Agradecemos el apoyo financiero de Deutsche Telekom Laboratorios de Innovación.

<html> 1. Preparación del sistema (Figura 4) <ol><li> Inserte el LD1 y LD2 diodos láser en el monte específica y conectarlo con la corriente (LDC) y controladores de temperatura (TEC). Encienda los dispositivos y compruebe la funcionalidad de los diodos láser con el analizador de espectro óptico. Por lo general, se utiliza una longitud de onda de telecomunicaciones alrededor de 1550 nm. </li><li> Conecte el diodo láser a los moduladores (IM / PM y MZM1) de acuerdo con la configuración de la figura 4. Los conectores ópticos necesitan ser limpiados antes de su uso, para asegurar la superficie limpia para el acoplamiento. Conectar la fuente de alimentación (no mostrado) y la señal desde el generador de forma de onda (AWG) con un amplificador eléctrico adicional al modulador. Asegúrese de que no se supere la potencia máxima de entrada óptica y eléctrica en el modulador. Cada modulador está equipado con un controlador de polarización. </li></ol>/ Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg &quot;/&gt; Figura 4. Arreglo experimental de las ECV mediante el cual es posible el almacenamiento de intensidad y las señales moduladas de fase. La sección etiquetada azul sólo es necesaria para la detección de señales moduladas en fase. El proceso de QLS tiene lugar en la fibra óptica. La sección con la etiqueta amarilla define la detección heterodina del peine de frecuencias. TEC: controlador de temperatura, LDC: diodo láser fuente de corriente, LD: diodo láser, IM: modulador de intensidad, PM: modulador de fase, PC: controlador de polarización, AWG: generador de forma de onda arbitraria, MZM: Mach-Zehnder modulador, EDFA: fibra dopada con erbio amplificador, C: circulador, Lo: oscilador local, Osci: osciloscopio, OSA: Analizador de espectro óptico, PD: fotodiodo, ESA: analizador de espectro eléctrico. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg" target="_blank">Haz clic aquí para ver la imagen más grande.</a> <olstart = &quot;3&quot;&gt; <li> Conectar la fibra con el modulador de la señal de datos. Para las señales de modulación de fase tiene que ser un modulador de fase (PM) y de intensidad modulada señales de un modulador de intensidad (IM). Por lo general, la velocidad de datos para el experimento está en el intervalo Gbps. El otro lado de la fibra está conectado con el puerto 2 del circulador (C). La fibra AllWave usado en nuestros experimentos tiene las siguientes especificaciones: L = 20 km, Δ f SBS = 10,2 MHz, f SBS = 10,852 GHz, P ª ≈ 9,1 dBm. </li><li> Conecte el modulador de amplitud para la generación peine de frecuencias (MZM1) con el amplificador óptico (EDFA). El peine tiene que cubrir el ancho de banda de la señal de datos. La salida del EDFA está conectado con el puerto 1 del circulador. </li><li> Para la detección de las señales de modulación de fase, se necesita una fuente de referencia. Conectar el oscilador local (LO) junto con la salida 3 del circulador a un acoplador 50/50. Para int<html> ensity señales moduladas, no se requiere esta parte. Como LO se utiliza un láser de fibra (Koheras). </li><li> Para las señales de modulación de fase: conectar el tercer modulador (MZM2) para la extracción de las copias retardadas con la salida de la 50/50 de acoplador. Para las señales de intensidad modulada, conecte MZM2 directamente al puerto 3 del circulador. Alimentar el modulador con una tensión de polarización (no mostrado) y una señal rectangular desde el puerto de salida CH1 Mkr1 del generador de forma de onda para la extracción. Por lo tanto, las señales de datos originales, así como la señal rectangular para extracción están sincronizados. </li><li> Para la detección y análisis: conectar un acoplador 90/10 después de MZM2. El osciloscopio está conectado con el puerto 90% del acoplador y la parte 10% está conectado con el analizador de espectro óptico. </li><li> Programar el generador de forma de onda con las señales requeridas para el paquete de datos, el peine de frecuencia y la señal rectangular. El peine de frecuencia es generada por un SINC-función periódica. