Name: Quasi-licht opslag voor Optical gegevens pakketten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 45 s
Description: Leer quasi-licht opslag voor optische datapakketten met tijd-frequentie coherentie. Deze methode slaat duizenden bits op met minimale vervorming, wat de mogelijkheden voor telecommunicatie aanzienlijk verbetert.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij dankbaar erkennen de financiële steun van Deutsche Telekom Innovation Laboratories.

<html> 1. Voorbereiden van het systeem (figuur 4) <ol><li> Plaats de laser diodes LD1 en LD2 in de specifieke mount en sluit deze met de huidige (LDC) en temperatuurregelaars (TEC). Zet de apparaten en controleer de functionaliteit van de laserdiodes met de optische spectrumanalysator. Gewoonlijk wordt een telecom golflengte van ongeveer 1550 nm gebruikt. </li><li> Sluit de laserdiode aan de modulatoren (IM / PM en MZM1) volgens de opstelling in figuur 4. De optische aansluitingen moeten worden schoongemaakt voor gebruik, om het schoon oppervlak zorgen voor koppeling. Sluit de voeding (niet afgebeeld) en het signaal van de golfvormgenerator (AWG) met een extra elektrische versterker aan de modulator. Zorg ervoor dat de maximale optische en elektrische ingangsvermogen op de modulator niet wordt overschreden. Elke modulator is voorzien van een polarisatie-regelaar. </li></ol>/ Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg &quot;/&gt; Figuur 4. Experimentele opstelling van de QLS waarbij de opslag van intensiteit en fase gemoduleerde signalen mogelijk. De blauw opschrift sectie is alleen nodig voor de detectie van fase gemoduleerde signalen. De QLS proces vindt plaats in de optische vezel. De gele label deel definieert de heterodyne detectie van de frequentie comb. TEC: temperatuurregelaar, LDC: laserdiode huidige bron, LD: laser diode, IM: intensiteit modulator, PM: fasemodulator, PC: polarisatie controller, AWG: willekeurige golfvorm generator, MZM: Mach-Zehnder modulator, EDFA: gedoteerde vezel versterker, C: circulatiepomp, Lo: lokale oscillator, Osci: oscilloscoop, OSA: optische spectrum analyzer, PD: fotodiode, ESA: elektrische spectrum analyzer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <olstart = &quot;3&quot;&gt; <li> Sluit de vezel met de modulator voor het datasignaal. Voor fase gemoduleerde signalen heeft een fasemodulator (PM) en de intensiteit gemoduleerde signalen een intensiteitsmodulator (IM). Meestal is de gegevenssnelheid voor het experiment in het bereik Gbps. De andere zijde van de vezel is verbonden met poort 2 van de circulatiepomp (C). De gebruikte AllWave vezels in onze experimenten heeft de volgende specificaties: L = 20 km, Δ f SBS = 10,2 MHz, f SBS = 10,852 GHz, P e ≈ 9,1 dBm. </li><li> Sluit de amplitude modulator voor de frequency comb generatie (MZM1) met de optische versterker (EDFA). De kam moet de bandbreedte van het datasignaal dekken. De uitgang van de EDFA is verbonden met poort 1 van de circulator. </li><li> Voor de detectie van fase gemoduleerde signalen, wordt een referentiebron nodig. Sluit de lokale oscillator (LO) tezamen met de uitgang 3 van de circulatiepomp een 50/50 koppeling. Voor int<html> ensity gemoduleerde signalen, wordt dit deel niet nodig. Als LO een fiber laser (Koheras) wordt gebruikt. </li><li> Voor fase gemoduleerde signalen: sluit de derde modulator (MZM2) voor het extraheren van de vertraagde kopieën met de uitvoer van de 50/50 koppeling. Voor intensiteit gemoduleerde signalen, sluit MZM2 direct naar poort 3 van de circulatiepomp. Voorzie de modulator met een voorspanning (niet getoond) en een rechthoekig signaal van het CH1 Mkr1 uitgangspoort van de golfvormgenerator te extraheren. Daarom worden de oorspronkelijke datasignalen, en de rechthoekige signaal voor extraheren gesynchroniseerd. </li><li> Voor de detectie en analyse: sluit een 90/10 koppeling na MZM2. De oscilloscoop is verbonden met de 90% poort van de koppeling en de 10% deel is verbonden met het optische spectrum analyser. </li><li> Programmeer de golfvorm generator met de vereiste signalen voor het datapakket, de frequentie kam en de rechthoekige signaal. De frequentie kam wordt gegenereerd door een periodieke sinc-functie. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. Meting <ol><li> Zet de uitgang van het gegevenssignaal aan de golfvormgenerator (AWG). Wijzig de bias voor de modulator (IM / PM) in de voeding en de kwaliteit van het signaal te controleren op de oscilloscoop. Nadat de beste kwaliteit zet de uitvoer van de golfvormgenerator af. De modulatoren moet worden ingesteld om de lineaire werkpunt. Voorbeeldige waarden zijn te vinden in de sectie resultaten. </li><li> De kwaliteit van de frequentie kam met heterodyne detectie. Een voorbeeld van een relatief goede kwaliteit frequentiekamlaser wordt getoond in figuur 5. De frequentie kam moet vlak zijn, bijvoorbeeld alle frequentiecomponenten dezelfde intensiteit en zijn stabiel in de tijd, maar ook breed genoeg om het hele spectrum bestrijken. Bovendien moet de randen van de kam steil zijn, bijv. er geen duidelijke frequentiecomponenten met een lage intensiteit aan de zijkanten. </li><li> Heterodyne kam detectie I: Verbind de uitgang van MZM1 met een 50/50 samenwerkingupler. De andere poort van de koppeling is verbonden met een vezel laser (Koheras) lokale oscillator. </li><li> Kam heterodyne detectie II: Door de beperkte bandbreedte van de foto-diode en de elektrische spectrum analyzer, eerst de koppeling uitgang moet worden aangesloten op de optische spectrumanalysator om de afstand tussen de locale oscillator en het signaal ingesteld op ongeveer 8 GHz door het veranderen van de temperatuur van de laser. </li><li> Kam heterodyne detectie III: Na het aanpassen verwijder het optische spectrum analyser en sluit de fotodiode en de elektrische spectrum analyzer met de uitgang van de 50/50 koppeling. Regel de bias spanning van de kam modulator om een ​​vlakke frequentie kam te bereiken. Na voltooiing sluit de uitgang van de modulator weer de optische versterker (EDFA). </li><li> Stel de afstand tussen de beide laserdiodes (IM / PM en MZM1) met betrekking tot de Brillouin shift met continuous wave signalen. Dus, zorg ervoor dat de uitgang van de golfvorm generator is turned af. </li><li> Zet de optische versterker. Neem een ​​kijkje op de optische spectrum analyzer en stel het uitgangsvermogen van de EDFA tot een waarde beneden de drempel van gestimuleerde Brillouin verstrooiing. </li><li> Nu verschuiven de golflengte van de laserdiode waarmee het datasignaal (IM / PM) in de versterking gebied van de pomp (MZM1) genereert. Het signaal wordt versterkt wanneer de golflengte correct is. </li><li> Voor optimalisatie veranderen de polarisatie van het datasignaal en dus de intensiteit maximaal. </li><li> Schakel beide uitgangen (datasignaal en kam) van de golfvorm generator. Verhoog het uitgangsvermogen van de EDFA. Nu de frequentie kam zal equidistante onderdelen halen uit het spectrum. De oscilloscoop moet de verschillende versies die door de QLS tonen. Voor vervorming vermindering enigszins verschuiven van de golflengte van het datasignaal en veranderen de polarisatie. </li><li> Om een ​​van de exemplaren te halen op een van de marker signalen van de golfvorm generator of een externe brondie een rechthoekige puls. Stel een rechthoekige puls met de lengte van het pakket. </li><li> Schakel de bias voor MZM2 en verander het naar het werkpunt waar de uitgepakte signaal wordt gemaximaliseerd en alle andere kopieën worden onderdrukt. Nu schuiven de rechthoekige puls naar de gewenste versie van het opgeslagen patroon. </li><li> De opgeslagen gegevens patroon kan worden opgeslagen met de oscilloscoop en geëvalueerd met software, bv Origin. </li><li> Om te schakelen tussen de meting van de intensiteit en fase gemoduleerde signalen, de modulator voor het datasignaal moet worden veranderd van IM voor intensiteit-gemoduleerde signalen naar PM voor fase gemoduleerde signalen. Bovendien, voor de fase gemoduleerde signalen een lokale oscillator als referentie moet worden toegevoegd aan de configuratie volgens figuur 4. </li></ol><img alt="Figuur 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" src=&quot;/ Files/ftp_upload/50468/50468fig5.jpg&quot; /&gt; Figuur 5. Bijna vlakke frequency comb met 13 vestigingen. De kam werd gedetecteerd via heterodyne detectie. Voor de detectie werd een lokale oscillator gecombineerd via een 3 dB koppelaar met optische signaal en gedetecteerd met een fotodiode. De frequentie kam werd gemeten en geregistreerd met een elektrische spectrum analyzer. Het uitgangsvermogen van de locale oscillator was 6 dBm en de optische sterkte van de kam 8 dBm. De afstand tussen de locale oscillator en de optische kam 9,8 GHz. Voor een beter overzicht van de frequentie-as is genormaliseerd naar de centrale frequentie van de kam die rond 193,5 THz (1550 nm) was. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a>

