Waiting
Login processing...

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

Engineering

Stockage quasi-lumière pour les paquets de données optiques

Published: February 6, 2014 doi: 10.3791/50468

Summary

L'article décrit une procédure pour stocker les paquets de données optiques avec une modulation arbitraire, longueur d'onde, et le taux de données. Ces paquets sont à la base des télécommunications modernes.

Abstract

La télécommunication d'aujourd'hui est basée sur les paquets optiques qui transmettent l'information dans les réseaux de fibres optiques à travers le monde. Actuellement, le traitement des signaux est effectué dans le domaine électrique. Le stockage direct dans le domaine optique permettrait d'éviter le transfert des paquets à l'électricité et à l'arrière pour le domaine optique dans chaque noeud de réseau et, par conséquent, augmenter la vitesse et, éventuellement, de réduire la consommation d'énergie de télécommunications. Cependant, la lumière se compose de photons qui se propagent à la vitesse de la lumière dans le vide. Ainsi, le stockage de la lumière est un grand défi. Il existe quelques méthodes pour ralentir la vitesse de la lumière, ou de le stocker dans des excitations d'un milieu. Cependant, ces procédés ne peuvent pas être utilisés pour le stockage de paquets de données optiques utilisés dans les réseaux de télécommunications. Ici, nous montrons comment le temps-fréquence-cohérence, qui détient pour chaque signal et donc pour les paquets optiques ainsi, peut être exploitée pour construire une mémoire optique. Nous will examen du fond et montrent en détail et par des exemples, comment un peigne de fréquence peuvent être utilisés pour la copie d'un paquet optique qui entre dans la mémoire. L'une de ces copies domaine de temps est ensuite extrait de la mémoire par un commutateur dans le domaine temporel. Nous allons montrer cette méthode pour l'intensité ainsi que pour des signaux modulés en phase.

Introduction

Le transport de données dans les réseaux de télécommunications est optiquement, puisque seules les fibres optiques offrent la capacité nécessaire pour le trafic de données d'aujourd'hui transmis à travers le monde. Cependant, dans chaque noeud du réseau le signal optique doit être transféré dans le domaine électrique en vue de le traiter. Après le traitement du signal est converti vers le domaine optique pour la transmission. Ce double transfert entre les domaines à la fois du temps et consomme de l'énergie. Afin d'utiliser un traitement tout-optique des données, le problème de la conservation intermédiaire doit être résolu. Ainsi, beaucoup de méthodes pour le stockage ou la mise en mémoire tampon des signaux optiques ont été proposées. Le plus simple est d'envoyer les signaux dans une matrice de guides d'ondes de différentes longueurs 2. Toutefois, ces matrices sont encombrants et le temps de stockage ne peuvent pas être à l'écoute car il est prédéfinie par la longueur du guide d'onde.

La méthode "Slow-Light" repose sur un tunable changement de l'indice de groupe de réfraction d'un milieu de ralentir la vitesse de propagation des impulsions de signal optique 2. Plusieurs effets physiques et des systèmes de matériaux peuvent être utilisés à cette fin 6.3. Cependant, avec ces méthodes, le signal peut être ralentie par quelques longueurs en bits, ce qui est loin d'être suffisante pour que les noeuds de réseau optique 7,8.

Une autre approche utilise une conversion de longueur d'onde et de dispersion pour la génération de retards accordables. De ce fait, la longueur d'onde centrale du signal d'entrée est décalé par l'intermédiaire de conversion optique non linéaire. Ensuite, le signal est injecté dans une fibre hautement dispersif. La différence dans la vitesse de groupe dans la fibre à dispersion conduit à un retard qui est proportionnel au produit du changement de longueur d'onde et la dispersion de vitesse de groupe (GVD) dans la fibre. Avec une seconde conversion la longueur d'onde est décalée à la valeur d'origine. Pour les techniques de changement de longueur d'onde comme mélange à quatre ondes ou en phase d'auto modulation peut être utilisé. Avec le procédé de conversion et les temps de dispersion de stockage jusqu'à 243 ns de retard accordable, qui correspondent à des bits 2400, 10 ont été rapportés. Toutefois, la conversion de longueur d'onde et de dispersion des méthodes en général ont besoin de composants spéciaux et des configurations pour produire un grand changement de longueur d'onde et / ou grand GVD. En outre, ils sont parmi les méthodes de retard les plus complexes et gourmands en énergie 2.

