Aallonpituus

1 AALLONPITUUSMUUTTAJAT

aallonpituusjakauma multiplexed (WDM) – järjestelmissä data voidaan koodata eri aallonpituuskanaville ja levittää järjestelmän kautta. WDM-verkot voivat skaalautua suurempiin nopeuksiin ja suurempiin käyttäjämääriin käyttämällä uudelleen aallonpituuksia verkon eri osissa (Alexander et al, 1993). Se, lisäävätkö aallonpituusmuuntimet verkon kapasiteettia, riippuu verkon topologiasta ja maantieteellisestä laajuudesta (Kaminow ym.1996). Wide area-verkoissa ja mesh-topologioissa mallit ennustavat vaatimatonta hyötyä, kun aallonpituusmuuntimia käytetään (Barry ja Humblet. 1996; Ramaswami ja Sivarajan, 1996). Vaikka niiden mahdolliset hyödyt ovat arkkitehtoniselta kannalta epäselviä, nopeiden aallonpituusmuuntimien kehittäminen on ollut aktiivinen tutkimusalue.

aallonpituusmuuttajan tehtävänä on ottaa optinen datasignaali yhdellä aallonpituudella ja kääntää se toiselle aallonpituudelle säilyttäen samalla alkuperäisen signaalin eheys. Ihannetapauksessa tämä toiminto suoritetaan tavalla, joka on avoin, tai tunteeton, bittinopeus ja modulaatio muodossa alkuperäisen signaalin. Optoelektroniset tekniikat, joissa optinen datasignaali havaitaan, suodatetaan ja monistetaan sähköisesti, minkä jälkeen sitä käytetään moduloimaan valoa eri aallonpituudella, ovat nopeudeltaan optoelektronisen muunnoksen rajoittamia. All-optinen tekniikoita, jotka perustuvat cross-gain modulaatio, cross-phase modulaatio, ja FWM niin kuin ovat lupaavampia.

näistä kolmesta tekniikasta ristivoittomodulaatio (XGM) on yksinkertaisin. Tässä tekniikassa intensiteettimoduloitu signaali, jota kutsutaan pumpuksi, etenee SOA: n kautta ja vähentää vahvistusta. Indusoitu voitto vaihtelut ovat vaikuttunut toinen tulo SOA, CW palkki eri aallonpituudella kutsutaan anturi (Koga et al, 1988; Glance et al, 1992; Joergensen et al, 1993). Tällöin aallonpituudella muunnettu data on alkuperäisen datasignaalin komplementti. Täydentävät tiedot voidaan myös koodata usealle cw-luotaimen säteelle samanaikaisesti (Wiesenfeld and Glance, 1992). Vaikka aallonpituuden muuntaminen sekä lyhyemmille että pidemmille aallonpituuksille on osoitettu (Wiesenfeld et al, 1993; Joergensen et al, 1993), lyhyemmille aallonpituuksille muunnettujen signaalien ekstinktiosuhde on aina parempi, koska taajuusalueen täyttöefektien seurauksena voitto tiivistyy epäsymmetrisesti (Wiesenfeld, 1996). Koska tekniikka perustuu voitto modulaatio, koska optinen datanopeus kasvaa, toimenpiteet on toteutettava vähentää ylemmän valtion elinikä harjoittajien SOA niin, että harjoittaja-tiheys modulaatio voi seurata pumpun signaalin. Kuten edellä on todettu, ylä-valtion elinikää voidaan pienentää intensiivisen optisen pitopalkin läsnä ollessa (Manning and Davies, 1994; Patrick and Manning, 1994). Monissa XGM-demonstraatioissa itse koettimen sädettä käytetään optisena pitosäteenä (Mikkelsen et al, 1993; Wiesenfeld et al, 1993; Wiesenfeld et al, 1994a).

voimakkaan optisen pitosäteen välttämätön läsnäolo vähentää SOA: n vakaan tilan vahvistumista ja pienentää aallonpituudella muunnetun signaalin ekstinktiosuhdetta. Siksi optisen datanopeuden kasvaessa aallonpituuden muuntamista XGM: llä estää pienentynyt sukupuuttosuhde ja intersymboliset häiriöt, jotka johtuvat äärellisestä kantoajan elinajasta. Silti konversiot jopa 20 Gb/s: n datanopeuksilla on osoitettu (Wiesenfeld et al, 1994a). Lisäpoikkeama tämä tekniikka on, että korkea syöttöteho ja suuri voitto vähennykset, merkittäviä vaihe muutoksia mukana voitto muutoksia. Nämä vaihemuutokset voivat aiheuttaa sirityksen optiselle datavirralle ja rajoittaa signaalin lähetysetäisyyttä. Huomaa myös, että tätä tekniikkaa sovelletaan vain amplitudimoduloituihin signaaleihin. Silti aallonpituuskonversio XGM: llä on hyödyllinen tekniikka, koska se vaatii vain kohtuulliset syöttötehot ja se voi olla polarisaatioherkkä tekniikka, jos SOA: n voitto on polarisaatioherkkä. Myös, jos pumppu ja koetin etenevät vastakkaisiin suuntiin SOA: n kautta, ei suodatinta tai polarisaattoria tarvita pumpun ja koettimen palkkien erottamiseen SOA: n ulostulossa. Lopuksi tämä tekniikka on osoitettu käyttämällä puolijohdelasereita SOAs: n sijaan (Ottolenghi et al, 1993; Braagaard et al, 1994). Laserien käyttö vaatii suurempia syöttötehoja ja tuottaa vähemmän joustavuutta muunnettujen aallonpituuksien alueella.