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. Medición <ol><li> Para activar la salida de la señal de datos en el generador de forma de onda (AWG). Cambiar el sesgo para el modulador (IM / PM) en el suministro de energía y el control de la calidad de la señal en el osciloscopio. Después de ajustar la mejor calidad de convertir la salida del generador de forma de onda fuera. Los moduladores se deben establecer en torno al punto de funcionamiento lineal. Valores ejemplares se pueden encontrar en la sección de resultados. </li><li> Ajustar la calidad de la peine de frecuencias con detección heterodino. Un ejemplo para una relativamente buena calidad peine de frecuencia se muestra en la Figura 5. El peine de frecuencia tiene que ser plana, por ejemplo, todos los componentes de frecuencia tienen la misma intensidad y son estables en el tiempo, así como lo suficientemente amplia para cubrir todo el espectro. Además, los bordes del peine debe ser pronunciada, por ejemplo, no hay componentes de frecuencia aparentes con una baja intensidad en los laterales. </li><li> Detección peine Heterodyne I: Conecte la salida de MZM1 con un 50/50 coupler. El otro puerto del acoplador está conectado con un láser de fibra (Koheras) como oscilador local. </li><li> Detección heterodino peine II: Debido a la limitada anchura de banda de la foto-diodo y el analizador de espectro eléctrica, la primera salida del acoplador tiene que ser conectado al analizador de espectros óptico con el fin de establecer la distancia entre el oscilador local y la señal a alrededor de 8 GHz por el cambio de la temperatura del láser. </li><li> Heterodino de detección de peine III: Después de que el ajuste de quitar el analizador de espectro óptico y conectar el fotodiodo y el analizador de espectro eléctrica a la salida de la 50/50 de acoplador. Ajustar la tensión de polarización del modulador de peine para lograr un peine de frecuencia plana. Después de la terminación conectar la salida del modulador de nuevo para el amplificador óptico (EDFA). </li><li> Ajuste la distancia entre los dos diodos láser (IM / PM y MZM1) en relación con el desplazamiento Brillouin con señales de ondas continuas. Por lo tanto, asegúrese de que la salida del generador de forma de onda es marned apagado. </li><li> Encienda el amplificador óptico. Tenga una mirada en el analizador de espectro óptico y ajuste la potencia de salida del EDFA a un valor por debajo del umbral de la dispersión estimulada Brillouin. </li><li> Ahora cambiar la longitud de onda del diodo láser que genera la señal de datos (IM / PM) en la región de ganancia de la bomba (MZM1). La señal se amplifica si la longitud de onda es correcta. </li><li> Para la optimización cambiar la polarización de la señal de datos y por lo tanto la intensidad al máximo. </li><li> Encienda ambas salidas (señal de datos y peine) del generador de forma de onda. Aumente la potencia de salida del EDFA. Ahora el peine de frecuencia que va a extraer componentes equidistantes fuera del espectro. El osciloscopio debe mostrar las diferentes copias generadas por las ECV. Para la reducción de la distorsión cambiar ligeramente la longitud de onda de la señal de datos y cambiar la polarización. </li><li> Para extraer una de las copias utilice una de las señales de los marcadores del generador de forma de onda o una fuente externaque puede producir un impulso rectangular. Establecer un impulso rectangular con la longitud del paquete. </li><li> Encienda el sesgo para MZM2 y cambiarlo al punto de operación donde se maximiza la señal extraída y todas las demás copias se suprimen. Ahora cambiar el impulso rectangular a la versión deseada del patrón almacenado. </li><li> El patrón de los datos almacenados se puede guardar con el osciloscopio y se evalúa con el software, por ejemplo, Origen. </li><li> Para cambiar entre la medición de la intensidad y eliminar señales moduladas, el modulador de la señal de datos que hay que cambiar de IM de intensidad señales moduladas en AM para señales moduladas de fase. Además, para las señales de modulación de fase tiene que ser añadido a la configuración según la figura 4 un oscilador local como una fuente de referencia. </li></ol><img alt="La figura 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" src=&quot;/ Files/ftp_upload/50468/50468fig5.jpg&quot; /&gt; Figura 5. Casi plano peine de frecuencias con 13 sucursales. El peine se detectó a través de la detección heterodina. Para la detección de un oscilador local se combinó a través de un acoplador de 3 dB con la señal óptica y se detecta con un fotodiodo. El peine de frecuencia se mide y se registra con un analizador de espectro eléctrica. La potencia de salida del oscilador local era 6 dBm y la potencia óptica de la peine de 8 dBm. La distancia entre el oscilador local y el peine óptica fue de 9,8 GHz. Para una mejor visión de conjunto del eje de frecuencia se normaliza a la frecuencia central del peine que fue de alrededor de 193,5 THz (1550 nm). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande.</a>

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Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia. El autor, Thomas Schneider, es un empleado de Deutsche Telekom AG. El autor, Stefan Preußler, recibió financiamiento que fue proporcionado por Deutsche Telekom Laboratorios de Innovación.