D'autres procédés de stocker le signal optique en une excitation d'un système matériel. Un faisceau de sonde est ensuite utilisée pour lire l'information. Habituellement, ces systèmes ne peuvent pas être utilisés dans le domaine des télécommunications, car ils nécessitent des températures ultra-haute ou basse-11, ne fonctionnent pas avec des largeurs de bande de télécommunications, ou nécessitent plutôt des configurations complexes et de haute puissance 12-14.

Ici, nous montrons comment une propriété de base de signaux (la cohérence temps-fréquence) peut être exploitée pour le stockage de paquets de données optiques. Since pas l'excitation d'un système matériel est utilisé, nous avons appelé la méthode de stockage quasi-lumière (QLS) 15-17. La QLS est indépendant de la modulation, le format de données et du débit des paquets de données et peut stocker des paquets optiques à plusieurs milliers de bits longueurs 18.

L'idée de base peut être vu dans la figure 1, les impulsions de forme rectangulaires sont présentés ici. Cependant, la méthode fonctionne pour toutes les formes d'impulsion et de paquets d'impulsions. La seule restriction est que les signaux doivent être limitées dans le temps.

Figure 1
Figure 1. Cohérence temps-fréquence d'un signal de modulation d'intensité 23. Un signal rectangulaire unique dans le domaine temporel (a) est représenté par une fonction sinc dans-la-fréquence domadans (b). Ici, l'intensité normalisée est représentée, étant donné qu'il n'est pas possible de mesurer les champs avec un équipement optique. La représentation dans le domaine temporel pour une séquence de signaux rectangulaires est représenté en (c). Cette séquence a toujours la même forme spectrale. Mais, il se compose de fréquences simples équidistants en vertu de la sinc-enveloppe (d). L'axe de temps sont normalisées à la moitié de la durée d'un signal unique et l'axe des fréquences pour les premiers passages par zéro, respectivement. Cliquez ici pour agrandir l'image.

Une impulsion rectangulaire dans le domaine du temps (figure 1a) a une "cardinalis de sinus" ou à la fonction sinc sin (px) / forme px spectre (figure 1b), où toutes les fréquences inférieures de l'enveloppe sont présentes. Un train d'impulsions rectangulaires dans le domaine du temps (figure 1c) présente encore un SIfonction nc forme spectre (figure 1d) avec la bande passante Δ f. Mais en raison de la périodicité, pas toutes les fréquences sont plus présentes. Au lieu de cela, le spectre de fréquences est constituée équidistants et l'inverse de l'écart de fréquence définit la séparation dans le temps entre les impulsions Δ T = 1 / Δ v.

L'idée de base de la QLS est maintenant tout simplement pour extraire des fréquences équidistantes sur le spectre du paquet d'entrée. En raison de la cohérence temps-fréquence cela se traduit par une copie du paquet dans le domaine temporel. La copie avec le retard souhaité peut être extraite par un commutateur dans le domaine temporel.

Le principe de notre expérience est présenté sur la figure 2. Un signal d'entrée limité dans le temps est multipliée par un peigne de fréquence dans le domaine fréquentiel. Pour la multiplication de l'effet non-linéaire de diffusion Brillouin stimulée (SBS) est utilisé. Les résultats sont équidistants de copies du signal d'entrée dans les ee dans le domaine temporel. L'un des signaux est extrait avec un interrupteur piloté par une fonction rectangulaire. Ainsi, à la sortie de la mémoire, en principe, une copie exempte de distorsion de l'impulsion d'entrée peut être prévu.

