Квази-свет для хранения оптических пакетов данных

Транспортный данных в телекоммуникационных сетей оптически, так как только оптические волокна обеспечивают потенциал, необходимый для современной трафика данных, передаваемого во всем мире. Тем не менее, в каждом узле сети оптический сигнал должен быть передан в электрическую домена с целью его обработки. После обработки сигнал преобразуется обратно в оптическом диапазоне для дальнейшей передачи. Этот двойной передачи между доменами занимает очень много времени и энергоемким. Для того чтобы использовать все-оптического обработку данных, проблема промежуточного хранения должна быть решена. Таким образом, много методов для хранения или буферизации оптических сигналов были предложены. Самый простой способ, чтобы отправить сигналы в матрицу волноводов с различными длинами ^2. Тем не менее, эти матрицы громоздки и время хранения не может быть настроена так как он предопределен длины волновода.

Метод "Замедленное Свет" опирается на tunabле изменение индекса группа рефракционной среды, чтобы замедлить скорость распространения оптического сигнала импульсов ^2. Ряд физических явлений и материальные системы могут быть использованы для этой цели ^3-6. Тем не менее, с помощью этих методов сигнал может быть замедлен несколько битовых длины, которая на сегодняшний день не достаточно для оптических сетевых узлов ^7,8.

Другой подход использует преобразование длины волны и дисперсии для генерации перестраиваемых задержек. Таким образом, центральная длина волны входного сигнала сдвинуты по нелинейной оптической преобразования. После этого сигнал подается в очень дисперсионной волокна. Разница в групповой скорости в дисперсионной волокна приводит к задержке, которая пропорциональна произведению сдвига длины волны и дисперсии групповой скорости (дГС) в волокне. Со вторым преобразования длины волны смещается обратно в исходное значение. Для методов сдвига длины волны, как ЧВ или самостоятельно фазы моdulation могут быть использованы. С переходом и времени дисперсия способ хранения до 243 нсек перестраиваемого задержки, которые соответствуют 2400 бит, было зарегистрировано ^10. Тем не менее, преобразования длины волны и дисперсионные методы в целом нуждаются в специальных компонентов и установок для производства большой сдвиг длины волны и / или большой ДГС. Кроме того, они являются одними из самых сложных и энергоемких методов задержки ^2.

Другие методы хранения оптический сигнал в возбуждении материальной системы. Зонд луч затем используется для чтения информации. Как правило, эти системы не могут быть использованы в области телекоммуникаций, поскольку они требуют сверхвысоких или-низких температурах ^11, не будет работать с телекоммуникационными полосы пропускания, или требуют довольно сложных установок и высокую мощность ^12-14.

Здесь мы показываем, как основное свойство сигналов (частотно-временной когерентности) могут быть использованы для хранения пакетов оптических данных. Sincе не возбуждение материальной системы не используется, мы назвали метод Квази-свет хранения (QLS) ^15-17. QLS не зависит от модуляции, формата данных и скорости передачи данных пакетов и может хранить оптические пакеты для нескольких тысяч бит длиной ^18.

Основная идея видно на фиг.1, здесь прямоугольной формы импульсов показаны. Однако метод работает для каждого формы импульса и для пакетов импульсов. Единственное ограничение состоит в том, что сигналы должны быть ограничены во времени.

Частотно-временной когерентности при интенсивности модулированного сигнала ²³ Рисунок 1.. Один прямоугольный сигнал во временной области (а) представлена ​​si-функции в частотной Domaв (б). Здесь нормированная интенсивность показано, так как это не возможно, чтобы измерить полей с оптического оборудования. Представление во временной области для последовательности прямоугольных сигналов показано в (с). Эта последовательность имеет все тот же спектральный форму. Но, он состоит из равноудаленных одиночных частот под синк-конверт (г). Ось времени нормализуются половине длительности одного сигнала и частотной оси на первые переходов через нуль, соответственно. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Прямоугольный импульс во временной области (рис. 1а) имеет "синусовый Cardinalis" или функции Sinc Sin (пикселей) / PX формы спектр (рис. 1b) где все частоты в соответствии с огибающей присутствуют. Поезд прямоугольных импульсов во временной области (рис. 1в) предстоит еще очень сиФункция пс форме спектра (рис. 1г) с пропускной способностью Δ ф. Но в связи с периодичностью, не все частоты присутствуют больше. Вместо этого, спектр состоит из эквидистантных частот и обратным шагом частоты определяет разделение времени между импульсами Δ T = 1 / Δ V.

