Waiting
Login processing...

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

Engineering

Quasi-light Storage til optiske data Pakker

Published: February 6, 2014 doi: 10.3791/50468

Summary

Artiklen beskriver en procedure til at gemme optiske datapakker med en vilkårlig modulation, bølgelængde og datahastighed. Disse pakker er grundlaget for moderne telekommunikation.

Abstract

Dagens telekommunikation er baseret på optiske pakker, som sender oplysningerne i optiske fibernet i hele verden. I øjeblikket er behandlingen af ​​de signaler, udført i det elektriske domæne. Direkte opbevaring i optiske domæne ville undgå overførsel af pakkerne til det elektriske og tilbage til den optiske domæne på alle netværk node og dermed øge hastigheden og muligvis reducere energiforbruget for telekommunikation. Men lys består af fotoner, der udbreder med lysets hastighed i vakuum. Således opbevaring af lys er en stor udfordring. Der findes nogle metoder til at bremse hastigheden af ​​lys, eller at gemme det i excitationer i et medium. Imidlertid kan disse metoder ikke anvendes til opbevaring af optiske datapakker anvendt i telekommunikationsnet. Her viser vi, hvordan den tid-frekvens-sammenhæng, der gælder for hver signal, og derfor for optiske pakker så godt, kan udnyttes til at bygge en optisk hukommelse. Vi will gennemgang baggrunden og viser detaljeret og gennem eksempler, hvordan kan en frekvens kam anvendes til kopiering af et optisk pakke, der kommer ind i hukommelsen. En af disse tidsområdefiltre kopier ekstraheres derefter fra hukommelsen af ​​en tidsdomænet switch. Vi vil vise denne metode til intensitet samt fase modulerede signaler.

Introduction

Transporten af ​​data i telenet er optisk, eftersom kun optiske fibre tilbyde den nødvendige kapacitet til nutidens datatrafik sendes rundt omkring i verden. , I hvert knudepunkt i netværket det optiske signal skal dog overføres til elektriske domæne for at behandle det. Efter behandling signalet konverteres tilbage til det optiske domæne til videre transmission. Denne dobbelte-overførsel mellem domænerne er både tid og strømforbrugende. For at bruge en all-optisk behandling af dataene, problemet med mellemliggende oplagring skal løses. Således har masser af metoder til oplagring eller bufferkapacitet af de optiske signaler blevet foreslået. Den enkleste måde er at sende signaler til en matrix af bølgeledere med forskellige længder 2. Disse matricer er voluminøse og opbevaringstiden kan ikke indstilles, da det er foruddefineret af bølgelederlængden.

Den "Slow-Light"-metoden bygger på en tunable ændring af gruppen brydningsindeks et medium til at bremse udbredelsen hastighed optisk signalpulser 2. Adskillige fysiske effekter og materiale systemer kan anvendes til dette formål 3-6. Men med disse metoder kan signalet blive bremset af blot et par bit-længder, som er langt ikke tilstrækkeligt til optiske netværk knudepunkter 7,8.

En anden fremgangsmåde bruger bølgelængde konvertering og spredning til generering af afstemmelige forsinkelser. Derved centrum bølgelængde indgangssignalet flyttet via ulineær optisk konvertering. Bagefter signalet føres ind i en stærkt dispersiv fiber. Forskellen i gruppe hastighed i den dispersive fibre fører til en forsinkelse, som er proportional med produktet af bølgelængdeforskydningen og gruppen-hastighed dispersion (GVD) i fiberen. Med en anden omdannelse bølgelængde forskydes tilbage til den oprindelige værdi. For bølgelængdeforskydningen teknikker som fire-bølge blanding eller selvstændig fase modulation kan anvendes. Med konverteringen og spredning metode opbevaringstid på op til 243 nsec af tunable forsinkelse, der svarer til 2.400 bit, blev der rapporteret 10. Men bølgelængde konvertering og dispersion metoder i almindelighed har brug for særlige komponenter og opsætninger for at producere en stor bølgelængdeforskydning og / eller store GVD. Derudover er de blandt de mest komplekse og magtbegærlige forsinkelse metode 2.

Andre metoder gemme optiske signal til et anslag af et materiale system. En probe stråle anvendes derefter til at læse oplysningerne. Normalt disse systemer ikke kan anvendes inden for telekommunikation, da de kræver ultrahøje eller-lav temperatur 11, vil ikke arbejde med telekommunikation båndbredder, eller kræve ret komplicerede opsætninger og høj effekt 12-14.