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

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen. De auteur, Thomas Schneider, is een medewerker van de Deutsche Telekom AG. De auteur, Stefan Preußler ontving financiering die werd verstrekt door Deutsche Telekom Innovation Laboratories.

De meest kritische stap in het experiment is het aanpassen van de frequentie kam, dwz de bandbreedte, vlakheid en positie ten opzichte van het gegevenssignaal in het frequentiedomein. Volgens de sampling theorema in frequentiedomein, worden signaalvervormingen vermeden als de hele bandbreedte van de optische pakket wordt gesampled met een ideaal plat kam. Aldus, de bandbreedte van de optische pakket bepaalt de minimale bandbreedte van de frequentie kam en deze bandbreedte de kam heeft zo vlak mogelijk te zijn. ...

De transportgegevens in telecommunicatienetwerken optisch omdat alleen optische vezels bieden de benodigde capaciteit voor de hedendaagse dataverkeer verzonden wereldwijd. In elk knooppunt van het netwerk de optische signaal om het te verwerken in het elektrische domein over te dragen. Na verwerking van het signaal wordt omgezet naar het optische domein voor verdere overdracht. Deze dubbel-overdracht tussen de domeinen is zowel tijd als stroom verbruiken. Om een ​​volledig optische verwerking van de gegevens te gebruiken, het probleem van de tussenopslag moet worden opgelost. Zo zijn veel werkwijzen voor de opslag en buffering van de optische signalen gesuggereerd. De eenvoudigste manier is om de signalen in een matrix van golfgeleiders met verschillende lengtes 2. Echter, deze matrices zijn omvangrijk en de bewaartijd kan niet worden afgestemd omdat het vooraf door de golfgeleider lengte. De &quot;Slow-Light&quot;-methode berust op een tunable verandering van de groep brekingsindex van een medium te vertragen de voortplantingssnelheid van optisch signaal pulsen 2. Verschillende fysische effecten en het materiaal kunnen worden gebruikt voor dit doel 3-6. Echter, met deze methoden het signaal kan worden afgeremd door een paar bit-lengte, dat is bij lange na niet voldoende voor optisch netwerk nodes 7,8. Een andere benadering maakt gebruik golflengte conversie en dispersie voor het genereren van afstembare vertragingen. Daardoor wordt de centrale golflengte van het ingangssignaal verschoven via niet-lineaire optische conversie. Daarna wordt het signaal toegevoerd aan een sterk dispersieve vezel. Het verschil in de groep snelheid in de dispersieve vezel leidt tot een vertraging die evenredig is met het produkt van de golflengteverschuiving en de groep-velocity dispersie (GVD) in de vezel. Met een tweede conversiemiddelen de golflengte verschoven naar de oorspronkelijke waarde. Voor de golflengteverschuiving technieken zoals vier-wave mixing of zelf fase modulation worden gebruikt. Met de conversie en dispersiewerkwijze opslagtijden tot 243 nsec van afstembare vertraging die overeenkomen met 2400 bits, gemeld 10. Echter, golflengte conversie en dispersie middel van algemeen vereisen speciale onderdelen en opstellingen produceert grote golflengteverschuiving en / of grote GVD. Bovendien, ze behoren tot de meest complexe en macht beluste vertraging methoden 2. Andere methoden wordt het optische signaal in een excitatie van een materiaalsysteem. Een testbundel wordt dan gebruikt voor het uitlezen van de gegevens. Meestal zijn deze systemen kunnen niet worden gebruikt op het gebied van telecommunicatie, omdat zij nodig ultrahoog of lage temperaturen 11, zal niet werken met telecommunicatie bandbreedtes, of vereisen nogal ingewikkeld opstellingen en een hoog vermogen 12-14. Hier laten we zien hoe een basiseigenschap signalen (tijd-frequentie coherentie) kan worden benut voor de opslag van optische datapakketten. Since geen excitatie van een materiaal wordt gebruikt, hebben we de methode Quasi-licht Storage (QLS) 15-17 genoemd. De QLS is onafhankelijk van de modulatie gegevensformaat en gegevenssnelheid van de pakketten en kan optische pakketten opslaan voor enkele duizenden bit lengtes 18. Het basisidee is te zien in figuur 1, zijn hier rechthoekige pulsen weergegeven. De methode werkt voor elke pulsvorm en pakketten pulsen. De enige beperking is dat de signalen moeten een beperkte looptijd hebben. <img alt="Figuur 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1.jpg" /> Figuur 1. Time-frequentie coherentie een intensiteit gemoduleerd signaal 23. Een rechthoekig signaal in het tijddomein (a) wordt voorgesteld door een sinc-functie van de frequentie-domain (b). Hier de genormaliseerde intensiteit weergegeven, aangezien het niet mogelijk om de velden met optische apparatuur te meten. Het tijdsdomein voor een reeks rechthoekige signalen wordt weergegeven in (c). Deze sequentie heeft nog steeds dezelfde spectrale vorm. Maar, het bestaat uit gelijke afstand enkele frequenties onder de sinc-enveloppe (d). De tijdas worden genormaliseerd om de helft van de duur van een enkel signaal en de frequentie-as naar de eerste nuldoorgangen, respectievelijk. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> Een rechthoekige puls in het tijdsdomein (figuur 1a) een &quot;sinus cardinalis&quot; of sinc functie sin (px) / px gevormde spectrum (figuur 1b), waarbij alle frequenties onder de omhulling aanwezig zijn. Een trein rechthoekige pulsen in het tijdsdomein (figuur 1c) nog een sinc functie vormige spectrum (figuur 1d) met de bandbreedte Δ f. Maar als gevolg van de periodiciteit, niet alle frequenties aanwezig zijn meer. Integendeel, het spectrum bestaat uit equidistante frequenties en het omgekeerde van de frequentie-afstand bepaalt de tijd scheiding tussen de pulsen Δ T = 1 / Δ v. Het basisidee van de QLS nu gewoon equidistante frequenties halen uit het spectrum van het ingangssignaal pakket. Door tijd-frequentie samenhang resulteert in een kopieerapparaat van het pakket in het tijdsdomein. De kopie met de gewenste vertraging kan worden gewonnen door een tijdsdomein schakelaar. Het principe van ons experiment wordt getoond in figuur 2. Een tijd beperkte ingangssignaal wordt vermenigvuldigd met een frequentie kam in het frequentiedomein. Voor de vermenigvuldiging de lineaire effect van gestimuleerde Brillouin-verstrooiing (SBS) gebruikt. De resultaten zijn equidistant kopieën van het ingangssignaal in the tijd-domein. Een van de signalen wordt met een schakelaar aangedreven door een rechthoekige functie. Aldus, bij de uitgang van het geheugen in beginsel een vervormingsvrije exemplaar van de ingangspuls te verwachten. <img alt="Figuur 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2.jpg" /> Figuur 2. Basisidee van de Quasi-licht opberg 15. Het resultaat beperkt ingangssignaal (a) wordt vermenigvuldigd met een frequentie kam (b) in het frequentiedomein, die is aangegeven met een X. Dit leidt tot verschillende exemplaren van de signaal in het tijddomein (c). Uit de gegenereerde pulstrein een van de kopieën (d) wordt geëxtraheerd met een tijd-domein schakelaar door een rechthoekige leessignaal (e). De schakelaar kan een modulator zijn. Het resultaat is een opslag van het optische signaal. De stOrage tijd wordt bepaald door de frequentie-afstand tussen de kam lijnen en het leessignaal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> SBS zelf is een niet-lineaire effect dat kan optreden in standaard single mode vezels (SSMF) bij lage vermogens. Daardoor wordt het signaal samenwerkt met een optische dichtheid verandering die wordt gegenereerd door een teller voortplantende pompgolf. Als het signaal golf downshifted frequentie, wordt een winst gebied gevormd waarin het signaal wordt versterkt. Als het actuele verschoven signaal wordt verzwakt in de overeenkomstig verlies regio. De frequentieverschuiving tussen de pomp en het signaal wordt bepaald door de akoestische golven, die afhangt van de materiaaleigenschappen. Het grootste voordeel van SBS voor de gepresenteerde toepassing is de smalle bandbreedte Δ f SBS van de winst regio. Aldus praktisch SBS vormt een smalle lijnbreedte optisch filter. De smalle bandbreedte van thij krijgen gebied afhankelijk van de effectieve lengte en de oppervlakte van de vezel en op de gebruikte pompvermogen 19. De natuurlijke volle breedte op halve (FWHM) bandbreedte van de SBS-winst in een SSMF is ongeveer 30 MHz. In bijzondere golfgeleiders, zoals AllWave vezels, en met een hoge pump bevoegdheden, kan de bandbreedte naar beneden worden teruggebracht tot 10 MHz 20. Door het filter bandbreedte van de verschillende kopieën zijn bedekt met een envelop. Daarom is de maximale bewaartijd van de QLS omgekeerd afhankelijk van de SBS bandbreedte. Een bandbreedte van 10 MHz zou resulteren in een maximale bewaartijd van 100 ns. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> Voor zeer hoge bitsnelheid transmissie van de informatie moet worden gecodeerd in de fase van de vervoerder in plaats van de amplitude, want dit biedt veel voordelen. Anders dan pulsen, de signalen in deze optische netwerken constante amplitude. &lt;strong&gt; Figuur 3 toont deze fase gemoduleerd signaal in de tijd (links) en frequentiedomein (rechts). Dit spectrum kan worden bemonsterd op dezelfde wijze als die van de amplitude gemoduleerde signaal 21. In feite is het spectrum van de rechthoekige functie intensiteit en fase gemoduleerde signalen gefilterd via de transmissie, die het spectrum beperkt. <img alt="Figuur 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3.jpg" /> Figuur 3. Tijd-frequentie coherentie voor fasemodulatie 21. In een fase gemoduleerd signaal de fase van de drager gewijzigd door het signaal dat wordt verzonden heeft. Bij elk symbool bestaat uit 1 bit, wordt de fase verandert tussen 0 en π, bijvoorbeeld. De linkerkant van de figuur toont de resulterende tijd-domein vertegenwoordiging voor zo&#39;n binair faseverschuiving ingetoetst(BPSK) signaal. De resulterende frequentie-domein signaal wordt weergegeven aan de rechterzijde. In vergelijking met figuur 1 blijkt dat het spectrum van de fase gemoduleerde signaal kwalitatief gelijk aan die van de intensiteit gemoduleerde signaal. Aldus kan de QLS worden toegepast op dezelfde wijze.

