Waiting
Login processing...

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

Engineering

Kvasi-ljus lagring för Optiska Datapaket

Published: February 6, 2014 doi: 10.3791/50468

Summary

Artikeln beskriver ett förfarande för att lagra optiska datapaket med en godtycklig module, våglängd, och datahastighet. Dessa paket är grunden för modern telekommunikation.

Abstract

Dagens telekommunikation bygger på optiska paket som överför informationen i optiska fibernät runt om i världen. För närvarande är behandlingen av signalerna sker i den elektriska domänen. Direkt lagring i den optiska domänen skulle undvika överföring av paketen till den elektriska och tillbaka till den optiska domänen i varje nätnod och således öka hastigheten och eventuellt minska energiförbrukningen för telekommunikation. Emellertid består ljus av fotoner som propagerar med ljusets hastighet i vakuum. Sålunda är lagring av ljus en stor utmaning. Det finns några metoder för att sakta ner hastigheten på ljuset, eller för att lagra den i excitationer av ett medium. Emellertid kan dessa metoder inte användas för förvaring av optiska datapaket som används i telekommunikationsnät. Här visar vi hur tid-frekvens-konsekvens, som gäller för varje signal och därmed för optiska paket också, kan utnyttjas för att bygga ett optiskt minne. Vi will omdöme bakgrunden och visar i detalj och genom exempel, kan hur en frekvens kam användas för upptagande av ett optiskt paket som kommer in i minnet. En av dessa domänkopior tidsheras sedan från minnet av en domän switch tid. Vi kommer att visa den här metoden för intensitet och för fas-modulerade signaler.

Introduction

Den transportuppgifter i telekommunikationsnäten är optiskt, eftersom endast optiska fibrer erbjuda den kapacitet som krävs för dagens datatrafik överförs runt om i världen. Men i varje nod i nätverket den optiska signalen måste överföras in i den elektriska domänen för att kunna bearbeta den. Efter bearbetning av signalen omvandlas tillbaka till den optiska domänen för vidare överföring. Denna dubbel-överföring mellan domänerna är både tids-och effektkrävande. För att kunna använda en heloptisk behandling av data, har problemet med den mellanliggande lagrings lösas. Således, har massor av metoder för lagring eller buffring av de optiska signalerna föreslagits. Det enklaste sättet är att skicka signalerna i en matris av vågledare med olika längder 2. Emellertid är dessa matriser är skrymmande och lagringstiden kan inte ställas in eftersom den är fördefinierad genom vågledarens längd.

Den "Slow-Light"-metoden bygger på en tunable förändring av gruppen brytningsindex av ett medium för att bromsa utbredningshastigheten hos den optiska signalpulserna 2. Flera fysiska effekter och materialsystem kan användas för detta ändamål 3-6. Men med dessa metoder signalen kan bromsas av några bit-längder, vilket är långt ifrån tillräckligt för optiska nätverksnoder 7,8.

Ett annat tillvägagångssätt använder våglängdskonvertering och dispersion för generering av avstämningsbara fördröjningar. Därigenom är den centrala våglängden hos insignalen skiftas via olinjär optisk omvandling. Därefter matas signalen till en mycket spridande fiber. Skillnaden i grupphastigheten i den dispersiva fibrer leder till en fördröjning som är proportionell mot produkten av den våglängdsförändring och gruppen-velocity dispersion (GVD) i fibern. Med en andra omvandlings våglängden skiftas tillbaka till det ursprungliga värdet. För våglängdsskift tekniker som fyrvågsblandning eller egen fas modulation kan användas. Med omvandlingen och spridningsmetod lagringstider upp till 243 ns av avstämbara fördröjning, vilket motsvarar 2.400 bit, rapporterades 10. Men våglängd konvertering och spridningsmetoder i allmänhet behöver specialkomponenter och inställningar för att producera ett stort våglängdsförskjutning och / eller stora GVD. Dessutom är de bland de mest komplexa och makthungriga fördröjnings metoder 2.

Andra metoder lagra den optiska signalen till en excitering av en materialsystem. En sondstråle används sedan för att läsa ut information. Vanligtvis dessa system kan inte användas inom telekommunikationsområdet eftersom de kräver ultrahöga eller-låga temperaturer 11, kommer inte att fungera med telebandbredder, eller kräver ganska komplicerade uppställningar och hög effekt 12-14.

