نحن نعترف بامتنان الدعم المالي من مختبرات دويتشه تليكوم الابتكار.

<html> 1. إعداد النظام (الشكل 4) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج LD1 الثنائيات الليزر وLD2 في الجبل محددة وتوصيله مع التيار (البلدان الأقل نموا) والتحكم في درجة الحرارة (تك). تحويل الأجهزة على والتحقق من وظيفة من الثنائيات الليزر مع محلل الطيف الضوئي. عادة، يتم استخدام الطول الموجي الاتصالات في جميع أنحاء 1،550 نانومتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الصمام الثنائي ليزر إلى جهري (IM / م وMZM1) وفقا لبرنامج الإعداد في الشكل 4. الموصلات البصرية تحتاج إلى تنظيفها قبل الاستخدام، لضمان سطح نظيف للاقتران. توصيل التيار الكهربائي (لا يظهر) والإشارة من مولد الموجي (AWG) مع مكبر للصوت كهربائية إضافية لالمغير. ضمان أقصى البصرية والكهربائية ومدخلات الطاقة في المغير لا يتم تجاوز. وقد تم تجهيز كل المغير مع وحدة تحكم الاستقطاب. </li></ol><html> / files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg &quot;سرك =&quot; / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg &quot;/&gt; الشكل 4. الإعداد التجريبية من QLS حيث كثافة تخزين وإشارات مرحلة التضمين هو ممكن. القسم المسمى الأزرق هو ضروري فقط للكشف عن إشارات التضمين المرحلة. عملية QLS يحدث في الألياف البصرية. يحدد القسم المسمى الصفراء كشف مغايرة من مشط التردد. TEC: تحكم في درجة الحرارة، ما يتبقى: ليزر ديود مصدر في الوقت الراهن، LD: ليزر ديود، IM: المغير كثافة، PM: المرحلة المغير، وأجهزة الكمبيوتر: وحدة تحكم الاستقطاب، AWG: مولد الموجي التعسفي، MZM: ماخ زيندر المغير، EDFA: الإربيوم مخدر الألياف مكبر للصوت، C: دائري، لو: مذبذب المحلية، حلويات عمان: الذبذبات، OSA: محلل الطيف الضوئي، PD: الثنائي الضوئي، وكالة الفضاء الأوروبية: الكهربائية محلل الطيف. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.</a> <ol </html style=";text-align:right;direction:rtl">بدء = &quot;3&quot;&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الألياف مع المغير للإشارة البيانات. لإشارات التضمين المرحلة يجب أن يكون المغير المرحلة (PM) وكثافة التضمين إشارات المغير كثافة (IM). عادة، فإن معدل البيانات للتجربة في النطاق جيجا بت في الثانية. يتم توصيل الطرف الآخر من الألياف مع منفذ 2 من دائري (C). الألياف AllWave المستخدمة في تجاربنا لديه المواصفات التالية: L = 20 كم، و SBS Δ = 10.2 ميغاهيرتز، و SBS = 10،852 غيغاهرتز، P ال 9.1 ديسيبل ≈. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط المغير السعة للجيل تردد مشط (MZM1) مع مكبر للصوت البصرية (EDFA). المشط لديه لتغطية عرض النطاق الترددي للإشارة البيانات. يتم توصيل إخراج EDFA مع منفذ 1 من دائري. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للكشف عن إشارات التضمين المرحلة، هناك حاجة إلى مصدر مرجعي. توصيل المذبذب المحلي (LO) جنبا إلى جنب مع الانتاج 3 من دائري إلى 50/50 مقرنة. لكثافة العمليات<html> ensity إشارات التضمين، لا يشترط هذا الجزء. كما LO يستخدم الليزر الألياف (Koheras). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإشارات مرحلة التضمين: ربط المغير الثالث (MZM2) لاستخراج النسخ المتأخرة مع الناتج من مقرنة 50/50. لكثافة التضمين إشارات، وربط MZM2 مباشرة إلى ميناء 3 من دائري. توريد المغير مع الجهد التحيز (لا يظهر) وإشارة مستطيلة من CH1 Mkr1 منفذ إخراج للمولد الموجي لاستخراج. وبالتالي، تتم مزامنة الإشارات البيانات الأصلية، فضلا عن إشارة مستطيلة لاستخراج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للكشف والتحليل: ربط مقرنة 10/90 بعد MZM2. يتم توصيل الذبذبات مع المنفذ 90٪ مقرنة ويرتبط الجزء 10٪ مع محلل الطيف الضوئي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> برمجة مولد الموجي مع الاشارات اللازمة لحزم البيانات، ومشط التردد وإشارة مستطيلة. يتم إنشاء مشط التردد من قبل سينك وظيفة الدورية. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. القياس <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على الإخراج للإشارة البيانات على مولد الموجي (AWG). تغيير التحيز لالمغير (IM / م) في إمدادات الطاقة والتحكم في جودة الإشارة على الذبذبات. بعد ضبط أفضل جودة تحويل الناتج من مولد الموجي قبالة. يجب تعيين جهري حول نقطة التشغيل الخطية. ويمكن الاطلاع على القيم المثالية في قسم النتائج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط جودة مشط تردد مع الكشف مغايرة. ويرد مثال لتردد ذات نوعية جيدة نسبيا المشط في الشكل 5. مشط التردد يحتاج إلى أن تكون مسطحة، مثل جميع مكونات لها نفس التردد وشدة مستقرة على مر الزمن، وكذلك واسعة بما يكفي لتغطية الطيف كله. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي للأطراف المشط يكون حادا، على سبيل المثال لا توجد مكونات تردد واضح مع كثافة منخفضة على الجانبين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كشف مغايرة مشط الأول: وصل الناتج من MZM1 مع 50/50 شاركupler. يتم توصيل منفذ آخر للمقرنة مع ليزر الألياف (Koheras) كما مذبذب المحلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كشف مغايرة المشط الثاني: نظرا لعرض النطاق الترددي محدودة من الصورة الثنائي ومحلل الطيف الكهربائية، أول إخراج مقرنة أن تكون متصلا محلل الطيف الضوئي من أجل تحديد المسافة بين مذبذب المحلية وإشارة إلى حوالي 8 غيغاهرتز عن طريق تغيير درجة حرارة الليزر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كشف مغايرة مشط الثالث: بعد التعديل إزالة محلل الطيف الضوئي وتوصيل الثنائي الضوئي ومحلل الطيف الكهربائية لإخراج مقرنة 50/50. ضبط الجهد التحيز من المغير مشط لتحقيق مشط التردد مسطحة. بعد الانتهاء من ربط الانتاج المغير مرة أخرى إلى مكبر للصوت البصرية (EDFA). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط المسافة بين كل من الثنائيات الليزر (IM / م وMZM1) بشأن التحول بريلوين مع إشارات موجة مستمرة. وبالتالي، يجب التأكد من أن الناتج من مولد الموجي هو توrned قبالة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على مكبر للصوت البصرية. إلقاء نظرة على تحليل الطيف الضوئي وتعيين انتاج الطاقة من EDFA إلى قيمة أقل من عتبة حفز نثر بريلوين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الآن تحول الطول الموجي لليزر ديود الذي يولد إشارة البيانات (IM / م) في المنطقة مكسب للمضخة (MZM1). سوف تتضخم إشارة إذا كان الطول الموجي هو الصحيح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتغيير الاستقطاب الأمثل للإشارة البيانات، وبالتالي فإن كثافة إلى الحد الأقصى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على كل من النواتج (إشارة البيانات والمشط) من مولد الموجي. زيادة انتاج الطاقة من EDFA. الآن مشط التردد سيتم استخراج مكونات مسافة واحدة من الطيف. الذبذبات ينبغي أن تظهر نسخ مختلفة الناتجة عن QLS. للحد من تشويه التحول قليلا من الطول الموجي للإشارة البيانات وتغيير الاستقطاب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لاستخراج واحدة من نسخ استخدام واحدة من الإشارات علامة للمولد الموجي أو مصدر خارجيالتي يمكن أن تنتج نبضة مستطيلة. انشاء نبض مستطيلة مع طول الحزمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على التحيز لMZM2 وتغييره إلى نقطة التشغيل حيث يتم تكبير الإشارة استخراج ويتم منع جميع النسخ الأخرى. الآن تحول نبض مستطيلة إلى الإصدار المطلوب من نمط المخزنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يمكن حفظ نمط البيانات المخزنة مع الذبذبات وتقييمها مع البرمجيات، على سبيل المثال المنشأ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من أجل التبديل بين قياس كثافة والتخلص إشارات التضمين، والمغير للإشارة البيانات يحتاج إلى تغيير من IM لكثافة إشارات التضمين لPM لإشارات التضمين المرحلة. بالإضافة إلى ذلك، للمرحلة التضمين إشارات مذبذب المحلية كمصدر مرجعي يحتاج إلى إضافته إلى الإعداد وفقا لشكل 4. </li></ol><img alt="الرقم 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" src=&quot;/ files/ftp_upload/50468/50468fig5.jpg&quot; /&gt; الرقم 5. شقة تقريبا التردد مشط مع 13 فرعا. تم الكشف عن المشط عبر الكشف مغايرة. للكشف وكان الجمع بين مذبذب المحلية عبر مقرنة 3 ديسيبل مع الإشارات الضوئية والكشف مع الثنائي الضوئي. تم قياس مشط التردد وتسجيلها مع محلل الطيف الكهربائية. كان انتاج الطاقة من مذبذب المحلية 6 ديسيبل والطاقة الضوئية من ديسيبل مشط 8. كانت المسافة بين مذبذب المحلية ومشط البصرية 9.8 غيغاهرتز. لمحة أفضل محور التردد هو تطبيع للتردد وسط المشط الذي كان حوالي 193.5 THz لل(1،550 نانومتر). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.</a>

