Waiting
Login processing...

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

Engineering

Kvasi-lys Storage for optiske data pakker

Published: February 6, 2014 doi: 10.3791/50468

Summary

Artikkelen beskriver en fremgangsmåte for å lagre optiske datapakker med en vilkårlig modulasjon, bølgelengde og datahastighet. Disse pakkene er grunnlaget for moderne telekommunikasjon.

Abstract

Dagens telekommunikasjons er basert på optiske pakker som overfører informasjon i optisk fibernettverk rundt om i verden. For tiden, er behandlingen av de signaler som gjøres i det elektriske domene. Direkte lagring i det optiske domenet ville unngå overføring av pakker til den elektriske og tilbake til det optiske domene i hvert nettverksnode, og derfor øke hastigheten og muligens redusere energiforbruket til telekommunikasjon. Imidlertid består i lys av fotoner som forplanter seg med hastigheten til lys i vakuum. Således, er lagring av lyset en stor utfordring. Det finnes noen metoder for å bremse ned hastigheten på lyset, eller å lagre den i eksitasjoner av et medium. Imidlertid kan disse fremgangsmåter ikke anvendes til lagring av optiske data-pakker som benyttes i telekommunikasjons-nettverk. Her viser vi hvordan den tid-frekvens-sammenheng, noe som holder for alle signalene, og derfor for optiske pakker også, kan utnyttes til å bygge en optisk minne. Vi will gjennomgang bakgrunnen og viser i detalj og gjennom eksempler, kan hvordan en frekvens kam anvendes for kopiering av en optisk pakke som kommer inn i hukommelsen. En av disse tidsdomene-kopier blir så trukket ut fra minnet av en tidsdomene bryter. Vi viser denne metoden for intensiteten samt for fasemodulerte signaler.

Introduction

Den datatransport i telenett er optisk, siden bare optiske fibre tilby den kapasiteten som kreves for dagens datatrafikk overført rundt om i verden. Men i hver node i nettverket det optiske signalet som skal overføres til det elektriske domene for å kunne behandle den. Etter å behandle signalet blir konvertert tilbake til det optiske domene for videre overføring. Denne dobbelt-overføring mellom domenene er både tid-og kraftkrevende. For å kunne bruke en all-optisk prosessering av dataene, har problemet med det mellomliggende lagrings som skal løses. Således har mange fremgangsmåter for lagring og bufring av de optiske signaler som er foreslått. Den enkleste måte er å sende signaler til en matrise av bølgeledere med forskjellige lengder to. Imidlertid er disse matriser er klumpete og lagringstiden kan være innstilt siden det er forhåndsdefinert ved bølgelederlengden.

Den "Slow-Light" metoden er avhengig av en tunable endring av gruppen brytningsindeksen for et medium for å forsinke forplantning hastighet av optisk signalpulser 2. Flere fysiske effekter og materialsystemer kan benyttes til dette formålet 3-6. Men med disse metodene signalet kan bli bremset ned av bare noen få bit-lengder, som er langt ikke tilstrekkelig for optiske nettverksnoder 7,8.

En annen tilnærming bruker bølgelengde konvertering og spredning for generering av tunbare forsinkelser. Derved ligger senterbølgelengden til inngangssignalet forskjøvet via ikke-lineære optiske konvertering. Deretter blir signalet matet til en svært dispersiv fiber. Forskjellen i gruppehastighet i det dispergerende fiber fører til en forsinkelse som er proporsjonal med produktet av det bølgelengdeforskyvning og gruppen-hastighet dispersjon (GVD) i fiberen. Med et andre konverterings bølgelengde forskyves tilbake til den opprinnelige verdi. For de bølgelengde skift teknikker som fire-bølge blanding eller selv fase modulation kan brukes. Med konvertering og spredning metode lagringstider opp til 243 nsec av tunbare forsinkelse, noe som tilsvarer 2400 bit, ble det rapportert 10. Men bølgelengde konvertering og spredningsmetoder generelt trenger spesielle komponenter og oppsett for å produsere en stor bølgelengde skift og / eller stor GVD. I tillegg er de blant de mest komplekse og maktsyk forsinkelse metoder to.

Andre metoder for å lagre det optiske signalet inn i en eksitasjon av et materiale system. En sonde strålen blir så brukt for å lese ut informasjon. Vanligvis er disse systemene kan ikke brukes på området tele siden de krever ultrahøy eller-lav temperatur 11, vil ikke fungere med tele-båndbredder, eller krever heller kompliserte oppsett og høy effekt 12-14.

