Bølgelengde

1 BØLGELENGDEOMFORMERE

i wavelength division multiplexed (WDM) systemer, kan data kodes på forskjellige bølgelengde kanaler og forplantet gjennom systemet. WDM-nettverk kan skalere til høyere priser og større antall brukere ved å gjenbruke bølgelengder i separate deler av nettverket (Alexander et al, 1993). Hvorvidt bølgelengdeomformere øker kapasiteten til et nettverk, avhenger av nettverkets topologi og geografiske omfang (Kaminow et al, 1996). For wide area networks og mesh topologies, modeller forutsi beskjedne fordeler når bølgelengdeomformere er ansatt (Barry og Humblet. 1996; Ramaswami Og Sivarajan, 1996). Selv om deres potensielle fordeler er uklare fra et arkitektonisk synspunkt, har utvikling av høyhastighetsbølgelengdeomformere vært et aktivt forskningsområde.

funksjonen til en bølgelengdeomformer er å ta et optisk datasignal på en bølgelengde og oversette det til en annen bølgelengde, samtidig som integriteten til det opprinnelige signalet opprettholdes. Ideelt sett utføres denne funksjonen på en måte som er gjennomsiktig eller ufølsom for bithastigheten og modulasjonsformatet til det opprinnelige signalet. Opto-elektroniske teknikker der det optiske datasignalet oppdages, filtreres og forsterkes elektronisk, og deretter brukes til å modulere lys med en annen bølgelengde, er begrenset i hastighet ved opto-elektronisk konvertering. All-optiske teknikker basert på cross-gain modulasjon, cross-fase modulering, og FWM I SÅ som er mer lovende.av disse tre teknikkene er cross-gain modulation (XGM) den enkleste. I denne teknikken overføres et intensitetsmodulert signal, referert til som pumpen, gjennom EN SOA og reduserer gevinsten. De induserte gevinstfluktuasjonene er imponert over en annen inngang TIL SOA, en cw-stråle med en annen bølgelengde kalt sonden(Koga et al, 1988; Glance et al, 1992; Joergensen et al, 1993). I dette tilfellet er bølgelengdekonverterte data komplementet til det opprinnelige datasignalet. De komplementære dataene kan også kodes på flere cw-sondebjelker samtidig (Wiesenfeld og Glance, 1992). Mens bølgelengdekonvertering til både kortere og lengre bølgelengder har blitt demonstrert (Wiesenfeld et al, 1993; Joergensen et al, 1993), er utryddelsesforholdet mellom signaler konvertert til kortere bølgelengder alltid bedre fordi gevinsten komprimerer asymmetrisk som følge av båndfyllingseffekter (Wiesenfeld, 1996). Fordi teknikken er avhengig av forsterkningsmodulasjon, da den optiske datahastigheten øker, må det tas skritt for å redusere levetiden til bærerne I SOA, slik at bærerdensitetsmoduleringen kan følge pumpesignalet. Som diskutert tidligere, kan øvre stats levetid reduseres i nærvær av en intens optisk holdestråle (Manning og Davies, 1994; Patrick og Manning, 1994). I MANGE xgm-demonstrasjoner brukes sondestrålen selv som den optiske holdestrålen (Mikkelsen et al, 1993; Wiesenfeld et al, 1993; Wiesenfeld et al, 1994a).den nødvendige tilstedeværelsen av en intens optisk holdestråle reduserer STEADY state-forsterkningen AV SOA og reduserer utryddelsesforholdet til det bølgelengdeomregnede signalet. Derfor, som den optiske datahastigheten øker, bølgelengde konvertering AV XGM hindres av en redusert utryddelse ratio og ved intersymbol interferens på grunn av den endelige bærer levetid. Likevel har konvertering med datahastigheter så høyt som 20 Gb / s blitt demonstrert(Wiesenfeld et al, 1994a). En ekstra ulempe ved denne teknikken er at ved høye inngangskrefter og store forsterkningsreduksjoner følger betydelige faseendringer med forsterkningsendringene. Disse faseendringene kan gi en chirp til den optiske datastrømmen og begrense signaloverføringsavstanden. Vær også oppmerksom på at denne teknikken bare gjelder for amplitudemodulerte signaler. Likevel er bølgelengdekonvertering av XGM en nyttig teknikk fordi den krever bare moderate inngangskrefter, og det kan være en polarisasjons-ufølsom teknikk hvis gevinsten AV SOA er