<ol>
	<li>Spring, J., Tucker, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+2+x+2+packet+switch+with+input+buffers.">Photonic 2 x 2 packet switch with input buffers.</a> Electron. Lett. 29 (3), 284-285 (1993).</li><li>Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+do+we+need+slow+light.">Why do we need slow light.</a> Nat. Photonics. 2, 448-450 (2008).</li><li>Hau, L. V., Harris, S. E., Dutton, Z., Behroozi, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+speed+reduction+to+17+meters+per+second+in+an+ultracold+atomic+gas.">Light speed reduction to 17 meters per second in an ultracold atomic gas.</a> Nature. 397, 594-598 (1999).</li><li>Chang-Hasnian, C. J., Ku, P. C., Kim, J., Chuang, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variable+optical+buffer+using+slow+light+in+semiconductor+nanostructures.">Variable optical buffer using slow light in semiconductor nanostructures.</a> Proc. IEEE. 91 (11), 1897-1810 (2003).</li><li>Gersen, H., Karle, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-space+observation+of+ultraslow+light+in+Photonic+Crystal+Waveguides.">Real-space observation of ultraslow light in Photonic Crystal Waveguides.</a> Phys. Rev. Lett. 94 (7), 073903-073907 (2005).</li><li>Th&#233;venaz, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Slow+and+fast+light+in+optical+fibres.">Slow and fast light in optical fibres.</a> Nature Photon. 2, 472-481 (2008).</li><li>Uskov, A. V., Sedgwick, F. G., Chang-Hasnian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delay+Limit+of+Slow+Light+in+Semiconductor+Optical+Amplifiers.">Delay Limit of Slow Light in Semiconductor Optical Amplifiers.</a> IEEE Photon. Technol. Lett. 18 (6), 731-733 (2006).</li><li>Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+Delay+Limits+of+stimulated-Brillouin-scattering-based+slow+light+systems.">Time Delay Limits of stimulated-Brillouin-scattering-based slow light systems.</a> Opt. Lett. 33 (13), 1398-1400 (2008).</li><li>Sharping, J., Okawachi, Y., van Howe, J., Xu, C., Wang, Y., Willner, A., Gaeta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-optical,+wavelength+and+bandwidth+preserving,+pulse+delay+based+on+parametric+wavelength+conversion+and+dispersion.">All-optical, wavelength and bandwidth preserving, pulse delay based on parametric wavelength conversion and dispersion.</a> Opt. Express. 13 (20), 7872-7877 (2005).</li><li>Okawachi, Y., Foster, M., Chen, X., Turner-Foster, A., Salem, R., Lipson, M., Xu, C., Gaeta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+tunable+delays+using+parametric+mixing+and+phase+conjugation+in+Si+nanowaveguides.">Large tunable delays using parametric mixing and phase conjugation in Si nanowaveguides.</a> Opt. Express. 16 (14), 10349-10357 (2008).</li><li>Kash, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultraslow+group+velocity+and+enhanced+nonlinear+optical+effects+in+a+coherently+driven+hot+atomic+gas.">Ultraslow group velocity and enhanced nonlinear optical effects in a coherently driven hot atomic gas.