광학 데이터 패킷을 준 광 저장
Summary
문서는 임의의 변조, 파장, 및 데이터 레이트와 광 데이터 패킷을 저장하는 절차를 설명한다. 이러한 패킷은 현대 통신의 기초가된다.
Abstract
오늘날의 통신은 세계의 광섬유 네트워크에서 정보를 전송하는 광 패킷에 근거한다. 지금, 신호의 처리는 전기 도메인에서 수행된다. 광학 영역에서 직접 스토리지 따라서, 속도 증가 및 가능 통신의 에너지 소비를 줄이고, 확대 각 네트워크 노드에서 광학 도메인에 전기적으로 패킷의 전송을 방지하고있다. 그러나 빛이 진공에서 빛의 속도로 전파 광자로 구성되어 있습니다. 따라서, 빛의 저장은 큰 도전이다. 빛의 속도를 느리게하는, 또는 그것의 음원 정보 매체에 저장하는 몇 가지 방법이 존재한다. 그러나, 이러한 방법은 통신 네트워크에서 사용되는 광학 데이터 패킷의 저장을 위해 사용될 수 없다. 여기에서 우리는뿐만 아니라 광 패킷에 따라서 모든 신호에 대해 보유하고 시간 주파수 간섭은, 광 메모리를 구축하기 위해 악용 할 수있는 방법을 보여줍니다. 우리는 줘야 해L 검토 내용과 예제를 통해 배경과 쇼, 어떻게 주파수 빗 메모리를 들어 광 패킷의 복사에 사용할 수 있습니다. 이러한 시간 도메인 복사본 중 하나는 다음 시간 도메인 스위치에 의해 상기 메모리로부터 추출된다. 우리는 강도뿐만 아니라 위상 변조 신호에 대해이 방법을 보여줍니다.
Introduction
전용 광 섬유 전세계 송신 오늘날의 데이터 트래픽에 필요한 용량을 제공 이후 통신 네트워크에서의 데이터 전송은, 광학적이다. 그러나, 네트워크의 모든 노드에서 광 신호를 처리하기 위해 전기 도메인으로 전송 될 수있다. 처리 한 후 신호는 추가 전송을위한 광 도메인으로 다시 변환됩니다. 도메인 사이에이 두 번 전송 시간과 전력 소모를 모두입니다. 데이터의 전 광학적 처리를 사용하기 위해, 중간 저장의 문제가 해결되어야한다. 따라서, 광 신호의 저장 또는 버퍼링 방법이 많이 제안되었다. 간단한 방법이 상이한 길이와 도파로의 행렬로 신호를 전송하는 것이다. 그러나, 이들 행렬들은 부피와 그것이 도파로 길이에 의해 사전 정의되기 때문에 보관 시간이 조정될 수 없다.
"느린 빛"방법은 tunab에 의존광 신호 펄스 (2)의 전파 속도를 느리게하기 위해 매체의 군 굴절률 르 변화. 여러 개의 물리적 효과 및 물질 시스템은이 목적 3-6에 사용될 수있다. 그러나 이러한 방법으로 신호가 지금까지 광 네트워크 노드 7,8 충분하지 않습니다 단지 몇 비트 길이에 의해 느려질 수 있습니다.
또 다른 방법은 가변 지연의 생성에 파장 변환 및 분산을 사용한다. 이에 의해, 입력 신호의 중심 파장은 비선형 광학 변환에 의해 이동된다. 그 후, 신호는 고도로 분산 섬유에 공급된다. 분산 섬유 군속도의 차이는 섬유 파장 시프트 및 그룹 – 속도 분산 (GVD)의 곱에 비례 지연에 이르게한다. 두 번째 변환으로 파장은 원래 값으로 다시 이동한다. 4 광파 혼합이나 자기 위상 MO 같은 파장 시프트 기법dulation가 사용될 수있다. 2400 비트에 대응하는 가변 지연의 243 나노초까지 변환 및 분산 방법 보관소 타임이 10을보고 하였다. 그러나, 일반적으로 파장 변환 및 분산 방법은 큰 파장 시프트 및 / 또는 큰 GVD 제조 특별한 성분 및 셋업을 필요로한다. 또한, 그들은 가장 복잡하고 전력 소모가 지연 방법 2 중입니다.