Här visar vi hur en grundläggande egenskap hos signaler (koherenstid frekvens) kan utnyttjas för lagring av optiska datapaket. Since ingen excitation av ett material system används, har vi kallat metoden Kvasi-ljus Storage (QLS) 15-17. Den QLS är oberoende av modulering, format av data och datahastigheten för paketen och kan lagra optiska paket för flera tusen bitlängder 18.

Den grundläggande idén kan ses i figur 1, är här rektangulärt formade pulser som visas. Däremot fungerar metoden för varje pulsform och för paket av pulser. Den enda begränsningen är att signalerna måste vara tidsbegränsade.

Figur 1
Figur 1. Samstämmighet Time-frekvensen för en intensitetsmodulerade signalen 23. En enda rektangulär signal i tidsdomänen (a) representeras av en sinc-funktion i frekvens-domai (b). Här den normaliserade intensiteten visas, eftersom det inte är möjligt att mäta fälten med optisk utrustning. Tidsdomänrepresentationen för en sekvens av rektangulära signaler visas i (c). Denna sekvens har fortfarande samma spektrala form. Men, består den av ekvidistanta enstaka frekvenser under den sinc-kuvert (d). Tidsaxeln är normaliserade till halva längden av en enda signal och frekvensaxeln till de första nollgenomgångar, respektive. Klicka här för att visa en större bild.

En rektangulär puls i tidsdomänen (figur 1a) har en "sinus cardinalis" eller sinc-funktionen sin (px) / px formad spektrum (figur 1b), där alla frekvenser under kuvertet är närvarande. Ett tåg av rektangulära pulser i tidsdomänen (figur 1c) har fortfarande en sinc-funktion formad spektrum (figur 1d) med bandbredden Δ f. Men på grund av periodiciteten inte alla frekvenser är närvarande längre. Istället spektrumet består av ekvidistanta frekvenser och inversen av frekvensavståndet definierar separationstiden mellan pulserna Δ T = 1 / Δ v.

Den grundläggande idén med de QLS är nu helt enkelt att extrahera ekvidistanta frekvenser ur spektret för ingångspaketet. På grund av tid-frekvens samstämmighet detta resulterar i en kopiering av paketet i tidsdomänen. Kopian med önskad fördröjning kan extraheras med en domän switch tid.

Principen för vårt experiment visas i figur 2. En tidsbegränsad insignal multiplicerad med en frekvens kam i frekvensdomänen. För multiplikation den olinjära effekten av stimulerad Brillouin-spridning (SBS) används. Resultaten är ekvidistanta kopior av insignalen i the tidsdomän. En av signalerna extraheras med en omkopplare som drivs av en rektangulär funktion. Sålunda vid utgången från minnet i princip kan förväntas en distorsionsfri kopia av ingångspulsen.

Figur 2
Figur 2. Grundläggande idén med Kvasi-ljus Förvaring 15. En tid begränsad insignal (a) multipliceras med en frekvens kam (b) i frekvensdomänen, som betecknas med ett X. Detta leder till olika kopior av signalen i tidsdomänen (c). Från den alstrade pulståget en av kopiorna (d) extraheras med en tidsdomän-omkopplaren av en rektangulär lässignal (E). Omkopplaren kan vara en modulator. Resultatet är en lagring av den optiska signalen. Den storage tid definieras av frekvensavståndet mellan kam linjer och läs signalen. Klicka här för att visa en större bild.

SBS själv är en icke-linjär effekt som kan inträffa i vanliga enkelmodfibrer (SSMF) vid låga krafter. Därvid samverkar den signal med en optisk förändring densitet, som alstras av en räknare föröknings pumpvågen. Om signalvågen downshifted i frekvens, är ett förstärkningsområde bildas i vilken signalen kommer att förstärkas. Om det är upp-skiftade signalen kommer att dämpas i motsvarande förlust regionen. Den frekvensförskjutning mellan pumpen och signalen definieras av den akustiska vågen, vilket beror på materialets egenskaper. Den största fördelen med SBS för den presenterade programmet är den smala bandbredden Δ f SBS av förstärkningsområdet. Således praktiskt SBS bildar en smal linjebredd optiskt filter. Den smala bandbredden för than vinna region är beroende av effektiva längden och arean av fibern samt på den använda pumpeffekt 19. Den naturliga full bredd vid halva maximala (FWHM) bandbredden för SBS vinsten i en SSMF är cirka 30 MHz. I speciella vågledare, såsom AllWave fibrer och med höga pumpeffekter, kan bandbredden minskas ned till 10 MHz 20. På grund av filterbandbredden de olika kopiorna är täckta med ett kuvert. Därför, den maximala lagringstiden för QLS beror omvänt på SBS bandbredd. En bandbredd på 10 MHz skulle leda till en maximal lagringstid på 100 ns. Klicka här för att visa en större bild.