</a> Phys. Rev. Lett. 82 (26), 5229-5232 (1999).</li><li>Turukhin, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+ultraslow+and+stored+light+pulses+in+a+solid.">Observation of ultraslow and stored light pulses in a solid.</a> Phys. Rev. Lett. 88 (2), 023602-023605 (2001).</li><li>Fleischhauer, M., Yelin, S. F., Lukin, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+trap+photons?+Storing+single-photon+quantum+states+in+collective+atomic+excitations.">How to trap photons? Storing single-photon quantum states in collective atomic excitations.</a> Opt. Commun. 179 (1-6), 395-410 (2000).</li><li>Zhu, Z., Gauthier, D. J., Boyd, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stored+Light+in+an+Optical+Fiber+via+Stimulated+Brillouin+Scattering.">Stored Light in an Optical Fiber via Stimulated Brillouin Scattering.</a> Science. 318 (5857), 1748-1750 (2007).</li><li>Preu&#223;ler, S., Jamshidi, K., Wiatrek, A., Henker, R., Bunge, C. A., Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quasi-Light-Storage+based+on+time-frequency+coherence.">Quasi-Light-Storage based on time-frequency coherence.</a> Opt. Express. 17 (18), 15790-15798 (2009).</li><li>Jamshidi, K., Preu&#223;ler, S., Wiatrek, A., Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+to+the+all+optical+Quasi+Light+Storage.">A review to the all optical Quasi Light Storage.</a> IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. Special Issue: Nonlinear Optical Signal Processing. 18 (2), 884-890 (2012).</li><li>Preu&#223;ler, S., Jamshidi, K., Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quasi-Light-Storage+Enhancement+by+Reducing+the+Brillouin+Gain+Bandwidth.">Quasi-Light-Storage Enhancement by Reducing the Brillouin Gain Bandwidth.</a> Appl. Opt. 50 (22), 4252-4256 (2011).</li><li>Schneider, T., Jamshidi, K., Preu&#223;ler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quasi-Light+Storage:+A+Method+for+the+Tunable+Storage+of+Optical+Packets+With+a+Potential+Delay-Bandwidth+Product+of+Several+Thousand.">Quasi-Light Storage: A Method for the Tunable Storage of Optical Packets With a Potential Delay-Bandwidth Product of Several Thousand.</a> Bits, J. Lightwave Technol. 28 (17), 2586-2592 (2010).</li><li>Boyd, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nonlinear Optics. , (2003).</li><li>Yeniay, A., Delavaux, J., Toulouse, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+and+Stimulated+Brillouin+Scattering+Gain+Spectra+in+Optical+Fibers.">Spontaneous and Stimulated Brillouin Scattering Gain Spectra in Optical Fibers.</a> J. Lightwave Technol. 20 (8), 1425-1432 (2002).</li><li>Preu&#223;ler, S., Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All+optical+storage+of+phase-shift-keyed+data+packets.">All optical storage of phase-shift-keyed data packets.</a> Opt. Express. 20 (16), 18224-18229 (2012).</li><li>Preu&#223;ler, S., Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bandwidth+reduction+in+a+multistage+Brillouin+system.">Bandwidth reduction in a multistage Brillouin system.</a> Opt. Lett. 37 (19), 4122-4124 (2012).</li><li>Preu&#223;ler, S., Jamshidi, K., Wiatrek, A., Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Einfache+variable,+optische+Datenspeicherung+bis+zu+800+ns.">Einfache variable, optische Datenspeicherung bis zu 800 ns.</a> Proceedings Photonische Netze. (ITG-FB 228), P8. , (2011).</li></ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة. المؤلف، توماس شنايدر، هو موظف في شركة Deutsche Telekom AG. المؤلف، شتيفان Preußler، تلقى التمويل الذي تم توفيره من قبل معامل دويتشه تليكوم الابتكار.

