Vlnová délka

1 VLNOVÉ KONVERTORY

V wavelength division multiplex (WDM) systémů, data mohou být kódovány na různé vlnové délky kanálů a šířeny prostřednictvím systému. Sítě WDM mohou škálovat na vyšší rychlosti a větší počet uživatelů opětovným použitím vlnových délek v samostatných částech sítě (Alexander et al, 1993). To, zda převodníky vlnových délek zvyšují kapacitu sítě, závisí na topologii a geografickém rozsahu sítě (Kaminow et al, 1996). Pro rozsáhlé sítě a síťové topologie modely předpovídají skromné výhody při použití konvertorů vlnových délek (Barry a Humblet. 1996; Ramaswami a Sivarajan, 1996). I když jejich potenciální přínosy jsou z architektonického hlediska nejasné, vývoj vysokorychlostních vlnových převodníků byl aktivní oblastí výzkumu.

funkce vlnové délky converter je vzít optický datový signál na jedné vlnové délce, a přeložit ho na jinou vlnovou délku, při zachování integrity původního signálu. V ideálním případě se tato funkce provádí způsobem, který je transparentní nebo necitlivý na formát bitové rychlosti a modulace původního signálu. Opto-elektronické techniky, ve kterém je optický datový signál je detekován, filtrován a zesílen elektronicky, a pak používá k modulovat světlo na jiné vlnové délce, jsou omezené v rychlosti opto-electronic conversion. Slibnější jsou všechny optické techniky založené na modulaci s křížovým ziskem, modulaci mezi fázemi a FWM v SO As.

z těchto tří technik je nejjednodušší modulace křížového zisku (XGM). V této technice se signál modulovaný intenzitou, označovaný jako čerpadlo, šíří přes SOA a snižuje zisk. Indukované zisk výkyvy jsou ohromeni na druhý vstup do SOA, cw paprsek na jiné vlnové délce, tzv. sondy (Koga et al, 1988; Pohled et al, 1992; Joergensen et al, 1993). V tomto případě jsou data převedená na vlnovou délku doplňkem původního datového signálu. Doplňková data mohou být také kódována na více nosnících sondy cw současně (Wiesenfeld a Glance, 1992). Zatímco vlnová délka konverze na obě kratší a delší vlnové délky byla prokázána (Wiesenfeld et al, 1993; Joergensen et al, 1993), zánik poměr signály převedeny na kratších vlnových délkách je vždy lepší, protože získat obklady asymetricky v důsledku band-náplň efekty (Wiesenfeld, 1996). Protože technika se spoléhá na zisk modulace, jako optická data zvýšení sazeb, kroky musí být přijata k snížení horní-státní životnost nosičů v SOA tak, že dopravce-hustota modulace může následovat čerpadla signál. Jak je uvedeno dříve, horní-státní životnost může být snížena v přítomnosti intenzivní optické drží světlo (Manning a Davies, 1994; Patrick a Manning, 1994). V mnoha demonstracích XGM se samotný paprsek sondy používá jako optický přídržný paprsek (Mikkelsen et al, 1993; Wiesenfeld et al, 1993; Wiesenfeld et al, 1994a).

nezbytná přítomnost intenzivní optické drží světlo snižuje v ustáleném stavu zesílení SOA a snižuje vymírání poměr vlnové délky-převede signál. Proto, jak se optická rychlost dat zvyšuje, konverzi vlnových délek XGM brání snížený extinkční poměr a intersymbolová interference v důsledku konečné životnosti nosiče. Přesto byla prokázána konverze při datových rychlostech až 20 Gb/s (Wiesenfeld et al, 1994a). Další nevýhodou této techniky je, že při vysokých vstupních výkonech a velkém snížení zisku doprovázejí změny zisku významné fázové změny. Tyto fázové změny mohou přenést cvrkot do optického datového toku a omezit Vzdálenost přenosu signálu. Všimněte si také, že tato technika je použitelná pouze pro amplitudově modulované signály. Přesto je konverze vlnové délky pomocí XGM užitečnou technikou, protože vyžaduje pouze mírné vstupní síly a může to být technika necitlivá na polarizaci, pokud je zisk SOA necitlivý na polarizaci. Taky, pokud se čerpadlo a sonda šíří v opačných směrech přes SOA, k oddělení paprsků čerpadla a sondy na výstupu SOA není nutný žádný filtr nebo polarizátor. Nakonec byla tato technika demonstrována spíše za použití polovodičových laserů než SOAs (Ottolenghi et al, 1993; Braagaard et al, 1994). Použití laserů vyžaduje vyšší vstupní výkon a poskytuje menší flexibilitu v rozsahu převedených vlnových délek.