För sändning mycket hög bithastighet måste informationen som skall kodas in i fasen hos bäraren i stället för att dess amplitud, eftersom detta ger en hel del fördelar. Således, i motsats till pulser, signalerna i dessa optiska nät har konstant amplitud. <strong> Figur 3 visar en sådan fas modulerad signal i tiden (till vänster) och frekvensdomänen (till höger). Detta spektrum kan ta prov på samma sätt som den för den amplitudmodulerade signalen 21. I själva spektrumet för den rektangulära funktion för intensitetsmodulerad och fasmodulerade signalerna filtreras på grund av transmissionen, vilket begränsar spektrum.

Figur 3
Figur 3. Samstämmighet Time-frekvens för en fas-modulering 21. I en fasmodulerad signal fasen för bärvågen ändras av den signal, som skall sändas. Om varje symbol består av en bit, är den fas ändras mellan 0 och π, till exempel. Den vänstra sidan av figuren visar den resulterande tidsdomänrepresentationen för en sådan binär fasskift fastkiladSignal (BPSK). Den resulterande frekvensdomänsignalen visas på den högra sidan. Genom jämförelse med figur 1 kan det ses att spektrumet för den fasmodulerade signalen är kvalitativt densamma som den hos den intensitetsmodulerade signalen. Således kan de QLS tillämpas på samma sätt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Förbereda systemet (Figur 4)

  1. Sätt i laserdioder LD1 och LD2 i det specifika fästet och anslut den med den nuvarande (LDC) och temperaturregulatorer (TEC). Vrid enheterna och kontrollera funktionaliteten av laserdioderna med optiska spektrumanalysator. Vanligtvis är en telekom våglängd omkring 1,550 nm används.
  2. Anslut laserdiod till modulatorer (IM / PM och MZM1) enligt inställningarna i Figur 4. De optiska anslutningsdon behöva rengöras före användning, för att säkerställa ren yta för koppling. Anslut strömförsörjningen (visas inte) och signalen från generatorn vågform (AWG) med en extra elektrisk förstärkare till modulatorn. Se till att den maximala optiska och elektriska ineffekten vid modulatorn inte överskrids. Varje modulator är försedd med en polarisation controller.

/ Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg "/>
Figur 4. Försöksuppställning av QLS som innebär lagring av intensitet och fas-modulerade signaler är möjlig. Den blå märkta avsnitt är endast nödvändigt för detektion av fas-modulerade signaler. Den QLS process äger rum i den optiska fibern. Den gula märkta sektionen definierar heterodyn detektering av frekvens kam. TEC: temperaturregulator, LDC: laserdiod strömkälla, LD: laserdiod, IM: intensitet modulator, PM: fasmodulator, PC: polarisering controller, AWG: godtycklig vågform generator, MZM: Mach-Zehnder-modulator, EDFA: erbium dopad fiber förstärkare, C: cirkulationspump, Lo: lokal oscillator, Osci: oscilloskop, OSA: optisk spektrumanalysator, PD: fotodiod, ESA: Elektrisk spektrumanalysator. Klicka här för att visa en större bild.