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

quasi-licht opslag voor optical gegevens pakketten

Quasi-light Storage for Optical Data Packets

Telecommunicatie van vandaag is gebaseerd op optische-pakketten waarop de informatie op glasvezelnetwerken in de wereld te zenden. Momenteel is de verwerking van de signalen gebeurt in het elektrische domein. Directe opslag in het optische domein zou voorkomen dat de overdracht van de pakketten naar de elektrische en terug naar het optische domein in elk netwerkknooppunt en derhalve de snelheid te verminderen en mogelijk het energieverbruik van telecommunicatie. Echter, licht bestaat uit fotonen die propageren met de lichtsnelheid in vacuüm. Zo is de opslag van licht is een grote uitdaging. Er bestaan ​​enkele methoden om vertragen de snelheid van het licht, of op te slaan in excitaties van een medium. Echter, deze werkwijzen niet worden gebruikt voor de opslag van optische datapakketten in telecommunicatienetwerken. Hier laten we zien hoe de tijd-frequentie-coherentie, die geldt voor elk signaal en dus voor optische pakketten ook, kan worden benut om een ​​optisch geheugen te bouwen. We Will herziening achtergrond en geven informatie en door voorbeelden kan hoe een frequentie kam gebruikt voor het kopiëren van een optisch pakket dat het geheugen binnenkomt. Een van deze tijd domein kopieën wordt vervolgens uit het geheugen gehaald door een tijdsdomein schakelaar. We zullen deze werkwijze tonen voor intensiteit als voor fase gemoduleerde signalen.