Figure 2
Figure 2. Idée de base du stockage quasi-lumière 15. Un temps signal d'entrée limité (un) est multipliée par un peigne de fréquence (b) dans le domaine fréquentiel, qui est notée avec un X. Cela conduit à différentes copies de la signal dans le domaine temporel (c). De l'train d'impulsions généré l'une des copies (d) est extrait avec un commutateur dans le domaine temporel en un signal de lecture rectangulaire (e). Le commutateur peut être un modulateur. Il en résulte une mémorisation du signal optique. La sttemps orage est définie par l'écart de fréquence entre les lignes de peigne et le signal de lecture. Cliquez ici pour agrandir l'image.

SBS elle-même est un effet non linéaire qui peut se produire dans les fibres monomodes standard (SSMF) à de faibles puissances. De ce fait, le signal interagit avec un changement de densité optique qui est générée par une onde de pompe à l'encontre de multiplication. Si l'onde de signal est rétrogradé en fréquence, une région de gain est formée dans laquelle le signal sera amplifié. Si elle est déplacée vers le haut, le signal est atténué dans la région de la diminution correspondante. Le décalage de fréquence entre la pompe et le signal est définie par l'onde acoustique, qui dépend des propriétés du matériau. Le plus grand avantage de l'ABS pour l'application présentée est l'étroite bande passante Δ f SBS de la région de gain. Ainsi, pratiquement SBS forme un filtre optique de largeur de ligne étroite. La largeur de bande étroite de til acquérir région dépend de la durée et de surface effective de la fibre ainsi que sur la puissance de pompage utilisé 19. La pleine largeur naturelle à mi-hauteur (FWHM) de la bande passante du gain SBS dans un SSMF est d'environ 30 MHz. Dans les guides d'ondes particulières, telles que des fibres AllWave, et avec de fortes puissances de pompage, la largeur de bande peut être réduite à 20 10 MHz. En raison de la largeur de bande de filtre différents exemplaires sont recouverts d'une enveloppe. Par conséquent, la durée maximale de stockage des QLS est inversement proportionnelle à la largeur de bande SBS. Une bande passante de 10 MHz entraînerait un temps de stockage maximum de 100 ns. Cliquez ici pour agrandir l'image.

Pour la transmission à débit binaire très élevé l'information doit être codé dans la phase de la porteuse à la place de son amplitude, étant donné que ceci offre beaucoup d'avantages. Ainsi, contrairement à impulsions, les signaux de ces réseaux optiques ont une amplitude constante. <strong> La figure 3 illustre un tel signal modulé en phase dans le temps (à gauche) et dans le domaine fréquentiel (à droite). Ce spectre peut être échantillonné de la même manière que celle du signal modulé en amplitude 21. En fait, le spectre de la fonction-rectangulaire pour l'intensité et les signaux modulés en phase est filtré en raison de la transmission, ce qui limite le spectre.

Figure 3
Figure 3. Cohérence temps-fréquence pour une modulation de phase 21. En un signal modulé en phase, la phase de la porteuse est changée par le signal qui doit être transmis. Si chaque symbole se compose de 1 bit, la phase est modifié entre 0 et π, par exemple. Le côté gauche de la figure montre la représentation dans le domaine temporel résulte d'un tel déplacement de phase binaire clavetéSignal (BPSK). Le signal dans le domaine fréquentiel résultant est représenté sur le côté droit. Par comparaison avec la figure 1, on peut voir que le spectre du signal modulé en phase est qualitativement la même que celle du signal à modulation d'intensité. Ainsi, les QLS peuvent être appliquées de la même façon.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Une. Préparation du système (figure 4)

  1. Insérez les diodes laser LD1 et LD2 dans le montage spécifique et se connecter avec le courant (PMA) et des régulateurs de température (TEC). Tournez les appareils et vérifier la fonctionnalité des diodes laser avec l'analyseur de spectre optique. Habituellement, une longueur d'onde de 1550 nm autour de télécommunications est utilisé.
  2. Connectez la diode laser aux modulateurs (IM / PM et MZM1) en fonction de la configuration de la figure 4. Les connecteurs optiques ont besoin d'être nettoyés avant utilisation, afin de garantir la surface propre pour le couplage. Connecter l'alimentation électrique (non représenté) et le signal provenant du générateur de forme d'onde (AWG) avec un amplificateur électrique supplémentaire au modulateur. Faire en sorte que la puissance d'entrée optique et électrique maximale sur le modulateur ne soit pas dépassée. Chaque modulateur est équipé d'un contrôleur de polarisation.

/ Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg "/>
Figure 4. D'installation expérimentale des QLS lequel le stockage de l'intensité et de signaux modulés en phase est possible. La section intitulée bleue est seulement nécessaire pour la détection de signaux modulés en phase. Le processus QLS a lieu dans la fibre optique. La section intitulée jaune définit la détection hétérodyne du peigne de fréquence. Régulateur de température, LDC: TEC diode laser source de courant, LD: diode laser, IM: modulateur d'intensité, PM: modulateur de phase, PC: contrôleur de polarisation, AWG: générateur de signaux arbitraires, MZM: modulateur de Mach-Zehnder, EDFA: dopée à l'erbium fibre amplificateur, C: circulateur, Lo: oscillateur local, Osci: oscilloscope, OSA: analyseur de spectre optique, PD: photodiode, l'ESA: analyseur de spectre électrique. Cliquez ici pour agrandir l'image.

Raccorder la fibre avec le modulateur pour le signal de données. Pour les signaux modulés en phase, il doit être un modulateur de phase (PM) et pour des signaux à modulation d'intensité d'un modulateur d'intensité (IM). Habituellement, le débit de données pour l'expérience est dans la gamme Gbps. L'autre côté de la fibre est reliée à l'orifice 2 du circulateur (C). La fibre AllWave utilisé dans nos expériences a les caractéristiques suivantes: L = 20 km, Δ f = 10,2 MHz SBS, SBS f = 10,852 GHz, P e ≈ 9,1 dBm.
  • Connecter le modulateur d'amplitude pour la production d'un peigne de fréquences (MZM1) avec l'amplificateur optique (EDFA). Le peigne doit couvrir la largeur de bande du signal de données. La sortie de l'EDFA est connecté au port 1 du circulateur.
  • Pour la détection de signaux modulés en phase, une source de référence est nécessaire. Se connecter l'oscillateur local (LO) avec la sortie 3 du circulateur à un coupleur 50/50. Pour int ensité signaux modulés, cette partie n'est pas nécessaire. Comme LO un laser à fibre (Koheras) est utilisé.
  • Pour les signaux modulés en phase: connecter le troisième modulateur (MZM2) pour extraire les copies retardées du signal de sortie du coupleur 50/50. Pour les signaux à modulation d'intensité, connectez MZM2 directement au port 3 du circulateur. Alimenter le modulateur avec une tension de polarisation (non représenté) et un signal rectangulaire à partir du port de sortie CH1 Mkr1 du générateur de forme d'onde destiné à extraire. Par conséquent, les signaux de données d'origine, ainsi que le signal rectangulaire pour l'extraction sont synchronisés.
  • Pour la détection et l'analyse: connecter un coupleur 90/10 après MZM2. L'oscilloscope est relié à l'accès du coupleur de 90% et la part de 10% est connecté à l'analyseur de spectre optique.
  • Programmer le générateur de forme d'onde avec les signaux nécessaires pour le paquet de données, le peigne de fréquences et le signal rectangulaire. Le peigne de fréquences est généré par une fonction sinc-périodique.
  • e_title "> 2. mesure