Anslut fiber med modulatorn för datasignalen. För fasmodulerade signaler måste det vara en fasmodulator (PM) och för intensitetsmodulerade signaler en intensitet modulator (IM). Vanligtvis är datahastigheten för experiment i Gbps sortimentet. Den andra sidan av fibern är förbunden med port 2 av cirkulatorn (C). Den använda AllWave fiber i våra experiment har följande specifikationer: L = 20 km, Δ f SBS = 10,2 MHz, f SBS = 10,852 GHz, P e ≈ 9,1 dBm.
  • Anslut amplitudmodulator för frekvens kam generationen (MZM1) med den optiska förstärkare (EDFA). Kammen har för att täcka bandbredden hos datasignalen. Utsignalen från EDFA är förbunden med porten 1 av cirkulatorn.
  • För detektion av fasmodulerade signaler behövs en referenskälla. Anslut den lokala oscillatorn (LO) tillsammans med utsignalen 3 av cirkulatorn till en 50/50 kopplare. För int ensity modulerade signaler, är denna del inte behövs. Som LO en fiberlaser (Koheras) används.
  • För fas modulerade signaler: Anslut den tredje modulatorn (MZM2) för att extrahera den fördröjda kopior med utgången av den 50/50 kopplare. För intensitetsmodulerade signaler, anslut MZM2 direkt till port 3 i cirkulations. Supply modulatorn med en förspänning (ej visad) och en rektangulär signal från CH1 Mkr1 utgångsport hos vågformsgenerator för att extrahera. Därför är de ursprungliga datasignaler, samt den rektangulära signalen för extrahering synkroniserade.
  • För detektion och analys: anslut en 90/10 kopplare efter MZM2. Oscilloskopet är förbunden med 90%-porten hos kopplaren och den del 10% är förbunden med den optiska spektrumanalysator.
  • Programmera vågformsgenerator med erforderliga signaler för datapaketet, frekvensen kam och den rektangulära signalen. Frekvenskamsmätning genereras av en periodisk sinc-funktion.
  • Mätning e_title "> 2.

    1. Slå på utgång för datasignalen vid den vågformsgenerator (AWG). Ändra bias för modulatorn (IM / PM) på strömförsörjningen och kontrollera signalkvaliteten på oscilloskopet. Efter justering av den bästa vrid utsignalen från våggeneratorn av. Modulatorerna bör sättas runt den linjära driftpunkten. Exempel på värden som finns i resultatdelen.
    2. Justera kvaliteten hos frekvens kam med heterodyn detektering. Ett exempel på en relativt god kvalitet frekvenskam visas i figur 5. Frekvensen kam måste vara platt, t.ex. alla frekvenskomponenter har samma intensitet och är stabila över tiden, samt bred nog att täcka hela spektrumet. Dessutom bör kanterna på kam vara branta, t ex finns det inga tydliga frekvenskomponenter med låg intensitet på sidorna.
    3. Heterodyn kam detektering I: Anslut utgången av MZM1 med en 50/50 coupler. Den andra porten hos kopplaren är förbunden med en fiberlaser (Koheras) såsom lokal oscillator.
    4. Heterodyn kam upptäckt II: På grund av den begränsade bandbredden hos fotodiod och elektrisk spektrumanalysator, har först kopplingen utgång som ska anslutas till den optiska spektrumanalysator för att ställa in avståndet mellan den lokala oscillatorn och signalen till cirka 8 GHz genom att ändra temperaturen av lasern.
    5. Heterodyne kam detektering III: Efter justeringen ta bort den optiska spektrumanalysator och ansluta fotodioden och den elektriska spektrumanalysator till utgången från den 50/50 kopplare. Justera förspänning av den kam-modulator för att uppnå en jämn frekvens kam. Efter fullbordan ansluta utgången från modulatorn igen till den optiska förstärkare (EDFA).
    6. Justera avståndet mellan de båda laserdioder (IM / PM och MZM1) angående Brillouin shift med kontinuerlig våg-signaler. Således, se till att produktionen av vågformsgeneratom är turned av.
    7. Slå på den optiska förstärkaren. Ta en titt på den optiska spektrumanalysator och ställa in produktionen makt EDFA till ett värde under tröskelvärdet på stimulerad Brillouinspridning.
    8. Nu skiftar våglängden för laserdiod, som alstrar datasignalen (IM / PM) i förstärkningsområdet för pumpen (MZM1). Signalen kommer att förstärkas om våglängden är korrekt.
    9. För optimering ändra polariseringen av datasignalen och således intensiteten maximalt.
    10. Slå på båda utgångarna (datasignal och kam) i vågformen generatorn. Öka uteffekt EDFA. Nu frekvens kammen kommer att packa ekvidistanta komponenter ur spektrumet. Oscilloskopet ska visa de olika kopior som genereras av QLS. För distorsionsreduktion något förskjuta våglängden för datasignalen och ändra polarisation.
    11. För att extrahera en av kopiorna använda en av markörsignalerna från generatorn vågform eller en extern källasom kan producera en rektangulär puls. Sätt upp en rektangulär puls med längden av paketet.
    12. Slå på bias för MZM2 och ändra den till den driftpunkt där den extraherade signalen är maximerad och alla andra kopior undertrycks. Nu skiftar rektangulär puls till den önskade versionen av det lagrade mönstret.
    13. Den lagrade datamönster kan sparas med oscilloskopet och utvärderas med programvara, t.ex. Origin.
    14. För att växla mellan mätning av intensitet och fas modulerade signaler, behöver modulatorn för datasignalen ändras från IM för intensitetsmodulerade signaler till PM för fas modulerade signaler. Dessutom, för de fasmodulerade signalerna en lokal oscillator som en referenskälla måste läggas till i konfigurationen enligt figur 4.