Her viser vi hvordan en grunnleggende egenskap ved signaler (i tid-frekvens sammenhengs) kan utnyttes til lagring av optiske data-pakker. Since ingen eksitasjon av et materiale systemet brukes, har vi kalt den metoden Kvasi-lys Storage (QLS) 15-17. Den QLS er uavhengig av modulasjon, dataformat og datahastighet av pakningene og kan lagre optiske pakker for flere tusen bit lengder 18.

Den grunnleggende idé kan sees i figur 1, er her rektangulære pulser er vist. Imidlertid er metoden fungerer for hver pulsform og for pakker av pulser. Den eneste begrensningen er at signalene må være tidsbegrenset.

Figur 1
Figur 1. Time-frekvens koherens for en intensitet modulerte signal 23.. Ett enkelt rektangulært signal i tidsdomenet (a) er representert ved en sinc-funksjon i frekvens-domai (b). Her den normaliserte intensiteten er vist, siden det ikke er mulig å måle feltene med optisk utstyr. Den tidsdomene representasjon for en sekvens av rektangulære signaler som er vist i (c). Denne sekvensen har fortsatt den samme spektral form. Men, den består av like langt enkelt frekvenser under sinc-konvolutt (d). Tidsaksen er normalisert til halvparten av varigheten av et enkelt signal, og de ​​frekvensaksen til den første nullgjennomgang, respektivt. for å vise større bilde.

En rektangulær puls i tidsdomenet (figur 1a) har en «sinus cardinalis" eller sinc-funksjonen sin (px) / px formet spektrum (figur 1b), der alle frekvenser under konvolutten er til stede. Et tog av rektangulære pulser i tidsdomenet (figur 1c) fortsatt har en SInc funksjon formet spektrum (fig. 1d) med båndbredde Δ f. Men på grunn av periodisiteten ikke alle frekvenser som er til stede lenger. I stedet består spekteret for ekvidistante frekvenser, og den inverse av avstandsfrekvens definerer tidsseparasjon mellom pulsene Δ T = 1 / Δ v.

Den grunnleggende ideen av QLS er nå ganske enkelt å trekke ut like langt frekvenser ut av spekteret til inngangs pakke. På grunn av tid-frekvens koherens dette resulterer i en kopiering av pakken i tidsdomenet. Kopien med det ønskede forsinkelse kan hentes av en tidsdomene bryter.

Prinsippet for vårt eksperiment er vist i figur 2.. En tidsbegrenset signal blir multiplisert med en frekvens kam i frekvens-domenet. For multiplikasjon av ikke-lineær effekt av stimulert Brillouin spredning (SBS) er brukt. Resultatene er ekvidistante kopier av inngangssignalet i the tid-domene. En av de signaler som skal trekkes ut med bryteren drives av en rektangulær funksjon. Således, på utgangen av hukommelsen i prinsippet kan forventes et forvrengningsfritt kopi av inngangspulsen.

Fig. 2
Figur 2. Grunnleggende idé for den kvasi-lett Storage 15. En tidsbegrenset inngangssignalet (a) blir multiplisert med en frekvens kam (b) i frekvens-domenet, som er betegnet med X. Dette fører til en rekke kopier av signal i tidsdomenet (c). Fra det genererte pulstoget en av kopiene (d) ekstraheres med en tidsdomenebryter av en rektangulær lesesignal (e). Bryteren kan være en modulator. Resultatet er en lagring av det optiske signal. Den storage tid er definert av frekvensavstanden mellom kam linjer og lesesignalet. for å vise større bilde.

