 광 스펙트럼 분석기를 연결합니다.데이터 패킷, 주파수 콤 및 리트리벌 신호를 위한 파형 발생기입니다. 시스템 준비가 완료되고 다이오드 레이저가 작동하면, 데이터 신호의 출력을 켜서 측정을 시작하십시오.파형 발생기에서, 오실로스코프에 양질의 신호가 나타나도록 전원 공급 장치의 변조기 바이어스를 조정하십시오. 파형 발생기를 끕니다. 다음으로, 헤테로다인 검출법을 사용하여 주파수 빗의 품질을 조정하며, 빗 변조기의 출력을 광 증폭기에서 분리하여 50 50 커플러에 입력하십시오.다른 입력단에 국소 발진기로서 파이버 레이저를 연결하고, 신호와 발진기 사이의 주파수 차이를 약 8 GHz로 설정하십시오. 이 작업이 완료되면, 커플러의 출력단을 포토다이오드와 전기 스펙트럼 분석기에 연결하십시오. 다시 콤 변조기로 돌아가 인가된 바이어스를 조정하십시오.평탄한 주파수 콤(frequency comb)이 얻어질 때까지 바이어스를 변경합니다. 고품질의 콤이 형성되면, 콤 변조기의 출력을 광 증폭기에 다시 연결합니다. 파형 발생기가 꺼져 있는지 확인하고, 두 레이저 다이오드 사이의 주파수 차이를 브리안 벽 이동(Bria wall shift) 값으로 조정합니다.광증폭기를 켜고 광스펙트럼 분석기를 사용하여 출력을 유도 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering) 임계값 아래의 값으로 설정하십시오. 이제 데이터 레이저 DDE의 파장을 공동 변조기(co modulator)의 이득 영역으로 이동시키십시오. 신호가 증폭되었는지 확인하십시오.데이터 신호의 강도를 최대화하기 위해 데이터 변조기의 편광을 조정하십시오. 파형 발생기의 데이터 및 콤(comb) 출력단을 모두 켜고 광증폭기의 출력 전력을 높이십시오. 오실로스코프에 준-광 저장(quasi light storage) 시스템에 의해 생성된 서로 다른 복제본들이 나타나야 합니다.파형 발생기의 마커 신호 중 하나를 사용하여 패킷 길이의 직사각형 펄스를 설정함으로써 복사본을 추출하십시오. 추출 변조기의 바이어스를 켜고, 추출된 신호가 최대화되고 다른 모든 복사본이 억제될 때까지 이를 조정하십시오. 직사각형 펄스를 저장된 패턴의 원하는 버전으로 이동시키십시오.저장된 패턴은 오실로스코프로 저장할 수 있습니다. 검은색으로 표시된 것은 데이터 전송률이 1Gbps인 원래의 위상 변조 신호입니다. 색상선은 자극 브릴루앙 산란 기반의 유사 빛 저장법을 사용하여 서로 다른 저장 시간대에 추출한 복사본들을 나타냅니다.신호의 저장 버전은 왜곡이 거의 없습니다. 복제본의 품질과 수는 펌프 출력, 콤(comb)의 평탄도, 그리고 편광에 따라 달라집니다. 본 실험에서는 장비의 제한으로 인해 이 절차를 따랐을 때 최대 저장 시간이 60 nanoseconds였습니다. 진폭 변조(amplitude modulation)나 위상 천이(phase shift)와 같은 다른 변조 형식 또한 저장 및 지연이 가능합니다.이 영상을 시청하신 후에는 Quai Light Storage 방법의 원리와 이를 귀하의 실험실에서 수행하는 방법에 대해 충분히 이해하시게 될 것입니다.

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연구

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