다른 방법은 재료 시스템의 여기에 광 신호를 저장합니다. 프로브 빔은 다음 정보를 읽는 데에 사용됩니다. 그들은 낮은 또는 초고 온도가 11을 필요로 통신 대역폭에서 작동하지 않습니다, 또는 오히려 복잡한 설정과 높은 전력 12-14을 필요로하기 때문에 일반적으로 이러한 시스템은 통신의 영역에서 사용할 수 없습니다.
여기에서 우리는 신호 (시간 – 주파수 간섭)의 기본 속성은 광학 데이터 패킷의 저장을 위해 이용 될 수있는 방법을 보여줍니다. 사인파전자 재료 시스템의 어떤 여자가 사용되지 않습니다, 우리는 방법을 준 광 스토리지 (QLS) 15 ~ 17이라고했다. QLS는 변조, 데이터 포맷 및 패킷의 데이터 레이트와 독립적이며 수천 비트에 광 패킷을 저장할 수있다 (18)의 길이.
기본적인 아이디어는 그림 1에서 볼 수있는, 여기에 직사각형 모양의 펄스가 표시됩니다. 그러나,이 방법은 모든 펄스 모양과 펄스의 패킷에 대한 작동합니다. 유일한 제한 신호 기간 한정되어야한다는 것이다.
강도 변조 신호 (23)에 대한도 1. 시간 – 주파수 간섭이. 시간 영역에서 하나의 사각형 신호 (a)는 주파수 도마에서 SINC-함수로 표현된다(나). 이 광학 장비와 필드를 측정 할 수 없기 때문에 여기에 정규화 강도, 표시됩니다. 직사각형 신호들의 시퀀스에 대한 시간 도메인 표현 (c)에 도시된다. 이 시퀀스는 여전히 같은 스펙트럼 형태를 가지고 있습니다. 그러나, 그것은 SINC 봉투 (D)에서 같은 거리에 하나의 주파수로 구성되어 있습니다. 시간 축이 각각 첫 번째 제로 크로싱에 반 단일 신호의 시간 및 주파수 축으로 정상화됩니다. 더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
시간 영역 (그림 1a)의 직사각형 펄스는 봉투에서 모든 주파수가 존재하는 "공동 cardinalis"또는 SINC 기능 죄 (PX) / PX 모양의 스펙트럼 (그림 1b)를 가지고 있습니다. 시간 영역 (그림 1C)의 직사각형 펄스의 기차는 여전히 SI가NC 함수 대역폭 Δ f를 가진 스펙트럼 (도 1D)을 형성. 그러나 때문에주기에, 모든 주파수는 더 이상 존재하지 않습니다. 대신, 스펙트럼은 등거리 주파수 구성되며 주파수 간격의 역수 펄스 Δ T = 1 / Δ의 V 사이의 시간 간격을 정의한다.
QLS의 기본적인 아이디어는 단순히 입력 패킷의 스펙트럼 중 등거리 주파수를 추출하는 지금이다. 인해 시간 – 주파수 간섭에 이것은 시간 영역에서의 패킷의 카피 초래한다. 원하는 지연 사본은 시간 도메인 스위치에 의해 추출 될 수있다.
우리 실험의 원리는도 2에 도시된다. 기간 한정 입력 신호는 주파수 영역에서 주파수 빗으로 곱해진다. 곱셈 유도 브릴 루앙 산란 (SBS)의 비선형 효과가 사용됩니다. 결과 번째에 입력 신호의 등거리 사본 아르E 시간 도메인. 신호들 중 하나가 직사각형 함수에 의해 구동 스위치로 추출 하였다. 따라서, 원칙적으로 상기 메모리의 출력에 입력 펄스의 왜곡이없는 사본은 예상 될 수있다.