SBS i seg selv er en ikke-lineær effekt som kan forekomme i vanlige fibre av enkelmodus (SSMF) ved lave krefter. Derved samvirker signalet med en optisk densitet endring som er generert av en teller forplanter pumpebølge. Hvis signalbølgen downshifted i frekvens, er en gevinst region dannet i hvilke signalet forsterkes. Hvis det er opp-forskjøvet signal vil bli dempet i det tilsvarende tap-regionen. Denne frekvensforskyvning mellom pumpen og signalet er definert ved den akustiske bølgen, som avhenger av materialegenskapene. Den største fordelen med SBS for den presenterte programmet er den smale båndbredden Δ f SBS av gevinsten regionen. Dermed praktisk talt SBS danner en smal linewidth optisk filter. Den smale båndbredden til tHan får område avhenger av den effektive lengden og tverrsnittet av fiberen, så vel som på det brukte pumpestrøm 19. Den naturlige full bredde på halv maksimum (FWHM) båndbredden til SBS gevinst i en SSMF er rundt 30 MHz. I spesielle bølgeledere, slik som AllWave fibre, og med høye pumpe krefter, kan båndbredden reduseres ned til 10 MHz 20.. På grunn av filterbåndbredde på de forskjellige eksemplarer er dekket med en konvolutt. Derfor er den maksimale lagringstid av de QLS inverst avhengig av SBS båndbredde. En båndbredde på 10 MHz ville resultere i en maksimal lagringstid på 100 nanosekunder. Klikk her for å se større bilde.

For meget høy bithastighet overføringen informasjon må være kodet inn i fasen av bæreren i stedet for dens amplitude, da dette byr på mange fordeler. Således, i motsetning til pulser, signalene i disse optiske nettverkene har konstant amplitude. <sterke> Fig. 3 viser en slik fasemodulerte signal i tid (til venstre) og frekvensplanet (høyre). Dette spektrum kan prøves på samme måte som for den amplitude modulerte signal 21.. Faktisk spekteret for det rektangulære funksjon for intensitets-og fasemodulerte signaler som er filtrert på grunn av transmisjonen, noe som begrenser spekteret.

Figur 3
Fig. 3. Time-frekvens koherens for en fasemodulasjon 21.. I et fasemodulert signal fasen til bæreren blir forandret av signalet som må overføres. Hvis hvert symbol består av en bit, blir fasen endres mellom 0 og π, f.eks. Den venstre side av figuren viser den resulterende tidsdomene representasjon for en binær fase skift nøklede(BPSK) signal. Den resulterende frekvens-domene-signal er vist på høyre side. Ved sammenligning med figur 1 kan det sees at spekteret av fasemodulerte signal er kvalitativt de samme som for den intensitetsmodulerte signal. Således kan QLS anvendes på samme måte.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

En. Klargjøring av systemet (figur 4)

  1. Sett laserdioder LD1 og LD2 i den spesifikke montere og koble det med dagens (MUL) og temperaturkontrollere (TEC). Slå enhetene på og kontrollere funksjonaliteten av laser dioder med det optiske spektrum analysator. Vanligvis er en telekom bølgelengde rundt 1550 nm brukes.
  2. Koble laser diode til modulatorer (IM / PM og MZM1) i henhold til oppsettet i figur 4. De optiske kontakter må renses før bruk, for å sikre ren overflate for kobling. Koble ut strømtilførselen (ikke vist), og signalet fra den bølgeformgenerator (AWG) med en ekstra elektrisk forsterker til modulatoren. Sørg for at maksimal optisk og elektrisk inngangseffekt på modulator ikke overskrides. Hver modulator er utstyrt med en polarisasjonsstyrer.

/ Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg "/>
Figur 4 Eksperimentell oppsett av QLS hvorved lagringen av intensiteten og fasemodulerte signaler er mulig.. Den blå merkede delen er bare nødvendig for påvisning av fasemodulerte signaler. Den QLS prosessen foregår i det optiske fiber. Den gule merket delen definerer den heterodyne påvisning av frekvens kammen. TEC: temperaturregulator, LDC: laser diode gjeldende kilde, LD: laser diode, IM: intensitetsmodulator, PM: fase modulator, PC: polarisering kontrolleren, AWG: vilkårlig bølgeform generator, MZM: Mach-Zehnder modulator, EDFA: Erbium dopet fiber forsterker, C: sirkulasjonspumpe, Lo: lokal oscillator, Osci: oscilloskop, OSA: optisk spektrum analysator, PD: fotodiode, ESA: elektrisk spektrum analysator. Klikk her for å se større bilde.