Voor de meting een 10110101 intensiteit gemoduleerde gegevens patroon met een datasnelheid van 1 Gbps werd gebruikt. De zwarte lijn in figuur 6 geeft het originele signaal en de gekleurde lijnen stellen de verschillende bewaartijd bereikt met de QLS. De referentie wordt gemeten zonder de QLS en de gedeactiveerde schakelaar aan de uitgang. Onder ideale omstandigheden bewaartijd tot 100 nanoseconden haalbaar zijn. De resultaten van de opgeslagen gegevens 11001101 patroon van een fase gemoduleerd signaal, ...

Het artikel beschrijft een procedure optische gegevenspakketten winkel met willekeurige modulatie golflengte en gegevenssnelheid. Deze pakketten zijn de basis van de moderne telecommunicatie.

Quasi-licht opslag voor Optical gegevens pakketten

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

Het algemene doel van deze procedure is om informatie die is gecodeerd in optische datapakketten op te slaan en te vertragen door gebruik te maken van tijd-frequentiecoherentie. Dit wordt bereikt door eerst een optisch datapakket in het Quantum Light Storage QLS-systeem voor een enkel pakket te injecteren. De spectrale representatie is continu, wat betekent dat het verschil tussen twee aangrenzende frequenties van het spectrum nul is.De tweede stap is het vermenigvuldigen van het spectrum met een frequentiekam binnen het QLS-systeem door middel van gestimuleerde Brillouin-verstrooiing. Deze vermenigvuldiging in het frequentiedomein komt overeen met een extractie van enkelvoudige, gelijkmatig verdeelde frequenties uit het pakketspectrum. De vermenigvuldiging in het frequentiedomein is gelijk aan een convolutie met de puls in het tijddomein.Dit resulteert in een reeks kopieën van het oorspronkelijke signaal. De laatste stap is het extraheren van een van deze kopieën door middel van een rechthoekig uitleessignaal. Het vertraagde datasignaal verschijnt aan de uitgang van het QLS-systeem.Uiteindelijk wordt een oscilloscoop gebruikt om de vertraging van de optische datasignalen weer te geven en te meten. Het belangrijkste voordeel van deze methode vergeleken met andere technieken, zoals slow light waarbij slechts één bit kan worden opgeslagen, is dat bij quasi-lichtopslag meerdere duizenden bits kunnen worden vertraagd en opgeslagen. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode moeite hebben, omdat tijd-frequentiecoherentie wordt gebruikt, wat geen algemeen bekende kennis is.De VDI-methode kan inzicht bieden in de opslag van amplitudegemoduleerde signalen. Ze kan ook worden toegepast op de opslag van modulatieformaten van een hogere orde, waarbij een combinatie van fase- en amplitudemodulatie wordt gebruikt. Het experiment vindt plaats op een optische bank met hulpapparatuur die op rekken is gemonteerd.De opstelling op de werkbank wordt in dit diagram weergegeven. Het licht in het experiment volgt twee hoofdpaden. Verbind de modulator met de vezel en het andere uiteinde van de vezel met poort twee van de circulator; verbind de modulator met poort twee van de circulator.Het tweede pad is bedoeld voor de generatie van een frequentiekam. Monteer opnieuw een lasersdiode en verbind deze via een polarisatiecontroller met een fasemodulator. Sluit daar vervolgens een vezel op aan.Ga naar een optische versterker, leid de output hiervan naar poort één van de circulator en verbind elke laserdiode met temperatuur- en stroomregelaars. Voer daarnaast het signaal van een golfvormgenerator, dat via een elektrische versterker loopt, in elke modulator in. Voeg om fasemodulatiesignalen te detecteren extra componenten toe na de circulator.Verbind de uitgang van de circulator met een 50:50-koppelaar. Sluit vervolgens een lokale oscillator aan op de koppelaar. Verbind daarna een derde modulator voor het extraheren van vertraagde kopieën met de uitgang van de 50:50-koppelaar.Sluit vervolgens een 90/10-koppelaar aan op de uitgang van de modulator. Om de opstelling te voltooien, wordt er een