Her viser vi, hvordan en grundlæggende egenskab af signaler (sammenhæng den tid-frekvens), kan udnyttes til opbevaring af optiske datapakker. Since ingen excitation af et materiale system bruges, vi har kaldt metoden Quasi-light Storage (QLS) 15-17. Den QLS er uafhængig af graduering, dataformat og data rate af pakkerne og kan gemme optiske pakker til flere tusinde bit længder 18.

Den grundlæggende idé kan ses i figur 1, er her rektangulære pulser vist. Men metoden virker for hver puls form og pakker af pulser. Den eneste begrænsning er, at de signaler, skal være tidsbegrænset.

Figur 1
Time-frekvens sammenhæng i en intensitet moduleret signal 23. Figur 1.. En enkelt rektangulært signal i tidsdomænet (a) er repræsenteret ved en sinc-funktion i frekvens-Domai (b). Her normaliserede intensitet er vist, eftersom det ikke er muligt at måle områderne med optisk udstyr. Tidsdomænerepræsentationen til en sekvens af rektangulære signaler er vist i (c). Denne sekvens har stadig den samme spektrale form. Men det består af ækvidistante enkelt frekvenser under sinc-kuvert (d). Tidsaksen normaliseres til halvdelen af varigheden af et enkelt signal og frekvensen akse til de første nul overfarter, hhv. Klik her for at se større billede.

En rektangulær impuls i tidsdomænet (figur 1a) har en "sinus cardinalis" eller sinc funktion sin (px) / px formet spektrum (figur 1b), hvor alle frekvenser under kuverten er til stede. Et tog af rektangulære pulser i tidsdomænet (figur 1c) har stadig en sinc funktion formet spektrum (figur 1d) med båndbredde Δ f. Men på grund af den hyppighed, ikke alle frekvenser er til stede længere. I stedet spektret består af ækvidistante frekvenser, og den inverse af frekvensen afstand definerer den tid, adskillelse mellem impulser Δ T = 1 / Δ v.

Den grundlæggende idé med de QLS er nu blot at udtrække ækvidistante frekvenser ud af spektret af input pakke. På grund af sammenhængen tid-frekvens resulterer dette i en kopiering af pakken i tidsdomænet. Kopien med den ønskede forsinkelse kan ekstraheres med en tidsdomæne switch.

Princippet i vores eksperiment er vist i figur 2. En tidsbegrænset indgangssignal ganges med en frekvens kam i frekvens-domænet. Formere den ulineære virkning stimuleret Brillouin spredning (SBS) er anvendt. Resultaterne er ækvidistante kopier af indgangssignalet i the tid-domæne. En af de signaler, ekstraheres med en omskifter styret af en rektangulær funktion. Således kan ved udgangen af ​​hukommelsen i princippet forventes uforvrænget kopi af inputimpulsen.

Figur 2
Figur 2.. Grundlæggende idé om kvasi-lys Opbevaring 15. En tid begrænset indgangssignal (a) multipliceres med en kam frekvens (b) i frekvens-domæne, der er betegnet med et X. Dette fører til forskellige kopier af signal i tidsdomænet (c). Fra impuls tog en af de kopier (d) ekstraheres med en tidsdomænet switch med en rektangulær læsesignal (e). Kontakten kan være en modulator. Resultatet er en lagring af det optiske signal. Den stOrage tid er defineret ved frekvensen afstanden mellem kam linjer og læsesignalet. Klik her for at se større billede.

SBS i sig selv er en ikke-lineær effekt, der kan forekomme i standard single-mode fibre (SSMF) ved lave beføjelser. Derved signalet interagerer med en optisk tæthed forandring, som er genereret af en tæller formerings pumpe bølge. Hvis signalet bølge downshifted i frekvens, er en gevinst region dannet i hvor signalet vil blive forstærket. Hvis det er op-skiftede signalet vil blive dæmpet i tilsvarende tab regionen. Frekvensskiftet mellem pumpe og signalet er defineret af den akustiske bølge, som afhænger af materialeegenskaber. Den største fordel ved SBS for det præsenterede ansøgning er den smalle båndbredde Δ f SBS af gevinsten regionen. Således praktisk SBS danner en smal liniebredde optisk filter. Den smalle båndbredde af than vinde region afhænger den effektive længde og område af fiber samt den anvendte pumpeeffekt 19. Den naturlige fuld bredde på halv maksimum (FWHM) båndbredde af SBS gevinst i en SSMF er omkring 30 MHz. I særlige bølgeledere, såsom AllWave fibre, og med høj pumpe kompetence kan den båndbredde sættes ned til 10 MHz 20. På grund af filterets båndbredde de forskellige eksemplarer er dækket med en konvolut. Derfor er den maksimale opbevaringstid for QLS omvendt afhænger af SBS båndbredde. En båndbredde på 10 MHz vil resultere i en maksimal opbevaringstid på 100 ns. Klik her for at se større billede.