El paso más crítico durante el experimento es el ajuste de la peine de frecuencia, es decir, el ancho de banda, planeidad y posición con respecto a la señal de datos en el dominio de la frecuencia. De acuerdo con el teorema de muestreo en el dominio de frecuencia, distorsiones de la señal se evitan si todo el ancho de banda de la óptica de paquetes se muestrea con un peine idealmente plana. Por lo tanto, el ancho de banda del paquete de óptica define el ancho de banda mínimo del peine de frecuencia y en...

El transporte de datos en las redes de telecomunicaciones es ópticamente, ya que sólo las fibras ópticas ofrecen la capacidad requerida para el tráfico de datos de hoy en día transmitida en todo el mundo. Sin embargo, en cada nodo de la red de la señal óptica tiene que ser transferido en el dominio eléctrico con el fin de procesarla. Después de procesar la señal se convierte de nuevo en el dominio óptico para su posterior transmisión. Esta doble transferencia entre los dominios es a la vez tiempo y consume mucha energía. Con el fin de utilizar un procesamiento totalmente óptico de los datos, el problema de la almacenamiento intermedio tiene que ser resuelto. Por lo tanto, se han sugerido una gran cantidad de métodos para el almacenamiento o el almacenamiento en búfer de las señales ópticas. La forma más sencilla es la de enviar las señales en una matriz de guías de ondas de diferentes longitudes 2. Sin embargo, estas matrices son voluminosos y el tiempo de almacenamiento no se pueden sintonizar, ya que está predefinida por la longitud de la guía de ondas. El método de &quot;Slow-Light&quot; se basa en una tunabLe cambio del índice de refracción grupo de un medio para ralentizar la velocidad de propagación de pulsos de la señal óptica 2. Varios efectos físicos y sistemas de materiales pueden ser utilizados para este propósito 3-6. Sin embargo, con estos métodos, la señal puede ser frenado por unos pocos-longitudes de bits, que es, con mucho, no es suficiente para los nodos de red óptica 7,8. Otro enfoque utiliza la conversión de longitud de onda y de dispersión para la generación de retrasos sintonizables. De este modo, la longitud de onda central de la señal de entrada se desplaza a través de la conversión óptica no lineal. Después, la señal se alimenta a una fibra altamente dispersiva. La diferencia en la velocidad de grupo en la fibra de dispersión conduce a un retraso que es proporcional al producto de la longitud de onda de desplazamiento y la dispersión de velocidad de grupo (EVI) en la fibra. Con una segunda conversión de la longitud de onda se desplaza de nuevo a su valor original. Para las técnicas de desplazamiento de la longitud de onda como la mezcla de cuatro ondas o mo fase de autodulation se puede utilizar. Con la conversión y tiempos método de almacenamiento de la dispersión hasta 243 ns de retardo ajustable, que corresponden a 2400 bits, se reportaron 10. Sin embargo, los métodos de conversión de longitud de onda y de dispersión en general necesitan componentes especiales y configuraciones para la producción de un gran cambio de longitud de onda y / o grande GVD. Adicionalmente, se encuentran entre los más complejos y de alto consumo métodos de retardo 2. Otros métodos de almacenar la señal óptica en una excitación de un sistema de materiales. Un haz de la sonda se utiliza para leer la información. Por lo general, estos sistemas no se pueden utilizar en el área de las telecomunicaciones puesto que requieren temperaturas ultra altas o-bajo 11, no funcionan con anchos de banda de telecomunicaciones, o bien requieren configuraciones complicadas y de alta potencia 12-14. Aquí se muestra cómo una propiedad básica de las señales (la coherencia tiempo-frecuencia) puede ser explotado para el almacenamiento de los paquetes de datos ópticos. Since no se utiliza la excitación de un sistema material, que hemos llamado el método de almacenamiento Quasi-luz (ECV) 15-17. El QLS es independiente de la modulación, el formato de datos y velocidad de datos de los paquetes y puede almacenar los paquetes ópticos para varios miles de longitudes de bits 18. La idea básica se puede ver en la Figura 1, se muestran los pulsos con forma aquí rectangulares. Sin embargo, el método funciona para cada forma de impulsos y de los paquetes de impulsos. La única restricción es que las señales tienen que ser limitado en el tiempo. <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1.jpg" /> Figura 1. Coherencia de tiempo-frecuencia para una señal de intensidad modulada 23. Una señal rectangular única en el dominio del tiempo (a) está representado por una función sinc en la frecuencia-domaen (b). Aquí se muestra la intensidad normalizada, ya que no es posible medir los campos con los equipos ópticos. La representación en el dominio de tiempo para una secuencia de señales rectangulares se muestra en (c). Esta secuencia tiene todavía la misma forma espectral. Pero, se trata de una única frecuencia equidistantes bajo la envolvente sinc (d). El eje de tiempo se normalizaron a la mitad de la duración de una única señal y el eje de frecuencias para los primeros pasos por cero, respectivamente. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande.</a> Un impulso rectangular en el dominio del tiempo (Figura 1A) tiene un &quot;cardinalis sinusal&quot; o función sinc pecado (píxeles) / espectro en forma de píxeles (Figura 1b), donde todas las frecuencias menores de la envoltura están presentes. Un tren de impulsos rectangulares en el dominio del tiempo (Figura 1c) tiene todavía un SIfunción nc forma del espectro (Figura 1d) con el ancho de banda Δ f. Sin embargo, debido a la periodicidad, no todas las frecuencias están presentes nunca más. En lugar de ello, el espectro consiste en frecuencias equidistantes y la inversa de la separación de frecuencia define la separación de tiempo entre los pulsos Δ T = 1 / Δ v. La idea básica de los QLS es ahora simplemente para extraer las frecuencias equidistantes fuera del espectro del paquete de entrada. Debido a la coherencia de tiempo-frecuencia esto resulta en una copia del paquete en el dominio del tiempo. La copia con el retardo deseado puede ser extraído por un interruptor de dominio de tiempo. El principio de nuestro experimento se muestra en la Figura 2. Una señal de entrada limitada en el tiempo se multiplica con un peine de frecuencias en el dominio de la frecuencia. Para la multiplicación se utiliza el efecto no lineal de la dispersión de Brillouin estimulada (SBS). Los resultados son copias equidistantes de la señal de entrada en the el dominio del tiempo. Una de las señales se extrae con un interruptor accionado por una función rectangular. Por lo tanto, en la salida de la memoria, en principio, se puede esperar una copia libre de distorsión del pulso de entrada. <img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2.jpg" /> Señal de entrada limitada Figura 2. Idea básica del almacenamiento cuasi-luz 15. Un tiempo de (a) se multiplica con un peine de frecuencia (b) en el dominio de la frecuencia, que se indica con una X. Esto lleva a varias copias de la la señal en el dominio del tiempo (c). Desde el tren de pulsos generado una de las copias (d) se extrae con un interruptor de dominio de tiempo por una señal de lectura rectangular (e). El interruptor puede ser un modulador. El resultado es un dispositivo de almacenamiento de la señal óptica. La víatiempo de orage se define por la separación de frecuencias entre las líneas de peine y la señal de lectura. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande.</a> SBS es en sí un efecto no lineal que puede ocurrir en fibras monomodo estándar (SSMF) en potencias bajas. De este modo, la señal interactúa con un cambio de densidad óptica que es generado por una onda de bomba de contador de propagación. Si la onda de la señal se redujo la marcha en la frecuencia, se forma una región de ganancia en el que se amplifica la señal. Si es desplazado hacia arriba-la señal se atenúa en la región correspondiente pérdida. El desplazamiento de frecuencia entre la bomba y la señal se define por la onda acústica, que depende de las propiedades del material. La mayor ventaja de la SBS para la aplicación que se presenta es el ancho de banda estrecho Δ f SBS de la región de ganancia. Por lo tanto, prácticamente SBS forma un filtro óptico anchura de línea estrecha. El ancho de banda estrecho de tgranjeare región depende de la longitud y el área efectiva de la fibra, así como en la potencia de la bomba utilizada 19. El ancho completo natural, a media altura (FWHM) de ancho de banda de la ganancia de SBS en un SSMF es de alrededor de 30 MHz. En las guías de onda especiales, tales como fibras AllWave y con potencias altas de la bomba, el ancho de banda se puede reducir hasta 10 MHz 20. Debido a la anchura de banda de filtro de las diferentes copias están cubiertos con un sobre. Por lo tanto, el tiempo de almacenamiento máximo de los QLS depende inversamente de la anchura de banda de SBS. Un ancho de banda de 10 MHz se traduciría en un tiempo máximo de almacenamiento de 100 nanosegundos. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande.</a> Para la transmisión de muy alta tasa de bits de la información tiene que ser codificado en la fase de la portadora en lugar de su amplitud, ya que este ofrece un montón de ventajas. Así, contrariamente a impulsos, las señales en estas redes ópticas tienen amplitud constante. &lt;strong&gt; La figura 3 muestra una señal de este tipo de fase modulada en el tiempo (izquierda) y el dominio de la frecuencia (derecha). Este espectro se puede muestrear en la misma forma que la de la señal modulada en amplitud 21. De hecho, el espectro de la función rectangular para señales y de intensidad modulada en fase se filtra debido a la transmisión, lo que limita el espectro. <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3.jpg" /> Figura 3. La coherencia de tiempo-frecuencia para una modulación de fase 21. En una señal modulada en fase la fase de la portadora se cambia por la señal que ha de ser transmitida. Si cada símbolo se compone de 1 bit, la fase se cambia entre 0 y π, por ejemplo. El lado izquierdo de la figura muestra la representación del dominio del tiempo como resultado de un cambio de fase, tal binario introducidoSeñal (BPSK). La señal de dominio de la frecuencia resultante se muestra en el lado derecho. En comparación con la Figura 1 se puede observar que el espectro de la señal modulada en fase es cualitativamente la misma que la de la señal modulada en intensidad. Por lo tanto, los QLS se pueden aplicar de la misma manera.