    Figur 5 Figur 5. Nästan rak frekvens kam med 13 grenar. Kammen detekterades via heterodyn detektering. För detektion en lokal oscillator förenades via en 3 dB-kopplare med den optiska signalen och detekterades med en fotodiod. Frekvenskamsmätning mättes och registrerades med en elektrisk spektrumanalysator. Uteffekten hos lokaloscillatorn var 6 dBm och den optiska effekten av kammen 8 dBm. Avståndet mellan den lokala oscillatorn och den optiska kammen var 9,8 GHz. För en bättre överblick frekvensaxeln är normaliserad till mittfrekvensen för kammen som var cirka 193,5 THz (1.550 nm). Klicka här för att visa en större bild.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    För mätningen en 10110101 intensitetsmodulerad datamönster med en datatakt på 1 Gbit användes. Den svarta linjen i figur 6 representerar den ursprungliga signalen och de färgade linjerna representerar de olika lagringstider som uppnås med QLS. Referens mäts utan QLS och avaktiveras brytaren vid utgången. Under idealiska förhållanden lagringstider upp till 100 ns är möjliga att uppnå. Resultaten för den lagrade 11001101 datamönstret av en fasmodulerad signal, återigen med en datatakt på 1 Gbit kan ses i figur 7, med referenssignalen på den vänstra sidan (svart) och de olika extraherade kopior av SBS-baserade QLS . De lagrade versioner av den ursprungliga signalen är nästan fri från förvrängningar. Detta innebär att det finns endast små förändringar i amplitud av bitarna i paketet samt bara en liten pulsbreddning. Mätningen av de förvrängningar utföres kvalitativ för varje paket genommäta de specifika värden med oscilloskopet.

    Kvaliteten och mängden av kopior beroende av pumpeffekten, planhet av kammen och polarisation. Om frekvensen kammen är inte platt nog, snedvridningar i mönstret och de olika kopiorna inträffar. Om pumpeffekten är för låg kommer det att finnas en mindre mängd av kopior, eftersom strömmen för varje enskild linje i kammen kommer att minska. I fallet med låg pumpeffekt SBS-förstärkningsbandbredd kommer att vara bredare och således den maximala lagringstiden minskar. Dessutom, om pumpeffekten är för låg finns det ingen SBS-förstärkning och ingen filtrering. Såsom kan ses är den maximala lagringstiden i figur 7 är 60 nsek. På grund av begränsningar i utrustningen, pumpeffekten under mätningen var för låg. Därför Brillouin förstärkningsbandbredd inte kunde reduceras till ett minimum och den maximala lagringstiden är begränsad till 60 ns.

    "Figur Figur 6. Quasi ljus lagring av en intensitetsmodulerade signalen 17. Inom figuren mätresultaten för en intensitetsmodulerade signalen med bitsekvensen 10110101 kan ses. De kopior som genereras av QLS visas utöver den referenssignal till vänster (svart). Den använda frekvensen kam skapats med AWG och en MZM. RF-matningen till MZM var 20 dBm och förspänningen 3,76 V. Inom försöket uteffekten av EDFA för kammen var 26 dBm. Den datasignal som genererades av AWG och en annan modulator, liksom. Data RF ineffekten till modulatorn var 24 dBm och förspänningen 1,54 V. Den optiska effekten av datasignalen var 6 dBm. Som Brillouin medel en 20 km AllWave fiber användes. De QLS genererar olika kopior av den ursprungliga signalen. Every exemplar extraherades separat med en MZM drivs av en rektangulär signal. Den tillförda effekten RF var 4 dBm och förspänningen var 2,57 V. Mätning av den datasignal, liksom kopior gjordes med ett oscilloskop med en optisk ingång. Xy data för de extraherade exemplar räddades och analyserades. Klicka här för att visa en större bild.