biasspanning op de modulator aangelegd en deze gesynchroniseerd met een rechthoekig signaal. Sluit vanaf de uitgangspoort van de golfvormgenerator een oscilloscoop aan op de 90%-poort van de koppelaar en een optische spectrumanalyser op de 10%-poort.De golfvormgenerator voor het datapakket, de frequentiekam en het ophaalsignaal. Zodra het systeem is voorbereid en de diodelasers operationeel zijn, kunnen de metingen worden gestart door de output voor het datasignaal in te schakelen.Stel bij de golfvormgenerator de bias van de modulator op de voeding in om een signaal van goede kwaliteit op de oscilloscoop te verkrijgen. Schakel de golfvormgenerator uit. Gebruik vervolgens heterodyne-detectie om de kwaliteit van de frequentiekam af te stellen; ontkoppel de uitgang van de kammodulator van de optische versterker en leid deze naar een 50 50-koppelaar.Sluit een vezerlaser aan als lokale oscillator op de andere ingang en stel het verschil tussen het signaal en de oscillator in op ongeveer acht gigahertz. Zodra dit is gedaan, sluit u de uitgang van de koppelaar aan op een fotodiode en een elektrische spectrumanalyser. Keer terug naar de kammodulator om de aangelegde bias bij te stellen.Pas de bias aan totdat een vlakke frequentiekam is verkregen. Wanneer er een kam van goede kwaliteit is, wordt de uitgang van de kammodulator opnieuw verbonden met de optische versterker. Zorg ervoor dat de golfvormgenerator is uitgeschakeld en stel het frequentieverschil tussen de twee laserdioden in op de Bria wall shift.Zet de optische versterker aan en gebruik de optische spectrumanalyser om het vermogen in te stellen op een waarde onder de drempelwaarde van gestimuleerde Brillouinverstrooiing. Verschuif nu de golflengte van de datalaser DDE naar het versterkingsgebied van de co-modulator. Controleer of het signaal wordt versterkt.Stel de polarisatie op de datamodulator zo in dat de intensiteit van het datasignaal maximaal wordt. Schakel zowel de data- als de kamuitgangen van de golfvormgenerator in en verhoog het uitgangsvermogen van de optische versterker. De oscilloscoop moet de verschillende kopieën tonen die door het quasi-lichtopslagsysteem zijn gegenereerd.Extraheer een kopie door een van de markersignalen van de golfvormgenerator te gebruiken om een rechthoekige puls in te stellen met de lengte van het pakket. Schakel de bias voor de extractiemodulator in en pas deze aan totdat het geëxtraheerde signaal is gemaximaliseerd en alle andere kopieën zijn onderdrukt. Verschuif de rechthoekige puls naar de gewenste versie van het opgeslagen patroon.Het opgeslagen patroon kan met de oscilloscoop worden bewaard. Hier in het zwart is het oorspronkelijke fasgemoduleerde signaal weergegeven met een datarate van één gigabit per seconde. De gekleurde lijnen vertegenwoordigen de geëxtraheerde kopieën op verschillende bewaartijden met behulp van gestimuleerde Brillouin-verstrooiing, een quasi-lichtopslag op basis van verstrooiing.De opslagversies van het signaal zijn vrijwel vervormingsvrij. De kwaliteit en het aantal kopieën zijn afhankelijk van het pomppvermogen, de vlakheid van de kam en de polarisatie; in dit geval was de maximale opslagtijd 60 nanoseconden bij het volgen van deze procedure vanwege beperkingen van de apparatuur. Andere modulatieformaten, zoals pure amplitudemodulatie of faseverschuiving, kunnen eveneens worden opgeslagen en vertraagd.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe de Quai Light Storage-methode werkt en hoe deze ook in uw eigen laboratorium kan worden uitgevoerd.

quasi-light-storage-for-optical-data-packets

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Dit protocol laat zien hoe voltage-gevoelige kleurstoffen optische registratie van de elektrische activiteit in staat stellen uit intacte neurale netwerken, zoals de plexuses van de cavia enterische zenuwstelsel, met een instelbare resolutie die varieert van enkele cellen om multi-ganglion circuit.