<table><tbody><tr><td>Laser diode</td><td>3S Photonics</td><td>A1905LMI</td><td>2x</td></tr><tr><td>Laser Mount</td><td>Tektronix</td><td>LDH BFY-B2</td><td>2x</td></tr><tr><td>Temperature Controller</td><td>LightWave</td><td>LDT-5948</td><td>2x</td></tr><tr><td>Current Controller</td><td>LightWave</td><td>LDX-3220</td><td>2x</td></tr><tr><td>Optical amplifier</td><td>High-Wave</td><td>HWT-EDFA-B-30-1-FC/PC</td><td></td></tr><tr><td>Circulator</td><td>OFR</td><td>OCT-3-IR2</td><td></td></tr><tr><td>Waveform Generator</td><td>Tektronix</td><td>AWG7102</td><td></td></tr><tr><td>Fiber 20 km</td><td>OFS</td><td>AllWave-ZWP G652C-D</td><td></td></tr><tr><td>Polarization Controller</td><td>Thorlabs</td><td>Fiber Pol. Contr. IPC030</td><td>2x</td></tr><tr><td>Modulator</td><td>Avanex</td><td>IM-10-P</td><td>Phase</td></tr><tr><td>Modulator</td><td>Avanex</td><td>SD20</td><td>Amplitude, extract</td></tr><tr><td>Modulator</td><td>Avanex</td><td>PowerBit F-10</td><td>Amplitude, data</td></tr><tr><td>Modulator</td><td>Covega</td><td>Mach10</td><td>Amplitude, comb</td></tr><tr><td>Optical Spectrum Analyzer</td><td>Yokogawa</td><td>AQ6370C</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Agilent</td><td>DCA-J 86100C</td><td></td></tr><tr><td>Measurement Module</td><td>Agilent</td><td>86106B</td><td></td></tr><tr><td>Fiber Laser</td><td>Koheras</td><td>Adjustik</td><td></td></tr><tr><td>Coupler</td><td>Newport</td><td>F-CPL-L22151-P</td><td>Ratio: 90/10</td></tr><tr><td>Coupler</td><td>Newport</td><td>F-CPL-L12155-P</td><td>Ratio: 50/50</td></tr><tr><td>Power supply</td><td>Zentro-Elektrik</td><td>LD 2x15/1 GB</td><td></td></tr><tr><td>Electrical amplifier</td><td>SHF</td><td>826H</td><td></td></tr><tr><td>Supply port</td><td>SHF</td><td>B826</td><td></td></tr><tr><td>Electrical amplifier</td><td>Amplifier Research</td><td>10W1000</td><td></td></tr><tr><td>Photodiode</td><td>Newport</td><td>D-8ir</td><td></td></tr><tr><td>Electrical spectrum analyzer</td><td>HP</td><td>8563E</td><td></td></tr></tbody></table>