<html> الخطوة الأكثر أهمية أثناء التجربة هو تعديل المشط تردد، أي عرض النطاق الترددي، والتسطيح في موقف يتعلق إشارة البيانات في مجال التردد. وفقا لنظرية أخذ العينات في مجال التردد، وتجنب التشوهات إشارة إذا تم أخذ عينات من عرض النطاق الترددي كاملة من الحزمة الضوئية م?...

نقل البيانات في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية بصريا، منذ الألياف البصرية فقط توفر القدرة اللازمة لحركة مرور البيانات اليوم تنتقل في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، في كل عقدة من شبكة الإشارات الضوئية لابد من نقلها إلى المجال الكهربائي من أجل معالجته. بعد معالجة يتم تحويل الإشارة مرة أخرى إلى المجال البصري لمزيد من الإرسال. هذا نقل مزدوج بين المجالات هو الوقت واستهلاك الطاقة. من أجل استخدام تجهيز جميع البصرية للبيانات، ومشكلة تخزين وسيطة لابد من حلها. وهكذا، وقد اقترحت الكثير من الطرق لتخزين أو التخزين المؤقت من الإشارات الضوئية. أبسط طريقة لإرسال إشارات إلى مصفوفة من الدليل الموجي مع أطوال مختلفة 2. ومع ذلك، هذه المصفوفات هي ضخمة ولا يمكن ضبطها وقت التخزين حيث يتم مسبقا من قبل طول الدليل الموجي. تعتمد طريقة &quot;البطيء الضوء&quot; على tunabلو تغير مؤشر الانكسار مجموعة من وسيلة لإبطاء سرعة انتشار النبضات إشارة ضوئية 2. العديد من الآثار الجسدية وأنظمة المواد يمكن استخدامها لهذا الغرض 3-6. ومع ذلك، مع هذه الأساليب إشارة يمكن أن يبطئ من قبل عدد قليل بت أطوال، التي هي حتى الآن غير كافية لعقد الشبكة البصرية 7،8. يستخدم نهج آخر تحويل الطول الموجي والتشتت لتوليد التأخير الانضباطي. وبالتالي، يتم إزاحة الطول الموجي مركز إشارة الدخل عن طريق التحويل البصرية غير الخطية. بعد ذلك، يتم تغذية إشارة إلى الألياف التشتت للغاية. الفرق في سرعة المجموعة في الألياف التشتت يؤدي إلى التأخير الذي يتناسب مع نتاج التحول الطول الموجي وتشتت جماعة سرعة (GVD) في الألياف. مع التحويل الثاني هو تحول الطول الموجي مرة أخرى إلى القيمة الأصلية. لتقنيات الطول الموجي تحول مثل أربعة موجة خلط أو مرحلة النفس موdulation يمكن استخدامها. مع تحويل والأوقات أسلوب تشتت تخزين تصل إلى 243 NSEC تأخير الانضباطي، والتي تتوافق مع 2،400 بت، تم الإبلاغ عن 10. ومع ذلك، وتحويل الطول الموجي وتشتت الطرق بشكل عام تحتاج مكونات والاجهزة الخاصة لإنتاج تحولا الطول الموجي كبيرة و / أو GVD كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإنها هي من بين الأساليب الأكثر تعقيدا تأخير والمتعطشين للسلطة 2. أساليب أخرى تخزين الإشارات الضوئية إلى الإثارة من نظام المواد. ثم يتم استخدام شعاع التحقيق لقراءة المعلومات. عادة هذه الأنظمة لا يمكن استخدامها في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية لأنها تتطلب عالية جدا أو منخفضة درجات الحرارة 11، لن تعمل مع عرض الموجات الاتصالات السلكية واللاسلكية، أو تتطلب بدلا الاجهزة معقدة وعالية الطاقة 12-14. نحن هنا تبين كيف يمكن استغلال خاصية أساسية من إشارات (تماسك الوقت التردد) لتخزين حزم البيانات البصرية. سينكه عدم استخدام الإثارة لنظام المواد، طالبنا طريقة التخزين شبه ضوء (QLS) 15-17. وQLS مستقلة عن التشكيل، تنسيق البيانات ومعدل البيانات من الحزم ويمكن تخزين الحزم الضوئية لعدة آلاف من أطوال 18 بت. يمكن أن ينظر إلى الفكرة الأساسية في الشكل 1، وتظهر على شكل نبضات مستطيلة هنا. ومع ذلك، يعمل طريقة كل شكل النبض وللحزم من النبضات. والقيد الوحيد هو أن الإشارات يجب أن تكون محدودة زمنيا. <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1.jpg" /> الشكل 1. التماسك وقت التردد لكثافة التضمين إشارة 23. إشارة مستطيلة واحد في المجال الوقت (أ) ويمثله الوظائف سينك في التردد دومةفي (ب). هنا يظهر كثافة تطبيع، لأنه ليس من الممكن لقياس الحقول مع المعدات البصرية. يظهر تمثيل المجال الزمني لسلسلة من الإشارات مستطيلة في (ج). هذا التسلسل لا يزال لديه نفس الشكل الطيفي. ولكن، وتتكون من الترددات واحدة على مسافة واحدة تحت مغلف سينك (د). يتم تطبيع محور الوقت لنصف مدة إشارة واحدة ومحور التردد على المعابر الصفر الأولى، على التوالي. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.</a> A نبض مستطيلة في نطاق الوقت (الشكل 1A) لديها &quot;cardinalis الجيوب الأنفية&quot; أو وظيفة سينك الخطيئة (بكسل) / مقصف شكل الطيف (الشكل 1B)، حيث جميع الترددات تحت المغلف موجودة. قطار من النبضات المستطيلة في نطاق الوقت (الشكل 1C) ما زال الاشتراكيةوظيفة نورث كارولاينا على شكل الطيف (الشكل 1D) مع عرض النطاق الترددي و Δ. ولكن نظرا لتواترها، وليس جميع الترددات موجودة بعد الآن. بدلا من ذلك، يتكون طيف الترددات مسافة واحدة ومعكوس تردد التباعد يحدد الفصل الزمني بين النبضات Δ T = 1 / Δ ت. الفكرة الأساسية من QLS الآن ببساطة لاستخراج الترددات مسافة واحدة من الطيف من الحزمة الإدخال. بسبب تماسك الوقت التردد هذه النتائج في نسخ الحزمة في المجال الزمني. نسخة مع تأخير المطلوب يمكن استخراجها بواسطة مفتاح المجال الزمني. ويرد مبدأ تجربتنا في الشكل 2. يتم ضرب A-محدودة الوقت إشارة الدخل مع مشط التردد في تردد المجال. للتكاثر يتم استخدام تأثير غير الخطية من حفز نثر بريلوين (SBS). النتائج هي على مسافة واحدة من نسخ إشارة الدخل في الالمجال الساعة الإلكترونية. يتم استخراج واحدة من الإشارات مع التحول يقودها ظيفة مستطيلة. وبالتالي، في إخراج الذاكرة من حيث المبدأ يمكن توقع نسخة خالية من التشويه للنبض الإدخال. <img alt="الرقم 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2.jpg" /> يتم ضرب الرقم 2. الفكرة الأساسية من شبه ضوء التخزين 15. وقت مدخلات محدودة إشارة (أ) مع تردد مشط (ب) في مجال التردد، الذي هو الرمز مع X. وهذا يؤدي إلى نسخ مختلفة من إشارة في المجال الزمني (ج). من القطار نبض ولدت واحدة من نسخ (د) يتم استخراج مع التبديل الوقت المجال بإشارة قراءة مستطيلة (ه). التحول يمكن أن يكون المغير. والنتيجة هي تخزين للإشارة الضوئية. في الحادي وويعرف الوقت أوراج من تباعد التردد بين السطور مشط وإشارة للقراءة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.</a> SBS نفسه هو تأثير غير الخطية التي يمكن أن تحدث في الألياف وضع معيار واحد (SSMF) في القوى منخفضة. وبالتالي، يتفاعل إشارة مع تغير الكثافة البصرية التي يتم إنشاؤها بواسطة موجة مضخة مكافحة التكاثر. إذا تم downshifted موجة إشارة في التردد، يتم تشكيل المنطقة مكاسب التي سوف تتضخم الإشارة. إذا كان يصل تحولت سيتم الموهن إشارة في المنطقة خسارة المقابلة. يتم تعريف التحول تردد بين المضخة وإشارة من الموجة الصوتية، والتي تعتمد على خصائص المواد. أكبر ميزة لSBS الطلب المقدم هو عرض النطاق الترددي الضيق Δ و SBS في المنطقة مكسب. وبالتالي، عمليا SBS يشكل linewidth مرشح الضوئية الضيقة. عرض النطاق الترددي الضيق روقال انه كسب المنطقة يعتمد على طول ومساحة فعالة من الألياف وكذلك على استخدام قوة المضخة 19. الطبيعية عرض كامل في نصف كحد أقصى (FWHM) عرض النطاق الترددي من الربح SBS في SSMF حوالي 30 ميغاهرتز. في الدليل الموجي الخاصة، مثل الألياف AllWave، ومع القوى مضخة عالية، وعرض النطاق الترددي ويمكن تخفيض وصولا الى 10 ميغاهيرتز 20. ويرجع ذلك إلى عرض النطاق الترددي تصفية تتم تغطية نسخ مختلفة مع مغلف. لذا، في المرة التخزين القصوى للQLS يعتمد عكسيا على عرض النطاق الترددي SBS. ومن شأن عرض النطاق الترددي من 10 ميغاهرتز يؤدي في وقت التخزين أقصى قدره 100 نانو ثانية <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.