polarisasjons-ufølsom. Også, hvis pumpen og sonden forplanter seg i motsatt retning GJENNOM SOA, er det ikke nødvendig med filter eller polarisator for å skille pumpen og sondebjelkene ved SOA-utgangen. Endelig har denne teknikken blitt demonstrert ved hjelp av halvlederlasere i stedet For SOAs(Ottolenghi et al, 1993; Braagaard et al, 1994). Bruk av lasere krever høyere inngangskrefter og gir mindre fleksibilitet i området konverterte bølgelengder.Kryss-fase modulering (XPM) kan også brukes til å oppnå bølgelengde konvertering. I denne teknikken komprimerer pumpen forsterkningen og endrer brytningsindeksen til halvlederforsterkeren. En sondestråle som forplanter seg GJENNOM SOA, oppnår en variabel faseskift, avhengig av om pumpen er til stede eller ikke. HVIS SOA er plassert i en arm av et interferometer, kan den induserte faseendringen eller fasemoduleringen omdannes til en intensitetsmodulasjon(Mikkelsen et al, 1994; Durhuus et Al, 1994). Det er flere fordeler med å oppnå bølgelengdekonvertering AV XPM i stedet FOR XGM. En fordel er at interferometeret kan konfigureres for enten «invertering» og «noninverting» drift, avhengig av den innledende fase bias. Inverterende drift, som XGM, genererer en komplementær kopi av inngangssignalet ved den konverterte bølgelengden, mens ikke-inverterende drift opprettholder den opprinnelige datastrømmen nøyaktig. En annen fordel er at svært høye utryddelsesforhold kan realiseres i interferometeret (Wiesenfeld, 1996) og motpropageringspumpe og sondebjelker kan brukes til å eliminere behovet for et filter eller polarisator ved utgangen av omformeren. Også bølgelengdeavhengigheten av faseendringen er svakere enn for forsterkningsendringen (Fig. 15), så konvertering til kortere og lengre bølgelengder er mer jevn. I tillegg avhenger tegnet på chirp til bølgelengdekonvertert signal av om interferometeret er forspent som en inverterende eller ikke-inverterende bølgelengdeomformer. For ikke-inverterende drift forårsaker chirp til det konverterte signalet pulskompresjon i standard optisk fiber, slik at ingen dispersjonsstraff blir observert i overføringsforsøk (Ratovelomanana et al, 1995; Idler et al, 1995). Ulempene forbundet MED xpm-teknikken er den interferometriske utformingen av enheten, den høye følsomheten til enhetens ytelse til endringer i inngangsparametere som strømnivå, polarisasjon og bølgelengde, og det faktum at bare amplitudemodulerte signaler kan konverteres. Likevel har bølgelengdekonvertering med hastigheter opp til 40 Gb / s blitt demonstrert i integrerte interferometriske omformere som bruker ikke-lineære brytningsindekser I SOAs (Danielsen et al, 1996).FWM ER den eneste optiske bølgelengdekonverteringsteknikken som er uavhengig av datamoduleringsformatet (Vahala et al, 1996). Foruten amplitudemodulerte signaler konverterer den analoge signaler og fasemodulerte signaler, men fasemoduleringen er omvendt fordi bølgelengden konvertert strøm er fasekonjugatet til inngangen. Husker at fasekonjugering av bølgelengden konverterte strålen tillater «angre» av overføring indusert spektrale forvrengninger i midspan spektral inversjon ordninger (Tatham et al, 1994). Men i forhold TIL XGM og XPM har FWM fått mindre hensyn som en mulig bølgelengdekonverteringsteknikk for systemapplikasjoner. En grunn er at det er komplisert å gjøre teknikken polarisering-ufølsom (Jopson og Tench, 1993). Det kreves også en slags filtrering ved utgangen AV fwm-enheten for å skille pumpen, sonden og konjugatbjelkene. En annen ulempe er at konverteringseffektiviteten er svært bølgelengdeavhengig(Fig. 30), så vel som å være asymmetrisk (Zhou et al, 1993). Nylige eksperimenter har imidlertid vist lavstøybølgelengdekonverteringseffektivitet på 0 dB for bølgelengdeskift som overstiger 5 nm(Girardin et al, 1997). I tillegg til disse resultatene har FWM bølgelengdekonvertering av datastrømmer blitt demonstrert med en hastighet på 10 Gb / s (Ludwig Og Raybon, 1994; Lee et al, 1997).