quasi-light storage for optical data packets

Telecomunicaciones de hoy se basa en paquetes ópticos que transmiten la información en las redes de fibra óptica en todo el mundo. Actualmente, el procesamiento de las señales se realiza en el dominio eléctrico. Almacenamiento directo en el dominio óptico sería evitar la transferencia de los paquetes a la eléctrica y de vuelta al dominio óptico en cada nodo de la red y, por lo tanto, aumentar la velocidad y posiblemente a reducir el consumo de energía de las telecomunicaciones. Sin embargo, la luz se compone de fotones que se propagan con la velocidad de la luz en el vacío. Por lo tanto, el almacenamiento de la luz es un gran reto. Existen algunos métodos para ralentizar la velocidad de la luz, o almacenarlo en excitaciones de un medio. Sin embargo, estos métodos no pueden ser utilizados para el almacenamiento de paquetes de datos ópticos utilizados en las redes de telecomunicaciones. Aquí se muestra cómo el tiempo-frecuencia-coherencia, que se mantiene para cada señal y por lo tanto para los paquetes ópticos, así, puede ser explotado para construir una memoria óptica. Nos WilL opinión el fondo y muestran en detalle y a través de ejemplos, cómo un peine de frecuencias se pueden utilizar para la copia de un paquete óptico que entra en la memoria. Una de estas copias de dominio de tiempo se extrae entonces de la memoria por un interruptor de dominio de tiempo. Vamos a mostrar este método para la intensidad así como para señales moduladas en fase.

Para la medición se utilizó un patrón de datos modulada 10110101 intensidad con una velocidad de datos de 1 Gbps. La línea de color negro en la Figura 6 representa la señal original y las líneas de colores representan los diferentes tiempos de almacenamiento obtenidos con los QLS. La referencia se mide sin los QLS y el interruptor desactivado en la salida. Bajo condiciones ideales de almacenamiento veces hasta 100 nanosegundos son alcanzables. Los resultados para el patrón de datos almacenados 11...

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Quasi-light Storage for Optical Data Packets

El artículo describe un procedimiento para almacenar paquetes de datos ópticos con una modulación arbitraria, de longitud de onda, y la velocidad de datos. Estos paquetes son la base de las telecomunicaciones modernas.

Almacenamiento cuasi-luz de los datos ópticos de paquetes

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing ...

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10.7K vistas.  Hochschule für Telekommunikation, Leipzig.  El artículo describe un procedimiento para almacenar paquetes de datos ópticos con una modulación arbitraria, de longitud de onda, y la velocidad de datos. Estos paquetes son la base de las telecomunicaciones modernas. 

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fabricación y caracterización de guías de onda de cristal fotónico luz lenta y cavidades

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Investigación

Ingeniería

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

Gradient Echo Memoria Quantum en Warm Atómica Vapor

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

Ingeniería de la Luz con la onda continua Optical Parametric Oscillators Estado Quantum

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics industry. In this technique the chip and/or the substrate is bumped and the two are bonded via these conductive bumps. Many bumping techniques have been developed and intensively investigated since the introduction of the FC technology in 19601 such as stencil printing, stud bumping, evaporation and electroless/electroplating2. Despite the progress that these methods have made they all suffer from one or more than one drawbacks that need to be addressed such as cost, complex processing steps, high processing temperatures, manufacturing time and most importantly the lack of flexibility. In this paper, we demonstrate a simple and cost-effective laser-based bump forming technique known as Laser-induced Forward Transfer (LIFT)3. Using the LIFT technique a wide range of bump materials can be printed in a single-step with great flexibility, high speed and accuracy at RT. In addition, LIFT enables the bumping and bonding down to chip-scale, which is critical for fabricating ultra-miniature circuitry.