</a> لنقل عالية جدا معدل بت المعلومات يجب أن يتم تشفيرها في مرحلة من الناقل بدلا من السعة لها، لأن هذا يوفر الكثير من المزايا. وبالتالي، على عكس والبقول، والإشارات الضوئية في هذه الشبكات لديها السعة ثابتة. &lt;ويبين الشكل قوية&gt; 3 مثل هذا التضمين إشارة المرحلة في ذلك الوقت (يسار) ومجال التردد (يمين). يمكن أخذ عينات هذا الطيف في نفس الطريق كما ان من السعة التضمين إشارة 21. في الواقع يتم تصفية الطيف وظيفة مستطيلة لوكثافة إشارات التضمين المرحلة نظرا لنقل، مما يحد من الطيف. <img alt="الرقم 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3.jpg" /> الرقم 3. تماسك وقت التردد لمرحلة التشكيل 21. وفي مرحلة التضمين إشارة يتم تغيير مرحلة الناقل من إشارة له إلى أن تنتقل. إذا يتكون كل رمز من 1 بت، يتم تغيير المرحلة بين 0 و π، على سبيل المثال. على الجانب الأيسر من الرقم يظهر الناتجة تمثيل الوقت المجال لمثل هذا التحول مرحلة ثنائي مقفول(BPSK) إشارة. ويظهر الناتج إشارة التردد المجال على الجانب الأيمن. بالمقارنة مع الشكل 1 فإنه يمكن ملاحظة أن الطيف للمرحلة التضمين إشارة نوعيا نفس كما ان من شدة إشارة التضمين. وبالتالي، فإن QLS يمكن تطبيقها بنفس الطريقة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="603">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Laser diode</td>
			<td style="width:147px;">3S Photonics</td>
			<td style="width:185px;">A1905LMI</td>
			<td style="width:160px;">2x</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Laser Mount</td>
			<td style="width:147px;">Tektronix</td>
			<td style="width:185px;">LDH BFY-B2</td>
			<td style="width:160px;">2x</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Temperature Controller</td>
			<td style="width:147px;">LightWave</td>
			<td style="width:185px;">LDT-5948</td>
			<td style="width:160px;">2x</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Current Controller</td>
			<td style="width:147px;">LightWave</td>
			<td style="width:185px;">LDX-3220</td>
			<td style="width:160px;">2x</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Optical amplifier</td>
			<td style="width:147px;">High-Wave</td>
			<td style="width:185px;">HWT-EDFA-B-30-1-FC/PC</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Circulator</td>
			<td style="width:147px;">OFR</td>
			<td style="width:185px;">OCT-3-IR2</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Waveform Generator</td>
			<td style="width:147px;">Tektronix</td>
			<td style="width:185px;">AWG7102</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Fiber 20km</td>
			<td style="width:147px;">OFS</td>
			<td style="width:185px;">AllWave-ZWP G652C-D</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Polarization Controller</td>
			<td style="width:147px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:185px;">Fiber Pol. Contr. IPC030</td>
			<td style="width:160px;">2x</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Modulator</td>
			<td style="width:147px;">Avanex</td>
			<td style="width:185px;">IM-10-P</td>
			<td style="width:160px;">Phase</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Modulator</td>
			<td style="width:147px;">Avanex</td>
			<td style="width:185px;">SD20</td>
			<td style="width:160px;">Amplitude, extract</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Modulator</td>
			<td style="width:147px;">Avanex</td>
			<td style="width:185px;">PowerBit F-10</td>
			<td style="width:160px;">Amplitude, data</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Modulator</td>
			<td style="width:147px;">Covega</td>
			<td style="width:185px;">Mach10</td>