도 2. 의약 광 스토리지 (15)의 기본적인 아이디어. 시간 제한된 입력 신호 (a)가 X.로 표시되는 주파수 영역에서 주파수 빗 (b)에 곱하는 이는 다양한 복사본에 이르게 시간 영역의 신호 (c). 생성 된 펄스열로부터 복사 (d) 중 하나가 사각형 판독 신호 (e)에 의해 시간 영역의 스위치로 추출 하였다. 스위치는 변조 될 수 있습니다. 결과는 광 신호의 저장이다. 성ORAGE 시간은 빗 라인과 판독 신호 사이의 주파수 간격에 의해 정의된다. 더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
SBS 자체는 낮은 힘에 표준 단일 모드 광섬유 (SSMF)에서 발생할 수있는 비선형 효과입니다. 이것에 의해, 신호는 카운터 전파 펌프 파에 의해 생성 된 광학 밀도 변화와 상호 작용한다. 신호 파형은 주파수 다운 시프트되는 경우, 이득 영역은 신호가 증폭 될 내에 형성된다. 이 시프트 업이면 신호는 해당 손실 영역에서 감쇠 될 것이다. 펌프 및 신호 사이의 주파수 시프트는 재료 특성에 따라 음향 파에 의해 정의된다. 제시된 응용에 대한 SBS의 가장 큰 장점은 이득 영역의 좁은 대역폭 Δ 에프 SBS이다. 따라서, 실질적으로 SBS는 좁은 선폭 광학 필터를 형성한다. T의 협 대역그 영역이 광섬유의 유효 길이 및 영역뿐만 아니라 사용 된 펌프 전력 (19)에 따라 달라 붙어. SSMF에서 SBS 이득의 절반 최대 (FWHM) 대역폭의 자연 전체 폭은 약 30 메가 헤르츠이다. 그러한 AllWave 섬유, 및 높은 펌프 전력과 같은 특수 도파로에서, 대역폭은 10 MHz의 20까지 감소 될 수있다. 때문에 필터의 대역폭을 다른 복사본은 봉투로 덮여있다. 따라서 QLS의 최대 축적 시간은 반비례 SBS 대역폭에 의존한다. 10 MHz의 대역폭은 100 나노초의 최대 저장 시간이 될 것입니다. 더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
이것은 많은 이점을 제공하므로 매우 높은 비트 레이트 전송을위한 정보는 대신 진폭의 반송파의 위상으로 부호화되어야한다. 따라서, 펄스는 반대로, 이러한 광 네트워크에서 신호는 일정한 진폭이 있습니다. <강한> 그림 3은 시간 (왼쪽)과 주파수 영역 (오른쪽)에 같은 위상 변조 신호를 보여줍니다. 이러한 스펙트럼은 진폭 변조 된 신호 (21)와 동일한 방식으로 샘플링 할 수있다. 사실 강도 및 위상 변조 신호를위한 직사각형 함수의 스펙트럼에 의한 스펙트럼을 제한 전송하도록 필터링된다.
위상 변조 (21)을위한도 3. 시간 – 주파수 간섭. 위상 변조 신호에서 반송파의 위상은 전송되어야하는 신호에 의해 변경된다. 각 기호는 1 비트 구성되어있는 경우, 단계는 예를 들어, 0과 π 사이에 변경됩니다. 도면의 왼쪽 키와 같은 이진 위상 시프트에 대한 결과의 시간 영역 표현을 도시(BPSK) 신호. 얻어진 주파수 영역의 신호는 우측에 도시되어있다. 도 1과 비교하여 그 위상 변조 신호의 스펙트럼이 질적으로 강도 변조 신호와 동일 함을 알 수있다. 따라서, QLS은 동일한 방식으로 적용될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
실험 중 가장 중요한 단계는 주파수 영역 데이터 신호에 대하여 대역폭의 평탄도 및 위치, 즉 주파수 빗의 조정이다. 광 패킷의 전체 대역폭이 이상적 평면 빗으로 샘플링되는 경우에 주파수 영역에서의 샘플링 정리에 따르면, 신호 왜곡을 피할 수있다. 따라서, 광 패킷의 대역폭은 주파수 빗의 최소 대역폭을 정의하고 이러한 대역폭에 빗 가능한 평탄하게 갖는다. 비 이상적인 주파수 빗 ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 기꺼이 도이치 텔레콤 (Deutsche Telekom) 혁신 연구소의 재정 지원을 인정합니다.
Materials
| 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 20km | 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 Modul | 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 2×15/1 GB | |
| Electrical amplifier | SHF | 826H | |
| Supply port | SHF | B826 | |
| Electrical amplifier | Amplifier Research | 10W1000 | |
| Photo diode | Newport | D-8ir | |
| Electrical spectrum analyzer | HP | 8563E |
Referências
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