Koble fiber med modulatoren for datasignalet. For fase-modulerte signaler har det å være en fasemodulator (PM) og for intensitetsmodulerte signaler en intensitetsmodulator (IM). Vanligvis er datahastigheten for forsøket i Gbps serien. Den andre siden av fiberen er forbundet med porten 2 av sirkulator (C). Den brukte AllWave fiber i våre eksperimenter har følgende spesifikasjoner: L = 20 km, Δ f SBS = 10,2 MHz, f SBS = 10,852 GHz, P th ≈ 9,1 dBm.
  • Koble amplitudemodulatoren for frekvens kam generasjon (MZM1) med optisk forsterker (EDFA). Kammen har å dekke båndbredde på datasignalet. Utgangen fra EDFA er forbundet med porten 1 av sirkulasjonspumpen.
  • For påvisning av fasemodulerte signaler, er en referansekilde er nødvendig. Koble den lokale oscillator (LO) sammen med utgangen 3 av sirkulator til en 50/50 kobleren. For int ensity modulerte signaler, er denne del som ikke er nødvendig. Som LO en fiber laser (Koheras) er brukt.
  • For fasemodulerte signaler: koble den tredje modulator (MZM2) for å trekke ut de utsatte eksemplarer med produksjonen av 50/50 kobling. For intensitet modulert signaler, kobler MZM2 direkte til port 3 av sirkulasjonspumpe. Forsyne modulator med en bias spenning (ikke vist) og en rektangulær signal fra CH1 Mkr1 utgangen på bølgeform generator for utpakking. Derfor blir de opprinnelige datasignaler, så vel som det rektangulære signal for utvinning synkronisert.
  • For deteksjon og analyse: koble en 90/10 kobling etter MZM2. Den oscilloskop er forbundet med den 90%-porten av kopleren, og 10%-deler er forbundet med det optiske spektrum analysator.
  • Programmere bølgeformgenerator med de nødvendige signaler for datapakken, frekvens kammen og det rektangulære signal. Frekvensen kam er generert av en periodisk sinc-funksjon.
  • e_title "> to. Måling

    1. Slå på utgangen for datasignalet ved bølgeformgenerator (AWG). Endre skjevhet for modulatoren (IM / PM) ved strømforsyningen og kontrollere signalkvaliteten på oscilloskop. Etter justering av beste kvalitet vende utgangssignalet fra bølgeformgenerator av. De modulatorer bør settes rundt den lineære driftspunkt. Eksempler på verdier kan finnes i resultatene delen.
    2. Justere kvaliteten for den frekvens kam med heterodyne deteksjon. Et eksempel for en relativt god kvalitet frekvens kam er vist i figur 5.. Frekvensen kammen må være flat, f.eks alle frekvenskomponenter har samme intensitet, og er stabile over tid, så vel som bred nok til å dekke hele spekteret. I tillegg bør kantene av kammen være bratt, for eksempel er det ingen åpenbare frekvenskomponenter med lav intensitet på sidene.
    3. Heterodyne kam deteksjon I: Koble utgangs av MZM1 med en 50/50 coupler. Den andre port for kobleren er forbundet med en fiber laser (Koheras) som lokal oscillator.
    4. Heterodyne kammen detektering II: På grunn av begrenset båndbredde av foto-diode og den elektriske spektralanalysator, har første kopleren utgang for å bli koblet til det optiske spektrum analysator for å justere avstanden mellom den lokale oscillator og signalet til rundt 8 GHz ved å endre temperaturen til laseren.
    5. Heterodyne kammen detektering III: Etter justeringen fjerne det optiske spektrum analysator og kople fotodiode og den elektriske spektrumanalysator til utgangen fra 50/50 kobleren. Juster forspenning av kammen modulator for å oppnå en flat frekvens kam. Etter fullfør koble utgangen av modulator igjen til den optiske forsterker (EDFA).
    6. Juster avstanden mellom begge laserdioder (IM / PM og MZM1) vedrørende Brillouin skift med kontinuerlige bølgesignaler. Dermed må du passe på at produksjonen av bølgeformgenerator er turned off.
    7. Slå på den optiske forsterker. Ta en titt på den optiske spektrum analysator og sette utgangseffekt for EDFA til en verdi under grensen for stimulert Brillouin spredning.
    8. Nå skifte bølgelengden til laserdiode som genererer datasignalet (IM / PM) inn i forsterkningen region av pumpen (MZM1). Signalet blir forsterket dersom bølgelengden er riktig.
    9. For optimalisering endre polarisasjonen av datasignalet, og således intensiteten til det maksimale.
    10. Slå på begge utganger (data signal-og kam) av bølgeformgenerator. Øke utgangseffekten av EDFA. Nå frekvens kammen vil trekke ut like langt komponenter ut av spekteret. Oscilloskop skal vise de forskjellige eksemplarer som genereres av QLS. For støyreduksjons lett skifte bølgelengden av datasignalet, og å endre polarisasjonen.
    11. For å trekke ut en av kopiene bruke en av de markørsignalene fra bølgeformgeneratoren eller en ekstern kildesom kan produsere en rektangulær puls. Sett opp en rektangulær puls med lengden av pakken.
    12. Slå på bias for MZM2 og endre den til driftpunkt der den utpakkede signalet er maksimert og alle andre kopiene er undertrykt. Nå forskyve den rektangulære puls til den ønskede utgave av den lagrede mønster.
    13. Den lagrede data mønsteret kan lagres med oscilloskop og evalueres med programvare, f.eks Origin.
    14. For å veksle mellom målingen av intensiteten og fasemodulerte signaler, må modulatoren for datasignalet som skal endres fra IM for intensitetsmodulerte signaler til PM for fasemodulerte signaler. I tillegg, for fasemodulerte signaler en lokal oscillator som referansekilde må legges til oppsett i henhold til Figur 4.