For meget høj bit-rate transmission oplysningerne skal kodes ind i den fase af luftfartsselskabet i stedet for sin amplitude, da det giver en masse fordele. I modsætning til impulser, signalerne i disse optiske netværk har konstant amplitude. <strong> Figur 3 viser sådan en fase moduleret signal i tiden (til venstre) og frekvensdomænet (til højre). Kan udtages prøver dette spektrum på samme måde, som den amplitude moduleret signal 21. Faktisk spektret af den rektangulære funktion for intensitet-og fasemodulerede signaler filtreres på grund af den transmission, som begrænser spektret.

Figur 3
Time-frekvens sammenhæng Figur 3.. Til en fase modulation 21 I et fase moduleret signal fasen af bæreren ændres ved det signal, der skal sendes.. Hvis hvert symbol består af 1 bit, er den fase ændres mellem 0 og π, for eksempel. Den venstre side af figuren viser den resulterende tidsdomæne repræsentation for en sådan binary phase shift keyed(BPSK) signal. Den resulterende frekvens-domæne signal er vist på højre side. I sammenligning med figur 1 kan det ses, at spektret af fase moduleret signal er kvalitativt den samme som af intensiteten modulerede signal. Således kan QLS anvendes på samme måde.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.. Forbered systemet (figur 4)

  1. Sæt laserdioder LD1 og LD2 i den specifikke mount og forbinde det med den nuværende (LDC) og temperaturregulatorer (TEC). Drej enheder på og kontrollere funktionaliteten af ​​laserdioder med det optiske spektrum analysator. Normalt er en telecom bølgelængde omkring 1.550 nm anvendes.
  2. Slut laserdiode til modulatorer (IM / PM og MZM1), i henhold til opsætningen i figur 4. De optiske konnektorer skal rengøres før brug, for at sikre ren overflade for kobling. Tilslut strømforsyningen (ikke vist), og signalet fra bølgeform generator (AWG) med en ekstra elektrisk forstærker til modulatoren. Sørg for, at den maksimale optiske og elektriske indgangseffekt på modulatoren ikke overskrides. Hver modulator er forsynet med en polarisering controller.

/ Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg "/>
Figur 4.. Forsøgsopstillingen af QLS hvorved opbevaring af intensitet og fasemodulerede signaler er mulig. Den blå mærkede sektion er kun nødvendig til påvisning af fase modulerede signaler. Den QLS foregår i den optiske fiber. Den gule mærkede sektion definerer heterodyne påvisning af frekvens kam. TEC: temperatur controller, LDC: laserdiode aktuelle kilde, LD: laserdiode, IM: intensitet modulator, PM: fasemodulator, PC: polarisering controller, AWG: vilkårlig bølgeform generator, MZM: Mach-Zehnder modulator, EDFA: erbiumdoteret fiber forstærker, C: cirkulationspumpe, Lo: lokal oscillator, Osci: oscilloskop, OSA: optisk spektrum analysator, PD: fotodiode, ESA: elektrisk spektrum analysator. Klik her for at se større billede.