Poikkivaihemodulaatiota (XPM) voidaan käyttää myös aallonpituusmuunnoksen saavuttamiseen. Tässä tekniikassa pumppu pakkaa vahvistuksen ja muuttaa puolijohdevahvistimen taitekerrointa. SOA: n läpi etenevä koettimen säde saa muuttuvan vaihemuutoksen riippuen siitä, onko pumppu läsnä vai ei. Jos SOA sijoitetaan interferometrin toiseen haaraan, indusoitu faasimuutos tai vaihemodulaatio voidaan muuntaa intensiteettimodulaatioksi (Mikkelsen et al, 1994; Durhuus et al, 1994). On olemassa useita etuja saavuttaa Aallonpituus muuntaminen xpm eikä XGM. Yksi etu on, että interferometri voidaan konfiguroida joko ”invertointiin” ja ”noninvertointiin”, riippuen alkuvaiheen vinoumasta. Kääntöoperaatio, kuten XGM, tuottaa täydentävän kopion tulosignaalista muunnetulla aallonpituudella, kun taas kääntämätön operaatio ylläpitää alkuperäistä datavirtaa täsmälleen. Toinen etu on se, että interferometrissä (Wiesenfeld, 1996) voidaan toteuttaa erittäin korkea sukupuuttosuhde ja vastapropagoivaa pumppua ja koettimen palkkia voidaan käyttää poistamaan suodattimen tai polarisaattorin tarve Muuntimen ulostulossa. Myös faasimuutoksen aallonpituusriippuvuus on heikompi kuin vahvistusmuutoksen (Fig. 15), joten muuntaminen lyhyemmille ja pidemmille aallonpituuksille on tasaisempaa. Lisäksi aallonpituusmuunnetun signaalin sirpin merkki riippuu siitä, onko interferometri vinoutunut kääntyvänä vai kääntymättömänä aallonpituusmuunnoksena. Muuntamattomassa toiminnassa muunnetulle signaalille annettu Sirp aiheuttaa pulssipuristuksen tavallisessa valokuidussa niin, että siirtokokeissa ei havaita hajontaseuraamuksia (Ratovelomanana et al, 1995; Idler et al, 1995). Xpm-tekniikkaan liittyviä haittoja ovat laitteen interferometrinen rakenne, laitteen suorituskyvyn korkea herkkyys tuloparametrien, kuten tehotason, polarisaation ja aallonpituuden muutoksille sekä se, että vain amplitudimoduloituja signaaleja voidaan muuntaa. Silti aallonpituuden muuntaminen nopeudella 40 Gb / s On osoitettu integroiduissa interferometrisissä muuntimissa, jotka käyttävät taitekertoimen epälineaarisuutta SOAs-järjestelmässä (Danielsen et al, 1996).

FWM on ainoa täysin optinen aallonpituuden muunnostekniikka, joka on riippumaton datamodulaatiomuodosta (Vahala et al, 1996). Amplitudimoduloitujen signaalien lisäksi se muuntaa analogiset signaalit ja vaihemoduloidut signaalit, mutta vaihemodulaatio on käänteinen, koska aallonpituudella muunnettu virta on tulon vaihekonjugaatti. Muista, että aallonpituuden muunnetun säteen vaihekonjugaatio mahdollistaa siirron indusoitujen spektrivääristymien ”kumoamisen” midspan-spektrivääristymissä (Tatham et al, 1994). Suhteessa XGM: ään ja XPM: ään FWM on kuitenkin saanut vähemmän huomiota mahdollisena aallonpituuden muunnostekniikana järjestelmäsovelluksissa. Yksi syy on se, että tekniikasta on hankala tehdä polarisaatioherkkää (Jopson and Tench, 1993). Myös, jonkinlainen suodatus tarvitaan ulostulossa FWM laite erottaa pumppu, anturi, ja konjugaatti palkit. Toinen haittapuoli on, että muunnostehokkuus on erittäin aallonpituusriippuvainen (Kuva. 30), sekä epäsymmetrinen (Zhou et al, 1993). Viimeaikaiset kokeet ovat kuitenkin osoittaneet, että matalan melun aallonpituuden muunnostehokkuus on 0 dB yli 5 nm: n aallonpituussiirtymille (Girardin et al, 1997). Näiden tulosten lisäksi datavirtojen FWM-aallonpituuden muuntaminen on osoitettu nopeudella 10 Gb / s (Ludwig and Raybon, 1994; Lee et al, 1997).