    1. Activer la sortie pour le signal de données au générateur de forme d'onde (AWG). Changer le biais du modulateur (IM / PM) à l'alimentation et de contrôler la qualité du signal à l'oscilloscope. Après ajustement de la meilleure qualité de couper la sortie de la forme d'onde de générateur hors service. Les modulateurs devraient être fixées autour du point de fonctionnement linéaire. Des exemples de valeurs peuvent être trouvées dans la section des résultats.
    2. Ajuster la qualité du peigne de fréquence à une détection hétérodyne. Un exemple pour une fréquence relativement bonne qualité de peigne est représenté sur la figure 5. Le peigne de fréquence doit être plat, par exemple, tous les composants de fréquence ont la même intensité et sont stables dans le temps, ainsi que suffisamment large pour couvrir l'ensemble du spectre. En outre, les bords du peigne doivent être raide, par exemple, il n'y a pas de composantes de fréquences apparentes avec une faible intensité sur les côtés.
    3. peigne hétérodyne détection I: Connectez la sortie de MZM1 avec un co 50/50upler. L'autre port du coupleur est relié à un laser à fibre (Koheras) comme oscillateur local.
    4. détection de peigne hétérodyne II: En raison de la bande passante limitée de la photo-diode et l'analyseur de spectre électrique, d'une part la sortie de coupleur doit être connecté à l'analyseur de spectre optique afin de régler la distance entre l'oscillateur local et le signal de l'ordre de 8 GHz en modifiant la température du laser.
    5. la détection hétérodyne en peigne III: Après l'ajustement supprimer l'analyseur de spectre optique et connecter la photodiode et l'analyseur de spectre électrique à la sortie du coupleur 50/50. Ajuster la tension de polarisation du modulateur en forme de peigne pour réaliser un peigne de fréquence plat. Après l'achèvement de relier la sortie du modulateur de nouveau à l'amplificateur optique (EDFA).
    6. Réglez la distance entre les deux diodes laser (IM / PM et MZM1) en ce qui concerne le changement de Brillouin avec des signaux à ondes continues. Ainsi, assurez-vous que la sortie du générateur de forme d'onde est tuRNED off.
    7. Allumez l'amplificateur optique. Jetez un oeil à l'analyseur de spectre optique et régler la puissance de sortie de l'EDFA à une valeur inférieure au seuil de la diffusion Brillouin stimulée.
    8. Maintenant, décaler la longueur d'onde de la diode laser qui génère le signal de données (IM / PM) dans la région de gain de la pompe (MZM1). Le signal sera amplifié si la longueur d'onde est correcte.
    9. Pour l'optimisation changer la polarisation du signal de données et par conséquent l'intensité au maximum.
    10. Ouvrir les deux sorties (de signaux de données et peigne) du générateur de forme d'onde. Augmenter la puissance de sortie de l'EDFA. Maintenant, le peigne de fréquences va extraire les composants équidistants sur le spectre. L'oscilloscope doit montrer les différentes copies générées par les QLS. Pour la réduction de la distorsion légèrement décaler la longueur d'onde du signal de données et le changement de polarisation.
    11. Pour extraire l'une des copies d'utiliser l'un des signaux de marqueur du générateur de forme d'onde ou une source externequi peut produire une impulsion rectangulaire. Mettre en place une impulsion rectangulaire avec la longueur du paquet.
    12. Allumez le biais de MZM2 et changer au point où le signal extrait est maximisée et toutes les autres copies sont supprimées exploitation. Maintenant déplacer le créneau de la version souhaitée du motif stocké.
    13. Le modèle de données stockée peut être enregistré avec l'oscilloscope et évaluée avec le logiciel, par exemple origine.
    14. Afin de commuter entre la mesure de l'intensité et de phase des signaux modulés, le modulateur pour le signal de données a besoin d'être changé de IM de l'intensité des signaux modulés à PM pour des signaux modulés en phase. En outre, pour les signaux modulés en phase d'un oscillateur local en tant que source de référence doit être ajoutée à la configuration selon la figure 4.