Slut fiber med modulator til datasignalet. For fasemodulerede signaler skal være en fasemodulator (PM) og intensitet modulerede signaler en intensitet modulator (IM). Normalt datahastigheden for eksperimentet er i Gbps rækkevidde. Den anden side af fiberen er forbundet med port 2 i cirkulationspumpen (C). Den anvendte AllWave fiber i vores eksperimenter har følgende specifikationer: L = 20 km, Δ f SBS = 10,2 MHz, f SBS = 10,852 GHz, P th ≈ 9,1 dBm.
  • Slut amplitudemodulatoren for frekvens kam generation (MZM1) med den optiske forstærker (EDFA). Kammen skal dække den båndbredde af datasignalet. Udgangen af ​​EDFA er forbundet med port 1 af cirkulatoren.
  • Til påvisning af fasemodulerede signaler er der behov for en referencekilde. Forbind den lokale oscillator (LO) sammen med udgang 3 af cirkulationspumpen til en 50/50 kobler. For int ensity modulerede signaler, er denne del ikke nødvendig. Som LO en fiberlaser (Koheras) anvendes.
  • For fasemodulerede signaler: tilslut den tredje modulator (MZM2) til udvinding af forsinkede kopier med produktionen af ​​50/50 kobler. For intensitet modulerede signaler, skal du slutte MZM2 direkte til port 3 af cirkulationspumpen. Levere modulator med en forspænding (ikke vist) og et rektangulært signal fra CH1 Mkr1 udgangsporten bølgeformgeneratoren til ekstraktion. Derfor er de oprindelige datasignaler, samt rektangulære signal til udvinder synkroniseret.
  • Til detektion og analyse: tilslutte en 90/10 kobler efter MZM2. Oscilloskopet er forbundet med 90% port kobling og 10% del er forbundet med den optiske spektralanalysator.
  • Programmere bølgeform generator med de nødvendige signaler for datapakken frekvens kam og det rektangulære signal. Hyppigheden kam er genereret af en periodisk sinc-funktion.
  • e_title "> 2.. Måling

    1. Tænd udgang til datasignalet på bølgeformgeneratoren (AWG). Skift bias for modulator (IM / PM) på strømforsyningen og kontrollere signalkvaliteten på oscilloskopet. Efter justering af bedste kvalitet dreje output bølgeform generatoren. De modulatorer bør fastsættes omkring den lineære drift punkt. Eksempler på værdier kan findes i afsnittet om resultater.
    2. Juster kvaliteten af ​​frekvens kam med heterodyn detektion. Et eksempel på en relativt god kvalitet frekvens kam er vist i figur 5. Hyppigheden kam skal være flad, fx alle frekvens komponenter har samme intensitet og er stabile over tid, samt bredt nok til at dække hele spektret. Derudover skal kanterne af kam være stejle, fx er der ingen tydelige frekvens komponenter med en lav intensitet på siderne.
    3. Heterodyn kam afsløring I: Forbind output fra MZM1 med en 50/50 coupler. Den anden port af kobleren er forbundet med en fiberlaser (Koheras) som lokaloscillatoren.
    4. Heterodyn kam detektion II: På grund af den begrænsede båndbredde af foto-diode og den elektriske spektrumanalysator først koblingen udgang skal forbindes med den optiske spektralanalysator for at indstille afstanden mellem den lokale oscillator, og signalet til omkring 8 GHz ved at ændre temperaturen af ​​laseren.
    5. Heterodyn kam afsløring III: Efter justeringen fjerne det optiske spektrum analysator og tilslut fotodiode og den elektriske spektrum analysator til udgangen af ​​den 50/50 kobler. Juster forspændingen af ​​kammen modulatoren til at opnå en flad frekvens kam. Efter færdiggørelse tilslutte udgangen af ​​modulatoren igen til optisk forstærker (EDFA).
    6. Justér afstanden mellem de to laserdioder (IM / PM og MZM1) vedrørende Brillouin skift med kontinuert-bølge signaler. Således skal du sørge for, at produktionen af ​​bølgeform generator er turned off.
    7. Tænd optisk forstærker. Tag et kig på det optiske spektrum analysator og sæt udgangseffekt EDFA til en værdi under tærsklen af ​​stimuleret Brillouin spredning.
    8. Nu gå bølgelængde laserdiode, som frembringer datasignalet (IM / PM) i forstærkningsregionen af ​​pumpen (MZM1). Signalet vil blive forstærket, hvis bølgelængde er korrekt.
    9. Til optimering ændre polarisationen af ​​datasignalet og dermed intensiteten til det maksimale.
    10. Tænd begge udgange (data signal-og kam) i bølgeform generator. Forøg udgangseffekt EDFA. Nu frekvens kam vil uddrag ækvidistante komponenter ud af spektret. Oscilloskopet skal vise de forskellige eksemplarer genereret af QLS. For forvrængning reduktion lidt forskyde bølgelængden af ​​datasignalet og ændre polarisering.
    11. At udtrække en af ​​kopierne bruge en af ​​de markør signaler fra bølgeform generator eller en ekstern kildeder kan producere en rektangulær puls. Opsæt en rektangulær puls med længden af ​​pakken.
    12. Tænd for bias for MZM2 og ændre det til operativsystemet punkt, hvor den udtrukne signal er maksimeret og alle andre kopier undertrykkes. Nu flytte den rektangulære puls til den ønskede version af det lagrede mønster.
    13. De lagrede data mønster kan gemmes med oscilloskop og evalueres med software, f.eks Origin.
    14. For at skifte mellem måling af intensitet og udfase modulerede signaler, modulator for datasignalet skal ændres fra IM for intensitet modulerede signaler til PM for fase modulerede signaler. Derudover, for de fasemodulerede signaler en lokal oscillator referencekilde skal tilføjes til opsætningen ifølge figur 4.