Cross-phase modulation (XPM) lze také použít k dosažení konverze vlnové délky. V této technice čerpadlo stlačuje zisk a mění index lomu polovodičového zesilovače. Paprsek sondy šířící se přes SOA získává variabilní fázový posun v závislosti na tom, zda je čerpadlo přítomno nebo ne. Pokud je SOA umístěna v jednom rameni interferometru, lze indukovanou změnu fáze nebo fázovou modulaci převést na modulaci intenzity (Mikkelsen et al, 1994; Durhuus et al, 1994). Existuje několik výhod dosažení konverze vlnové délky XPM spíše než XGM. Jednou z výhod je, že interferometr může být nakonfigurován pro „invertující“ a „neinvertující“ operaci, v závislosti na počátečním fázovém zkreslení. Invertující operace, jako XGM, generuje komplementární kopii vstupního signálu na převedené vlnové délce, zatímco neinvertující operace udržuje původní datový tok přesně. Další výhodou je, že velmi vysoká vymírání poměr může být realizován v interferometru (Wiesenfeld, 1996) a counterpropagating čerpadla a sondy nosníky mohou být použity k odstranění nutnosti filtr nebo polarizační filtr na výstupu měniče. Také závislost vlnové délky fázové změny je slabší než závislost změny zisku (obr. 15), takže konverze na kratší a delší vlnové délky je rovnoměrnější. Kromě toho znaménko cvrlikání přenášeného signálu převedenému na vlnovou délku závisí na tom, zda je interferometr zkreslený jako invertující nebo neinvertující převodník vlnových délek. Pro neinvertující provozu, chirp předával převedený signál způsobuje kompresi impulsů ve standardní optické vlákno tak, že žádný rozptyl sankce jsou pozorovány v přenosové experimenty (Ratovelomanana et al, 1995; Napínací et al, 1995). Nevýhody spojené s XPM technika jsou interferometrické konstrukce zařízení, vysoká citlivost výkon přístroje na změny vstupních parametrů jako je výkon, polarizace a vlnová délka, a skutečnost, že pouze amplituda modulované signály mohou být převedeny. Přesto byla konverze vlnových délek rychlostí až 40 Gb / s prokázána u integrovaných interferometrických převodníků využívajících nelinearity indexu lomu v SOA (Danielsen et al ,1996).

FWM je jediná technika konverze všech optických vlnových délek, která je nezávislá na formátu modulace dat (Vahala et al, 1996). Kromě amplitudy modulované signály, převádí analogové signály a fáze modulované signály, ale fázové modulace je převrácený, protože vlnová délka převést proud je fáze konjugát vstupu. Připomeňme si, že fáze konjugace vlnové délky převedeny paprsek umožňuje „zkáza“ přenosu indukované spektrální zkreslení v midspan spektrální inverze systémy (Tatham et al, 1994). Nicméně, vzhledem k XGM a XPM, FWM získal méně úvahu jako možné vlnové konverze technika pro systémy aplikací. Jedním z důvodů je, že je složité učinit techniku polarizací necitlivou (Jopson a Tench, 1993). Na výstupu zařízení FWM je také vyžadováno nějaké filtrování, aby se oddělilo čerpadlo, sonda a konjugované paprsky. Další nevýhodou je, že účinnost konverze je vysoce závislá na vlnové délce (obr. 30), stejně jako asymetrický (Zhou et al, 1993). Nedávné experimenty však ukázaly účinnost konverze vlnových délek s nízkým šumem 0 dB pro posuny vlnových délek přesahující 5 nm (Girardin et al ,1997). Kromě těchto výsledků, FWM vlnová délka konverze datových toků byla prokázána rychlostí 10 Gb/s (Ludwig a Raybon, 1994; Lee et al, 1997).