We demonstrate the use of the Laser-induced Forward Transfer (LIFT) technique for flip-chip assembly of optoelectronic components. This approach provides a simple, cost-effective, low-temperature, fast and flexible solution for fine-pitch bumping and bonding on chip-scale for achieving high-density circuits for optoelectronic applications.

Transferencia Forward inducida por láser para Flip-chip de embalaje de muñones individuales

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs the anharmonicity of the ODT, in which the hotter atoms at the edge of the trap feel the anharmonic components of the trapping potential, while the colder atoms in the center of the trap feel the harmonic one. By modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components, we selectively excite the hotter atoms out of the trap while keeping the colder atoms in the trap, generating parametric cooling. This experimental protocol starts with a magneto-optical trap (MOT) that is loaded by a Zeeman slower. The precooled atoms in the MOT are then transferred to an ODT, and a bias magnetic field is applied to create an interacting Fermi gas. We then lower the trapping potential to prepare a cold Fermi gas near the degenerate temperature. After that, we sweep the magnetic field to the noninteracting regime of the Fermi gas, in which the parametric cooling can be manifested by modulating the intensity of the optical trapping beams. We find that the parametric cooling effect strongly depends on the modulation frequencies and amplitudes. With the optimized frequency and amplitude, we measure the dependence of the cloud energy on the modulation time. We observe that the cloud energy is changed in an anisotropic way, where the energy of the axial direction is significantly reduced by parametric driving. The cooling effect is limited to the axial direction because the dominant anharmonicity of the crossed-beam ODT is along the axial direction. Finally, we propose to extend this protocol for the trapping potentials of large anharmonicity in all directions, which provides a promising scheme for cooling quantum gases using external driving.

We present a parametric driving method to cool an ultracold Fermi gas in a crossed-beam optical dipole trap. This method selectively removes high-energy atoms from the trap by periodically modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components of the trapping potential.

Enfriar un ópticamente Atrapado ultrafrías Fermi de gas por conducción periódica

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

A Silicon-tipped Fiber-optic Sensing Platform with High Resolution and Fast Response

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This FOSP relies on a silicon Fabry-Perot interferometer (FPI) attached to the fiber end, referred to as Si-FOSP in this work. The Si-FOSP generates an interferogram determined by the optical path length (OPL) of the silicon cavity. Measurand alters the OPL and thus shifts the interferogram. Due to the unique optical and thermal properties of the silicon material, this Si-FOSP exhibits an advantageous performance in terms of sensitivity and speed. Furthermore, the mature silicon fabrication industry endows the Si-FOSP with excellent reproducibility and low cost toward practical applications. Depending on the specific applications, either a low-finesse or high-finesse version will be utilized, and two different data demodulation methods will be adopted accordingly. Detailed protocols for fabricating both versions of the Si-FOSP will be provided. Three representative applications and their according results will be shown. The first one is a prototype underwater thermometer for profiling the ocean thermoclines, the second one is a flow meter to measure flow speed in the ocean, and the last one is a bolometer used for monitoring exhaust radiation from magnetically confined high-temperature plasma.

This work reports an innovative silicon-tipped fiber-optic sensing platform (Si-FOSP) for high-resolution and fast-response measurement of a variety of physical parameters, such as temperature, flow, and radiation. Applications of this Si-FOSP span from oceanographic research, mechanical industry, to fusion energy research.

Una plataforma con punta de Silicon sensor de fibra óptica con alta resolución y rápida respuesta

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This ...

A Photonic System for Generating Unconditional Polarization-Entangled Photons Based on Multiple Quantum Interference

We present a high-performance source of unconditional polarization-entangled photons that have a high-emission rate, a broadband distribution, are degenerated and postselection free. The property of the source is based on the multiple quantum interference effect with a round-trip configuration of a Sagnac interferometer. The quantum interference effects make it possible to use the high generation efficiency of the polarization-entangled photons to process parametric down-conversion, and separate degenerated photon pairs into different optical modes without a postselection requirement. The principle of the optical system was described and experimentally used to measure the fidelity and Bell parameters, and also to characterize the generated polarization-entangled photons from a minimum of six combinations of polarization correlated data. The experimentally obtained fidelity and Bell parameters exceeded the classical local correlation limit and are clear evidence of the generation of unconditional polarization-entangled photons.