    Figur 5 Figur 5. Nesten flat frekvens kam med 13 filialer. Kammen ble oppdaget via heterodyne deteksjon. For påvisning en lokal oscillator ble kombinert via en 3 dB kobler med det optiske signalet, og detektert med en fotodiode. Frekvensen kam ble målt og registrert med en elektrisk spektrumanalysator. Utgangseffekten fra den lokale oscillator var 6 dBm, og den optiske energien av kammen 8 dBm. Avstanden mellom den lokale oscillator og den optiske kam er 9,8 GHz. For en bedre oversikt frekvensaksen er normalisert til senterfrekvensen av kammen som var rundt 193,5 THz (1550 nm). Klikk her for å se større bilde.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    For måling 10110101 en intensitetsmodulerte datamønster med en datahastighet på 1 Gb ble anvendt. Den svarte linje i figur 6 representerer det opprinnelige signal, og de ​​fargede linjer representerer de forskjellige lagrings oppnådd med QLS ganger. Henvisningen er målt uten QLS og deaktivert bryteren på utgang. Under ideelle forhold lagringstider opp til 100 nanosekunder er oppnåelig. Resultatene for den lagrede 11001101 datamønster fra et fasemodulert signal, igjen med en hastighet på 1 Gb kan sees i figur 7, med referansesignalet på venstre side (sort), og de ​​forskjellige ekstraherte kopier av SBS basert QLS . De lagrede versjoner av det opprinnelige signal er nesten uten forvrengning. Dette innebærer at det bare er små endringer i amplituden av biter i pakken, samt bare en liten pulsutvidelse. Måling av skjevheter utføres kvalitativ for hver pakke vedmåle de konkrete verdiene med oscilloskop.

    Kvaliteten og mengden av kopier avhenger av pumpeeffekten, flathet av kammen og polarisering. Hvis frekvensen kam er ikke flat nok, skjevheter i mønster og de ulike kopier oppstå. Dersom pumpeeffekten er for lav vil det være en mindre mengde av kopier, da strømmen for hver enkelt linje i kammen vil avta. I tilfelle av lave pumpeeffekten SBS forsterkningen båndbredden blir bredere, og dermed den maksimale lagringstid reduseres. I tillegg, hvis pumpeeffekten er for lav, er det ingen SBS forsterkning og ingen filtrering. Som det kan ses, er den maksimale lagringstid på figur 7 er 60 nanosekunder. På grunn av begrensninger i utstyret, pumpekraft under målingen var for lavt. Derfor Brillouin gevinst båndbredde kan ikke reduseres til sitt minimum og maksimum lagringstiden er begrenset til 60 nanosekunder.

    "Figur Figur 6. Quasi lette lagring av en intensitet modulerte signal 17.. Innenfor figuren måleresultatene for en intensitet modulerte signal med den bitsekvens 10110101 kan sees. Kopiene som genereres av QLS er vist i tillegg til referansesignalet på venstre side (svart). Den brukte frekvens kam ble generert med AWG og en MZM. RF inngangseffekt av MZM var 20 dBm og forspenning 3,76 V. Innenfor forsøket utgangseffekten av EDFA for kammen var 26 dBm. Den datasignalet ble generert av AWG og en annen modulator, så vel. Dataene RF-inngangseffekt til modulatoren var 24 dBm, og forspenn 1,54 V. Den optiske effekt av datasignalet var 6 dBm. Som Brillouin medium en 20 km AllWave fiber ble brukt. De QLS generere ulike kopier av det originale signalet. Everi kopi ble ekstrahert separat med en MZM drevet av et rektangulært signal. RF-inngangseffekten var 4 dBm, og forspenningen var 2,57 V. Måling av datasignalet, samt kopiene ble gjort med et oscilloskop med en optisk inngang. XY data av de utpakkede eksemplarer ble lagret og analysert. Klikk her for å se større bilde.