    Figure 5 Figure 5. Presque plat peigne de fréquence avec 13 branches. Le peigne a été détecté par détection hétérodyne. Pour la détection d'un oscillateur local a été combiné par l'intermédiaire d'un coupleur 3 dB avec le signal optique détecté et avec une photodiode. Le peigne de fréquence a été mesurée et enregistrée avec un analyseur de spectre électrique. La puissance de sortie de l'oscillateur local est de 6 dBm et la puissance optique du peigne 8 dBm. La distance entre l'oscillateur local et le peigne optique est de 9,8 GHz. Pour une meilleure vue d'ensemble de l'axe de fréquence est normalisée à la fréquence centrale du peigne qui était d'environ 193,5 THz (1550 nm). Cliquez ici pour agrandir l'image.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Pour la mesure d'une configuration de données à modulation d'intensité 10110101 avec un débit de 1 Gbps de données a été utilisé. La ligne noire sur la figure 6 représente le signal d'origine et les lignes de couleur représentent les différents temps de stockage obtenus avec les QLS. La référence est mesurée sans les QLS et l'interrupteur activé à la sortie. Sous fois des conditions idéales de stockage jusqu'à 100 ns sont réalisables. Les résultats pour l'11001101 motif de données mémorisé d'un signal modulé en phase, à nouveau avec un débit de 1 Gbps de données peut être vu dans la figure 7, avec le signal de référence sur le côté gauche (en noir) et les différentes copies extraites de la SBS basées QLS . Les versions enregistrées du signal d'origine sont presque sans distorsion. Cela signifie qu'il n'y a que de petits changements dans l'amplitude des bits du paquet ainsi que juste un léger élargissement d'impulsions. La mesure des déformations est réalisée qualitative pour chaque paquet parmesurer les valeurs spécifiques à l'oscilloscope.

    La qualité et la quantité de copies dépend de la puissance de la pompe, la planéité du peigne et de la polarisation. Si le peigne de fréquence n'est pas assez plat, des distorsions dans le motif et les différentes copies se produisent. Si la puissance de la pompe est trop faible, il y aura une moindre quantité de copies, étant donné que la puissance de chaque ligne dans le peigne va diminuer. Dans le cas de faible puissance de la pompe de la bande passante de gain SBS sera plus large et donc la durée maximale de stockage diminue. En outre, si la puissance de la pompe est trop faible, il n'y a pas de gain SBS et pas de filtrage. Comme on le voit, la durée maximale de stockage de la figure 7 est de 60 ns. En raison des limitations de l'équipement, la puissance de la pompe lors de la mesure est trop basse. Par conséquent, la largeur de bande de gain de Brillouin n'a pas pu être réduite à son minimum et le temps de stockage maximum est limité à 60 ns.

    "Figure Figure 6. Quasi stockage de la lumière d'un signal de modulation d'intensité 17. Vers la figure, les résultats de mesure pour un signal modulé en intensité avec la séquence binaire 10110101 peut être vu. Les copies générées par les QLS sont indiqués en plus du signal de référence sur la gauche (en noir). Le peigne de fréquence utilisée a été générée avec le Groupe de travail et un MZM. La puissance d'entrée RF de l'MZM est de 20 dBm et la tension de polarisation de 3,76 V. Dans l'expérience, la puissance de l'EDFA de sortie pour le peigne est de 26 dBm. Le signal de données a été généré par l'AWG et un autre modulateur, ainsi. La puissance d'entrée RF de données au modulateur était de 24 dBm et la tension de polarisation de 1,54 V. La puissance optique du signal de données était de 6 dBm. Comme milieu Brillouin d'une fibre de AllWave 20 km a été utilisé. Les QLS génèrent différentes copies du signal original. Every copie a été extraite avec une MZM séparément commandé par un signal rectangulaire. La puissance d'entrée RF était de 4 dBm et la tension de polarisation était de 2,57 V. La mesure du signal de données, ainsi que les copies ont été effectués avec un oscilloscope avec une entrée optique. Les données xy des copies extraits ont été enregistrés et analysés. Cliquez ici pour agrandir l'image.