We describe an optical system for the generation of unconditional polarization-entangled photons based on multiple quantum interference effects with a detection scheme to estimate the experimental fidelity of generated entangled photons.

Un sistema fotónico para generar fotones enredados de polarización incondicional basados en interferencias cuánticas múltiples

We present a high-performance source of unconditional polarization-entangled photons that have a high-emission rate, a broadband distribution, are ...

Fixed Target Serial Data Collection at Diamond Light Source

Serial data collection is a relatively new technique for synchrotron users. A user manual for fixed target data collection at I24, Diamond Light Source is presented with detailed step-by-step instructions, figures, and videos for smooth data collection.

We present a comprehensive guide to fixed target sample preparation, data collection, and data processing for serial synchrotron crystallography at Diamond beamline I24.

Recopilación de datos en serie de destino fijo en Diamond Light Source

Serial data collection is a relatively new technique for synchrotron users. A user manual for fixed target data collection at I24, Diamond Light Source is ...

Bioquímica

Optical Recording of Electrical Activity in Guinea-pig Enteric Networks using Voltage-sensitive Dyes

The enteric nervous system (ENS) is a self-contained network with identified functions, capable of performing complex behaviors in isolation. Its neurons (10 to 25 &mu;m in diameter) are arranged in plexuses that are confined to distinct planes of the gut wall 1; the myenteric plexus can be found between the longitudinal and circular muscle layers, and the submucous plexus between the circular muscle layer and the mucosa. Since the effector systems for these plexuses (transporting epithelium, endocrine cells, immune elements, blood vessels and smooth muscle) are also contained within the gut wall, semi-intact preparations can be dissected that preserve individual components of different reflex pathways. The behavior of the effector systems is controlled by the submucous and myenteric plexuses acting in concert. Therefore, detailed knowledge of synaptic interactions within and between ganglia, and of communication between the plexuses, is essential for understanding normal gastrointestinal function. The ENS, as an intact nervous system, is a unique experimental model in which one can correlate molecular and cellular events with the electrical behavior of the neuronal network and its physiological outputs. Because of the quasi-two-dimensional organization of its plexuses, the ENS is particularly well suited for the study of neural networks using multiple site optical recording techniques that employ voltage-sensitive dyes 2,7,8,9. We will illustrate here the use of a relatively new naphthylstyryl-pyridinium dye (di-4-ANEPPDHQ) 3 that offers multiple advantages over its predecessors, including very low phototoxicity, slow rate of internalization, and remarkable chemical stability. When used in conjunction with a camera that permits sub-millisecond time resolution, this dye allows us to monitor the electrical activity of all the neurons in the field of view with a maximal spatial resolution of ~ 2.5 &mu;m at 100X magnification. At lower magnification (10X or 20X), the sacrifice of single-cell resolution is compensated by a gain in perspective, revealing the intricacies of the inter-ganglionic circuitry.

This protocol illustrates how voltage-sensitive dyes enable optical recording of electrical activity from intact neural networks such as the plexuses of the guinea-pig enteric nervous system, with an adjustable resolution that ranges from single-cells to multi-ganglionic circuitry.

Grabación óptica de la actividad eléctrica en el conejillo de Indias Redes entérica con tintes sensibles al voltaje

The enteric nervous system (ENS) is a self-contained network with identified functions, capable of performing complex behaviors in isolation. Its neurons ...

Biología

Optimizing Brillouin Optical Time-Domain Analyzers Based on Gain Spectrum Engineering

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is superimposed with two symmetric Brillouin loss spectra (BLS). This leads to a complex engineered spectrum shape that is more resistant to the sensing system noise. Instead of only one pump and probe interaction as in the conventional BOTDA setup, three optical probe waves are exploited, with one probe located in the BGS and the other two symmetrically in the BLS. Due to the resistance and insensitivity of the engineered spectrum shape to the noise, the sensing performance is enhanced by 60% and the measurand resolution is doubled.

A protocol for Brillouin optical time-domain analyzers based on gain spectrum engineering is presented. Enhancements in the sensing performance, including sensing range and measurand resolution are achieved and the excess Brillouin intensity noise is studied. The protocol introduces a new way to enhance distributed Brillouin sensing performance.

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is ...