    Figur 7
    Figur 7. Quasi lys lagring av en fase modulert signal 21. Den svarte linjen på venstre side viser den opprinnelige 11.001.101 data mønster. De fargede linjene viser de ulike utpakkede kopier som er generert via QLS. Den brukte frekvens kam ble generert med en sinc-funksjon ut av AWG og MZM. MZM ble drevet ved 20 dBm RF inngangseffekt, og en forspenning på 3,76 V. Den datasignal blir generert fra AWG også, og overføres inn i den optiske domene med en fasemodulator drives med en RF-effekt på 19 dBm. Som Brillouin medium en 20 km AllWave fiber ble brukt. Utgangseffekten av den EDFA for kammen var 23 dBm. Den optiske effekt av datasignalet før fiberen var 10 dBm. Kopiene som genereres via QLS blir ekstrahert med et MZM og et rektangulært signal ut av AWG. Den RF-inngangseffekten var 4 dBm og forspenning var 3,5 V For å påvise kopiene med oscilloskopet signalene er kombinert med en lokal oscillator for å få en referansefase, som beskrevet i prosedyren del. Signalet ble målt og registrert med oscilloskop og evalueres med Origin. Klikk her for å se større bilde.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Den mest kritiske trinn under eksperimentet er justering av frekvensen kam, dvs. båndbredde, flathet og posisjon i forhold til datasignalet i frekvensdomenet. I henhold til samplings teoremet i frekvensdomenet, blir signal skjevheter unngås hvis hele båndbredden av den optiske pakke blir samplet med en ideell flat kam. Således båndbredden av den optiske pakke definerer minimum båndbredden av frekvens kammen og i denne båndbredden kammen må være så jevn som mulig. En nonideal frekvens kam vil føre til en uregelmessig multiplikasjon med data spektrum og derfor en ujevn samplet spektrum. Dette vil øke skjevhetene betydelig. Den samme virkning oppstår når posisjonen av forsterkningen kammen og data spektrum ikke passer fullstendig. Hvis bare halvparten av gevinsten kammen er i dataspektrum, for eksempel, ville resultatet være en ujevn samplet spektrum og skjevheter vil økes.

    Den totale lagringstiden avhenger direkte på Brillouin gevinst båndbredde. Derfor, ved å redusere båndbredden lagringstiden kan økes betydelig. Dette kan gjøres ved overlagringen av gevinsten med to tap 17, samt usynger en flertrinns Brillouin system 22. Disse modifikasjoner er enkle å implementere men øker kompleksiteten til systemet, respektivt. I tillegg, kan lagringstiden forbedres ved hjelp av en sløyfe rundt i systemet. Derfor ekstrahert pakke er matet inn i systemet etter hver rundtur.

    Den enestående fordelene med denne metoden er fleksibel, høy lagringstiden samt uavhengighet module format og heller enkelt oppsett. Andre sammenlign alle optiske lagringsmetoder er begrenset til lagringstiden for bare noen få biter, som den langsomme lyset tilnærming 8, eller ha en fast lagringsplass tid, for eksempel i en sløyfe matrise.

    De nødvendige komponenter for de QLS er kommersielt tilgjengelige og kan integreres lett. Som langsom lys medium transmisjonsfiber i seg selv kan brukes. Derfor nettverksnoder kan lett utstyres med QLS teknikk. Den eneste komponent som er nødvendig i tillegger en sentral styrelogikk som styrer lagringstider.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Forfatterne hevder at de ikke har noen konkurrerende finansielle interesser. Forfatteren, Thomas Schneider, er ansatt i Deutsche Telekom AG. Forfatteren, Stefan Preussler, fått støtte som ble gitt av Deutsche Telekom Innovation Laboratories.

    Acknowledgments

    Vi erkjenner takknemlig økonomisk støtte fra Deutsche Telekom Innovation Laboratories.

    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

    Fysikk optisk kommunikasjon Optisk Lett bagasje stimulert Brillouin spredning optisk Signal Processing optiske datapakker telekommunikasjon
    Kvasi-lys Storage for optiske data pakker
    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