    Figure 7
    Figure 7. Stockage de lumière quasi d'un signal modulé en phase 21. La ligne noire sur le côté gauche montre le modèle original de données 11001101. Les lignes de couleur représentent les différentes copies extraits qui sont générés par QLS. Le peigne de fréquence utilisée a été généré par une fonction sinc de l'AWG et une MZM. Le MZM a été entraîné à 20 dBm de puissance RF d'entrée et une tension de polarisation de 3,76 V. Le signal de données est généré à partir de l'AWG ainsi, et transférée dans le domaine optique avec un modulateur de phase entraînée par une puissance RF de 19 dBm. Comme milieu Brillouin d'une fibre de AllWave 20 km a été utilisé. La puissance de l'EDFA de sortie pour le peigne est de 23 dBm. La puissance optique du signal de données avant de la fibre est de 10 dBm. Les copies générées via QLS sont extraits avec un MZM et un signal rectangulaire de l'AWG. La puissance d'entrée RF était de 4 dBm et la tension de polarisation était de 3,5 V. Pour détecter les copies de l'oscilloscope le signal est combiné avec un oscillateur local pour obtenir une phase de référence, comme cela est expliqué dans la partie de la procédure. Le signal a été mesuré et enregistré avec l'oscilloscope et évaluée avec Origin. Cliquez ici pour agrandir l'image.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    L'étape la plus critique lors de l'expérience est le réglage du peigne de fréquence, c'est à dire la largeur de bande, de la planéité et la position en ce qui concerne le signal de données dans le domaine fréquentiel. D'après le théorème de l'échantillonnage dans le domaine fréquentiel, les distorsions de signal sont évitées si l'ensemble de la largeur de bande du paquet optique est échantillonné avec un peigne idéalement plat. Ainsi, la largeur de bande du paquet optique qui définit la largeur de bande minimale du peigne de fréquences et dans cette largeur de bande du peigne doit être aussi plat que possible. Un peigne de fréquence non idéale entraînera une multiplication irrégulière avec le spectre de données et donc à un spectre échantillonné inégale. Cela permettrait d'accroître de manière significative les distorsions. Le même effet se produit lorsque la position du peigne de gain et le spectre de données ne correspond pas correctement. Si seulement la moitié de la crête de gain se situe dans le spectre de données, par exemple, le résultat serait un spectre échantillonné inégale et les distorsions serait augmenté.

    La durée totale de stockage dépend directement de la bande passante de gain Brillouin. Par conséquent, en réduisant la largeur de bande du temps de stockage peut être augmentée de manière significative. Ceci peut être réalisé par la superposition du gain avec deux pertes 17 ainsi que uchanter un système multi-Brillouin étape 22. Ces modifications sont faciles à mettre en œuvre, mais d'améliorer la complexité du système, respectivement. En outre, le temps de stockage peut être améliorée en utilisant une boucle autour du système. Par conséquent, le paquet extrait est réinjectée dans le système après chaque aller-retour.

    Les avantages exceptionnels de cette méthode sont la accordable, le temps de stockage élevée, ainsi que l'indépendance du format de modulation et la configuration assez simple. D'autres méthodes de stockage optique tout comparables sont limités à des durées de stockage de quelques morceaux, comme l'approche de la lumière lente 8, ou un temps de stockage fixe, par exemple dans une matrice de boucle.

    Les composants nécessaires pour les QLS sont disponibles dans le commerce et peuvent être intégrés facilement. Comme milieu lumière lente de la fibre de transmission lui-même peut être utilisé. Par conséquent, les nœuds de réseau peuvent être facilement équipés de la technique QLS. Le seul composant qui est nécessaire en plusest une logique centrale de commande qui commande les durées de stockage.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Les auteurs déclarent qu'ils n'ont aucun intérêt financier concurrents. L'auteur, Thomas Schneider, est un employé de la Deutsche Telekom AG. L'auteur, Stefan Preußler, a reçu un financement qui a été fourni par Deutsche Telekom Innovation Laboratoires.

    Acknowledgments

    Nous tenons à remercier le soutien financier de Deutsche Telekom Innovation Laboratoires.

    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

    Physique les communications optiques Rangements optique la diffusion Brillouin stimulée Traitement du signal optique les paquets de données optiques télécommunications
    Stockage quasi-lumière pour les paquets de données optiques
    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