bølgelængde

1 BØLGELÆNGDEKONVERTERE

i bølgelængdedeling multipleksede systemer kan data kodes på forskellige bølgelængdekanaler og formeres gennem systemet. Netværk kan skaleres til højere hastigheder og større antal brugere ved at genbruge bølgelængder i separate dele af netværket (Aleksandr et al., 1993). Hvorvidt bølgelængdekonvertere øger kapaciteten i et netværk, afhænger af netværkets topologi og geografiske udstrækning (Kaminov et al., 1996). For brede netværk og mesh-topologier forudsiger modeller beskedne fordele, når bølgelængdekonvertere anvendes (Barry og Humblet. 1996; Ramasvami og Sivarajan, 1996). Selvom deres potentielle fordele er uklare ud fra et arkitektonisk synspunkt, har udvikling af højhastighedsbølgelængdekonvertere været et aktivt forskningsområde.

funktionen af en bølgelængdekonverter er at tage et optisk datasignal ved en bølgelængde og oversætte det til en anden bølgelængde, samtidig med at integriteten af det originale signal opretholdes. Ideelt set udføres denne funktion på en måde, der er gennemsigtig for eller ufølsom over for bithastigheden og moduleringsformatet for det originale signal. Opto-elektroniske teknikker, hvor det optiske datasignal detekteres, filtreres og forstærkes elektronisk og derefter bruges til at modulere lys ved en anden bølgelængde, er begrænset i hastighed af den opto-elektroniske konvertering. Alle optiske teknikker baseret på cross-gain modulering, cross-fase modulering og FVM i så som er mere lovende.

af disse tre teknikker er cross-gain modulation (HGM) den enkleste. I denne teknik udbreder et intensitetsmoduleret signal, kaldet pumpen, gennem en SOA og reducerer forstærkningen. De inducerede forstærkningsfluktuationer er imponeret over et andet input til SOA, en stråle med en anden bølgelængde kaldet sonden (Koga et al, 1988; Glance et al, 1992; Jørgensen et al, 1993). I dette tilfælde er de bølgelængdekonverterede data komplementet til det originale datasignal. De supplerende data kan også kodes på flere sonde bjælker samtidigt (Viesenfeld and Glance, 1992). 1993; Jørgensen et al, 1993), er udryddelsesforholdet mellem signaler konverteret til kortere bølgelængder altid bedre, fordi forstærkningen komprimerer asymmetrisk som et resultat af båndfyldningseffekter (1996). Da teknikken er afhængig af forstærkningsmodulation, når den optiske datahastighed stiger, skal der tages skridt til at reducere bærernes øvre tilstands levetid i SOA, så bæretæthedsmodulationen kan følge pumpesignalet. Som tidligere diskuteret kan den øvre tilstands levetid reduceres i nærværelse af en intens optisk holdestråle (Manning og Davies, 1994; Patrick og Manning, 1994). I mange demonstrationer bruges sondestrålen selv som den optiske holdestråle (Mikkelsen et al., 1993; Viesenfeld et al., 1993; Viesenfeld et al., 1994a).