    Figur 5 Figur 5.. Næsten flad frekvens kam med 13 filialer. Kammen blev opdaget via heterodyn detektion. Til påvisning en lokal oscillator blev kombineret via en 3 dB kobler med det optiske signal og detekteret med en fotodiode. Hyppigheden kam blev målt og registreret med en elektrisk spektrum analysator. Udgangseffekten af ​​den lokale oscillator var 6 dBm og den optiske effekt af kammen 8 dBm. Afstanden mellem den lokale oscillator og den optiske kam var 9,8 GHz. For et bedre overblik frekvensen akse er normaliseret til centrum frekvens af kammen, som var omkring 193,5 THz (1.550 nm). Klik her for at se større billede.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    For målingen et 10110101 intensitet moduleret data mønster med en datahastighed på 1 Gbps blev brugt. Den sorte linje i figur 6 repræsenterer det oprindelige signal og de ​​farvede linjer repræsenterer de forskellige storage opnået med QLS gange. Referencen måles uden QLS og deaktiveres kontakten på outputtet. Under ideelle forhold opbevaringstid op til 100 ns er opnåelige. Resultaterne for det lagrede 11001101 datamønster af en fase moduleret signal, igen med en datahastighed på 1 Gbps kan ses i figur 7, med referencesignalet på venstre side (sort) og de ​​forskellige udtrukne kopier af SBS baseret QLS . De lagrede udgaver af det oprindelige signal er næsten forvrængning. Dette betyder, at der er kun små ændringer i amplituden af ​​de bits i pakken samt kun en lille puls udvide. Målingen af ​​de fordrejninger udføres kvalitativt for hver pakke vedmåling af de specifikke værdier på oscilloskopet.

    Kvaliteten og mængden af ​​kopier, afhænger af pumpens effekt, fladhed af kammen og polarisering. Hvis frekvensen kam ikke er flad nok, forvridninger i mønster og de forskellige eksemplarer forekomme. Hvis pumpeeffekten er for lav, vil der være et mindre antal kopier, da strømmen til hver enkelt linje i kammen vil falde. I tilfælde af lav pumpeeffekt SBS gevinst båndbredde vil være bredere og derfor den maksimale opbevaringstid falder. Desuden, hvis pumpeeffekten er for lav, er der ingen SBS forstærkning og ingen filtrering. Som det kan ses, er den maksimale opbevaringstid i figur 7 er 60 nsek. På grund af de begrænsninger af det udstyr, pumpe magt under målingen var for lav. Derfor Brillouin gain båndbredde kunne ikke reduceres til sin minimale og den maksimale opbevaringstid er begrænset til 60 nsec.

    "Figur Figur 6. Quasi lys opbevaring af en intensitet modulerede signal 17. Inden figuren ses resultaterne for en intensitet moduleret signal med bitsekvensen 10110101 måling. Kopierne genereres af QLS er vist i tillæg til referencesignalet til venstre (sort). Den anvendte frekvens kam blev genereret med AWG og en MZM. RF input magt MZM var 20 dBm og bias spænding 3.76 V. Inden forsøget udgangseffekten af ​​EDFA for kammen var 26 dBm. Datasignalet blev genereret ved AWG og en anden modulator, samt. De data RF indgangseffekt til modulatoren var 24 dBm og bias spænding 1,54 V. Den optiske effekt af data signalet var 6 dBm. Som Brillouin medium af en 20 km AllWave fiber blev anvendt. De QLS generere forskellige eksemplarer af det originale signal. Every kopi blev ekstraheret separat med en MZM drevet af en rektangulær signal. RF input magt var 4 dBm og bias spænding var 2,57 V. Målingen af ​​datasignalet, samt kopier blev udført med et oscilloskop med en optisk indgang. Dataene for de udtrukne eksemplarer xy blev gemt og analyseret. Klik her for at se større billede.