Optische opnemen van elektrische activiteit in Guinee-pig Enteric Netwerken met behulp van voltage-gevoelige kleurstoffen

Gebruik van fotonisch kristal langzaam licht golfgeleiders en holtes is op grote schaal door de fotonica gemeenschap in veel verschillende toepassingen. Daarom fabricage en karakterisering van deze apparaten zijn van groot belang. Dit document schetst onze fabricage techniek en twee optische karakterisatie methoden, te weten: interferometrische (golfgeleiders) en resonante verstrooiing (holten).

Fabricage en karakterisering van fotonische kristallen Slow lichtgolfgeleiders en holtes

De gradiënt echo geheugen is een protocol voor het opslaan van optische quantum toestanden van licht in atomaire ensembles. Quantum geheugen is een belangrijk element van een quantum repeater, die het bereik van de quantum key distribution kan uitbreiden. Schetsen we de werking van de regeling wanneer geïmplementeerd in een 3-niveau atomaire ensemble.

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Wij ontwikkelen en karakteriseren van een ongeordende polymeer optische vezel die dwars Anderson lokalisatie gebruikt als een roman golfgeleidend mechanisme. Dit microgestructureerde vezel kan een kleine gelokaliseerde bundel transporteren met een straal die vergelijkbaar is met de bundel straal van conventionele optische vezels.

Fabricage en karakterisering van wanordelijke polymeer optische vezels voor Transversale Anderson lokalisatie van Licht

We beschrijven de betrouwbare generatie van niet-normale toestanden van reizen optische gebieden, waaronder single-photon staten en coherente staat superposities, met behulp van een voorwaardelijke bereidingswijze actief op de niet-klassieke uitgestraalde licht door optische parametrische oscillatoren. Type-I en type-II-fase afgestemd oscillatoren worden beschouwd en gemeenschappelijke procedures, zoals de vereiste frequentie filteren of de high-efficiency quantum state karakterisering door...

Quantum State Engineering of Light met Continuous-wave optische parametrische oscillatoren

We tonen het gebruik van de Laser-induced Forward Transfer (LIFT) techniek voor flip-chip assemblage van opto-elektronische componenten. Deze aanpak biedt een eenvoudige, kosteneffectieve, lage temperatuur, snelle en flexibele oplossing voor fijn-pitch stoten en hechting op chip-schaal voor het bereiken van een hoge dichtheid circuits voor opto-elektronische toepassingen.

Lasergeïnduceerde Forward Transfer voor Flip-chip Verpakking van Single Dies

We demonstreren de transmissie van meerdere onafhankelijke signalen door een multimodevezel met behulp van golffrontvorming met behulp van een enkele ruimtelijke lichtmodulator. Door de golffront voor elk signaal afzonderlijk te moduleren, worden ruimtelijk gescheiden foci verzonden. Mogelijke toepassingen zijn multiplexte gegevensoverdracht in de communicatietechniek en endoscopische lichtlevering in biofotonica.

Transmissie van meerdere signalen door middel van een optische vezel met behulp van Golffront Shaping

Dit werk meldt een innovatief silicium-tipped glasvezel sensing platform (Si-FOSP) voor hoge resolutie en snelle-reactie meting van een verscheidenheid van fysieke parameters, zoals temperatuur, stroming en straling. Toepassingen van deze Si-FOSP beslaan van oceanografisch onderzoek, mechanische industrie, aan onderzoek naar fusie-energie.

Een silicium-tipped Fiber-optic Sensing Platform met hoge resolutie en snelle respons

We beschrijven een optisch systeem voor het genereren van onvoorwaardelijke polarisatie-verstrikt fotonen op basis van meerdere kwantum interferentie-effecten met een detectie schema om de experimentele betrouwbaarheid van gegenereerde verstrikt fotonen te schatten.

Een fotonisch systeem voor het opwekken van onvoorwaardelijke polarisatie-verstrikt fotonen op basis van meervoudige kwantum interferentie

We presenteren een uitgebreide gids voor de voorbereiding van vaste doelmonsters, gegevensverzameling en gegevensverwerking voor seriële synchrotronkristallografie op Diamond beamline I24.

Vaste doel seriële gegevensverzameling bij Diamond Light Source

Leer quasi-licht opslag voor optische datapakketten met tijd-frequentie coherentie. Deze methode slaat duizenden bits op met minimale vervorming, wat de mogelijkheden voor telecommunicatie aanzienlijk verbetert.

Quasi-licht opslag voor Optical gegevens pakketten

Meer video's verkennen