den nødvendige tilstedeværelse af en intens optisk holdestråle reducerer SOA ‘ s steady state-forstærkning og reducerer udryddelsesforholdet for det bølgelængdekonverterede signal. Når den optiske datahastighed stiger, hindres bølgelængdekonvertering med HGM derfor af et reduceret udryddelsesforhold og af intersymbolinterferens på grund af den endelige bærers levetid. Stadig er konvertering til datahastigheder så høje som 20 Gb/s blevet påvist (Viesenfeld et al., 1994a). En yderligere ulempe ved denne teknik er, at ved høje inputstyrker og store forstærkningsreduktioner ledsager betydelige faseændringer forstærkningsændringerne. Disse faseændringer kan give en kvidre til den optiske datastrøm og begrænse signaloverførselsafstanden. Bemærk også, at denne teknik kun gælder for amplitudemodulerede signaler. Alligevel er bølgelængdekonvertering ved hjælp af HGM en nyttig teknik, fordi den kun kræver moderate inputstyrker, og det kan være en polarisation-ufølsom teknik, hvis forstærkningen af SOA er polarisation-ufølsom. Hvis pumpen og sonden forplantes i modsatte retninger gennem SOA, er der ikke behov for noget filter eller polarisator for at adskille pumpe-og sondebjælkerne ved SOA-udgangen. Endelig er denne teknik blevet demonstreret ved hjælp af halvlederlasere snarere end SOAs (Ottolenghi et al, 1993; Braagaard et al, 1994). Brug af lasere kræver højere inputstyrker og giver mindre fleksibilitet inden for området konverterede bølgelængder.kan også bruges til at opnå bølgelængde konvertering. I denne teknik komprimerer pumpen forstærkningen og ændrer brydningsindekset for halvlederforstærkeren. En sondestråle, der formerer sig gennem SOA, får et variabelt faseforskydning, afhængigt af om pumpen er til stede eller ej. Hvis SOA placeres i en arm af et interferometer, kan den inducerede faseændring eller fasemodulation konverteres til en intensitetsmodulation (Mikkelsen et al, 1994; Durhuus et al, 1994). Der er flere fordele ved at opnå bølgelængdekonvertering ved hjælp af HGM snarere end ved HGM. En fordel er, at interferometeret kan konfigureres til enten “inverterende” og “ikke-inverterende” drift, afhængigt af den indledende fase bias. Omvendt drift genererer en komplementær kopi af indgangssignalet ved den konverterede bølgelængde, mens ikke-inverterende drift opretholder den oprindelige datastrøm nøjagtigt. En anden fordel er, at meget høje udryddelsesforhold kan realiseres i interferometeret (Visenfeld, 1996), og kontrapropagerende pumpe og sondebjælker kan bruges til at eliminere behovet for et filter eller polarisator ved udgangen af konverteren. Også bølgelængdeafhængigheden af faseændringen er svagere end for forstærkningsændringen (Fig. 15), så konvertering til kortere og længere bølgelængder er mere ensartet. Derudover afhænger tegnet på det kvidre, der overføres til det bølgelængdekonverterede signal, af, om interferometeret er partisk som en inverterende eller ikke-inverterende bølgelængdekonverter. Til ikke-inverterende drift forårsager chirp, der overføres til det konverterede signal, pulskompression i standard optisk fiber, så der ikke observeres dispersionsstraffe i transmissionsforsøg (Ratovelomanana et al., 1995; Idler et al., 1995). Det er en af de mest almindelige typer af signalsystemer, der bruges til at måle, hvor mange signaler der er forbundet med hinanden, og hvor mange signaler, der er forbundet med hinanden, kan konverteres. Alligevel er bølgelængdekonvertering ved hastigheder op til 40 Gb/s blevet påvist i integrerede interferometriske omformere, der anvender brydningsindeks nonlineariteter i SOAs (Danielsen et al., 1996).den eneste all-optiske bølgelængdekonverteringsteknik, der er uafhængig af datamodulationsformatet (Vahala et al., 1996). Udover amplitudemodulerede signaler konverterer den analoge signaler og fasemodulerede signaler, men fasemoduleringen er omvendt, fordi bølgelængdekonverteret strøm er fasekonjugatet af indgangen. Husk, at fasekonjugationen af den bølgelængdekonverterede stråle tillader “fortrydelse” af transmissionsinducerede spektrale forvrængninger i midspan spektrale inversionsordninger (Tatham et al., 1994). Men i forhold til HGM og HPM, har FVM modtaget mindre overvejelse som en gennemførlig bølgelængdekonverteringsteknik til systemapplikationer. En af grundene er, at det er kompliceret at gøre teknikken polarisation-ufølsom (Jopson and Tench, 1993). Der kræves også en slags filtrering ved udgangen af FVM-enheden for at adskille pumpen, sonden og konjugatbjælkerne. En anden ulempe er, at konverteringseffektiviteten er meget bølgelængdeafhængig (Fig. 30), samt at være asymmetrisk (Jhou et al., 1993). Nylige eksperimenter har imidlertid vist lav støj bølgelængde konverteringseffektivitet på 0 dB for bølgelængdeforskydninger på over 5 nm (Girardin et al., 1997). Ud over disse resultater er bølgelængdekonvertering af datastrømme påvist med en hastighed på 10 Gb/s (Ludvig og Raybon, 1994; Lee et al., 1997).