    Figur 7
    Figur 7.. Quasi lys opbevaring af en fase moduleret signal 21.. Den sorte linje på den venstre side viser den oprindelige 11.001.101 data mønster. De farvede linjer viser de forskellige udtrukne eksemplarer, der er genereret via QLS. Den anvendte frekvens kam blev genereret med en sinc funktion ud af AWG og en MZM. MZM blev kørt ved 20 dBm RF-indgang effekt og en bias spænding på 3,76 V. data signal genereres fra AWG så godt, og overføres til det optiske domæne med en fase modulator drevet med en RF-effekt på 19 dBm. Som Brillouin medium af en 20 km AllWave fiber blev anvendt. Den udgangseffekt EDFA for kammen var 23 dBm. Den optiske effekt af datasignalet før fiberen er 10 dBm. Kopierne genereres via QLS ekstraheres med en MZM og et rektangulært signal ud af AWG. RF input magt var 4 dBm og bias spænding var 3,5 V. At påvise kopierne med oscilloskopet signalet er kombineret med en lokal oscillator til at få en reference fase, som forklaret i proceduren del. Signalet blev målt og registreret med oscilloskop og evalueres med Origin. Klik her for at se større billede.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Det mest kritiske trin i løbet af eksperimentet er justering af frekvens kam, dvs båndbredde, planhed og position i forhold til datasignalet i frekvensdomænet. Ifølge samplingteoremet i frekvensdomænet er signalforvrængninger undgås, hvis hele båndbredden af ​​den optiske pakke er samplet med en ideelt flad kam. Således båndbredden af ​​optiske pakke definerer den minimale båndbredde frekvens kam og i denne båndbredde kam skal være så fladt som muligt. En nonideal frekvens kam vil føre til en uregelmæssig multiplikation med de data spektrum og derfor en ujævn samplet spektrum. Dette vil øge de skævheder betydeligt. Den samme effekt optræder, når positionen af ​​gevinsten kam og data spektret ikke passer korrekt. Hvis bare halvdelen af ​​gevinsten kam er inden for data-spektret, for eksempel, ville resultatet være en ujævn samplet spektrum og de fordrejninger ville blive forøget.

    Den samlede opbevaringstid afhænger direkte af Brillouin gain båndbredde. Derfor, ved at reducere båndbredden opbevaringstiden kan øges væsentligt. Dette kan gøres ved superposition af gevinsten med to tab 17 samt usynge en flertrins Brillouin-system 22. Disse ændringer er nemme at gennemføre, men øge kompleksiteten af ​​systemet, hhv. Derudover kan opbevaringstiden forbedres ved hjælp af en løkke rundt i systemet. Derfor ekstraheret pakke føres tilbage i systemet efter hver runde tur.

    De udestående Fordelene ved denne metode er tunable, høj opbevaring tid samt uafhængighed graduering format og den temmelig simpel opsætning. Andre sammenlignelige alle optiske opbevaring metoder er begrænset til opbevaringstid for bare et par bits, ligesom den langsomme lys tilgang 8, eller har en fast opbevaringstid, fx i en løkke matrix.

    De nødvendige komponenter til QLS er kommercielt tilgængelige og kan nemt integreres. Som langsom lys mediet kan anvendes transmissionsfiberen selv. Derfor netværksknudepunkter let kunne udstyres med QLS teknik. Den eneste komponent, der også er behov forer en central kontrol logik, der styrer opbevaringstid.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende finansielle interesser. Forfatteren, Thomas Schneider, er ansat af Deutsche Telekom AG. Forfatteren Stefan Preußler modtog finansiering, som blev leveret af Deutsche Telekom Innovation Laboratories.

    Acknowledgments

    Vi takker for finansiel 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

    Fysik optisk kommunikation Optisk Light Opbevaring stimuleret Brillouin spredning optisk signalbehandling optiske datapakker telekommunikation
    Quasi-light Storage til 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