    Figur 7
    Figur 7. Quasi ljus lagring av en fas modulerad signal 21. Den svarta linjen till vänster visar den ursprungliga 11.001.101 datamönstret. De färgade linjerna visar de olika extraherade kopior som genereras via QLS. Den använda frekvensen kam genererades med en sinc funktion ur AWG och en MZM. Den MZM drevs vid 20 dBm RF ineffekt och en bias spänning på 3,76 V. Datasignalen genereras från AWG också, och överfördes in i den optiska domänen med en fas-modulator som drivs med en RF-effekt på 19 dBm. Som Brillouin medel en 20 km AllWave fiber användes. Uteffekten av EDFA för kammen var 23 dBm. Den optiska effekten hos signalen data innan fibern var 10 dBm. Kopiorna som genereras via QLS extraheras med en MZM och en rektangulär signal ur AWG. Ineffekten RF var 4 dBm och förspänningen var 3,5 V. För att upptäcka kopiorna med oscilloskopet signalen kombineras med en lokal oscillator för att få en referens fas, som förklaras i förfarandet delen. Signalen mättes och registrerades med oscilloskop och utvärderas med Origin. Klicka här för att visa en större bild.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Det mest kritiska steget under experimentet är anpassningen av frekvensen kam, dvs bandbredd, planhet och placering i förhållande till datasignalen i frekvensdomänen. Enligt Samplingsteoremet i frekvensplanet, är signal snedvridningar undvikas om hela bandbredden av den optiska paketet samplas med ett idealt plan kam. Sålunda definierar bandbredden hos den optiska paket den minsta bandbredd för frekvensen kam och i denna bandbredd kammen måste vara så plan som möjligt. En icke-ideal frekvens kam kommer att leda till en oregelbunden multiplikation med dataspektrum och därmed till en ojämn samplade spektrumet. Detta skulle öka de snedvridningar avsevärt. Samma effekt uppträder när positionen hos förstärknings kam och dataspektrum inte passar på rätt sätt. Om bara hälften av vinsten kammen är inom dataspektrum, till exempel, skulle resultatet bli en ojämn samplade spektrum och de snedvridningar skulle ökas.

    Den totala lagringstiden är direkt beroende av Brillouin förstärkningsbandbredd. Därför, genom att reducera den bandbredd som lagringstiden kan ökas betydligt. Detta kan göras genom överlagring av förstärkningen med två förluster 17 liksom usjunger en flerstegs Brillouin systemet 22. Dessa ändringar är lätta att genomföra, men öka komplexiteten i systemet, respektive. Dessutom kan lagringstiden ökas genom användning av en slinga runt systemet. Därför är det extraherade paketet matas tillbaka in i systemet efter varje tur och retur.

    De enastående fördelarna med denna metod är den avstämbara, hög lagringstid samt oberoende moduleringsformat och ganska enkel installation. Andra jämförbara metoder all optisk lagring är begränsade till lagringstider bara några bitar, liksom den långsamma ljus tillvägagångssätt 8, eller har en fast lagringstid, till exempel i en slinga matris.

    De nödvändiga komponenterna för QLS är kommersiellt tillgängliga och kan integreras lätt. Som långsamma ljus medeltransmissionsfiber själv kan användas. Därför nätverksnoder kan enkelt utrustas med QLS tekniken. Den enda komponent som är nödvändig utöverär en central styrlogik som styr lagringstider.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Författarna förklarar att de inte har några konkurrerande ekonomiska intressen. Författaren, Thomas Schneider, är anställd av Deutsche Telekom AG. Författaren, Stefan Preussler, fått finansiering som tillhandahålls av Deutsche Telekom Innovation Laboratories.

    Acknowledgments

    Vi erkänner tacksamt ekonomiskt stöd av 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

    Fysik optisk kommunikation Optisk Ljusförvaring stimulerad Brillouinspridning optisk signalbehandling optiska datapaket telekommunikation
    Kvasi-ljus lagring för Optiska Datapaket
    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