Основная идея из QLS теперь просто извлечь эквидистантных частот из спектра входного пакета. В связи с частотно-временной когерентности это приводит к копированию пакета во временной области. Копия с требуемой задержки могут быть извлечены с помощью переключателя временной области.

Принцип нашей эксперимента приведена на рисунке 2. Ограничены во времени входной сигнал умножается на частотной гребенки в частотной области. Для умножения нелинейный эффект ВРМБ (SBS) используется. Результаты являются равноудаленными копии входного сигнала в гоэ временной области. Один из сигналов экстрагируют переключатель приводится в действие прямоугольной функции. Таким образом, на выходе памяти в принципе без искажений копия входного импульса можно ожидать.

Рисунок 2. Основная идея в квази-света хранения ^15. Ограничена во времени входного сигнала (а) умножается с частотной гребенки (б) в частотной области, который обозначается с X. Это приводит к различным копий сигнал во временной области (с). От генерируемого импульсов один из экземпляров (г) экстрагируют переключателя временной области с помощью прямоугольного сигнала чтения (е). Переключатель может быть модулятор. Результатом является хранение оптического сигнала. УлOrage время определяется частотным интервалом между гребенок линий и сигнала считывания. Нажмите сюда, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Сам SBS является нелинейный эффект, что может произойти в стандартных одномодовых волокон (SSMF) при малых мощностях. Таким образом, сигнал взаимодействует с изменением оптической плотности, которая генерируется волны, распространяющейся счетчик насоса. Если волна сигнал понижающую передачу по частоте, усиление область образована в котором сигнал будет усилен. Если это до сдвинутый сигнал будет ослаблен в соответствующей области потерь. Частотный сдвиг между насосом и сигнала определяется акустической волны, которое зависит от свойств материала. Самое большое преимущество SBS для представленной заявки является узкая полоса пропускания Δ е _СБС области усиления. Таким образом, практически SBS образует узкий оптический фильтр ширины линии. Узкая полоса пропускания тон приобретет область зависит от эффективной длины и площади волокна, а также от используемого мощности накачки ^19. Естественный полной ширины на половине высоты (FWHM) пропускной способностью усиления SBS в SSMF составляет около 30 МГц. В специальных волноводов, таких как AllWave волокон, и с высокими мощностях накачки, пропускная способность может быть снижена до 10 МГц ^20. В связи с пропускной способностью фильтра различные копии покрыты оболочкой. Таким образом, максимальное время хранения из QLS обратно зависит от пропускной способности SBS. Пропускная способность 10 МГц приведет к максимальным временем хранения 100 нс. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Для передачи очень высокой скорости информация должна быть закодирована в фазе несущей вместо его амплитуды, так как это предлагает много преимуществ. Таким образом, в отличие от импульсов, сигналы на этих оптических сетей имеют постоянную амплитуду. <сильный> 3 показана такая фаза модулированного сигнала во времени (слева) и частотной области (справа). Этот спектр может быть выбраны таким же образом, что и амплитудно-модулированного сигнала ^21. На самом деле спектр прямоугольной функции для интенсивности и фазово-модулированных сигналов отфильтровывают из-за передачи, который ограничивает спектр.

Частотно-временной когерентности для фазовой модуляции ^21. В фазы модулированного сигнала фазы несущей изменяется посредством сигнала, который должен быть передан Рисунок 3.. Если каждый символ состоит из 1 бита, фаза изменяется между 0 и π, например. Левая часть рисунка показывает полученное представление во временной области для такого фазового сдвига двоичного шпонкой(BPSK) сигнал. Результирующий сигнал частотной области показано на правой стороне. По сравнению с фиг.1 видно, что спектр фазы модулированного сигнала качественно такая же, как и интенсивности модулированного сигнала. Таким образом, QLS могут быть применены таким же образом.