			<td style="width:160px;">Amplitude, comb</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:111px;">Optical Spectrum Analyzer</td>
			<td style="width:147px;">Yokogawa</td>
			<td style="width:185px;">AQ6370C</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Oscilloscope</td>
			<td style="width:147px;">Agilent</td>
			<td style="width:185px;">DCA-J 86100C</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Measurement Modul</td>
			<td style="width:147px;">Agilent</td>
			<td style="width:185px;">86106B</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Fiber Laser</td>
			<td style="width:147px;">Koheras</td>
			<td style="width:185px;">Adjustik</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Coupler</td>
			<td style="width:147px;">Newport</td>
			<td style="width:185px;">F-CPL-L22151-P</td>
			<td style="width:160px;">Ratio: 90/10</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Coupler</td>
			<td style="width:147px;">Newport</td>
			<td style="width:185px;">F-CPL-L12155-P</td>
			<td style="width:160px;">Ratio: 50/50</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Power supply</td>
			<td style="width:147px;">Zentro-elektrik</td>
			<td style="width:185px;">LD 2x15/1 GB</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Electrical amplifier</td>
			<td style="width:147px;">SHF</td>
			<td style="width:185px;">826H</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Supply port</td>
			<td style="width:147px;">SHF</td>
			<td style="width:185px;">B826</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:111px;">Electrical amplifier</td>
			<td style="width:147px;">Amplifier Research</td>
			<td style="width:185px;">10W1000</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:111px;">Photo diode</td>
			<td style="width:147px;">Newport</td>
			<td style="width:185px;">D-8ir</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:111px;">Electrical spectrum analyzer</td>
			<td style="width:147px;">HP</td>
			<td style="width:185px;">8563E</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quasi-light storage for optical data packets

ويستند الاتصالات السلكية واللاسلكية اليوم على الحزم الضوئية التي تنقل المعلومات في شبكات الألياف البصرية في جميع أنحاء العالم. حاليا، يتم معالجة الإشارات في المجال الكهربائي. سوف التخزين المباشر في المجال البصري تجنب نقل الحزم إلى الكهربائية والعودة إلى المجال البصري في كل عقدة الشبكة، وبالتالي زيادة السرعة وربما تقلل من استهلاك الطاقة في الاتصالات السلكية واللاسلكية. ومع ذلك، وعلى ضوء يتكون من الفوتونات التي تنتشر مع سرعة الضوء في الفراغ. وبالتالي، فإن تخزين ضوء يشكل تحديا كبيرا. توجد بعض الطرق لإبطاء سرعة الضوء، أو لتخزينه في الإثارات من المتوسط. ومع ذلك، هذه الأساليب لا يمكن أن تستخدم لتخزين حزم البيانات البصرية المستخدمة في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية. نحن هنا إظهار كيف أن الوقت التردد التماسك، والذي يحمل كل إشارة، وبالتالي للحزم الضوئية كذلك، يمكن استغلالها لبناء الذاكرة البصرية. نحن فيلل مراجعة الخلفية وتظهر في التفاصيل والأمثلة من خلال، كيف مشط التردد يمكن استخدامها لنسخ من حزمة الضوئية التي تدخل الذاكرة. واحدة من هذه النسخ نطاق الوقت ثم يتم استخراجها من الذاكرة بواسطة مفتاح المجال الزمني. وسوف نعرض هذا الأسلوب لشدة فضلا عن إشارات التضمين المرحلة.

لقياس استخدمت نمطا بيانات التضمين 10110101 كثافة مع البيانات بمعدل 1 جيجابايت في الثانية. خط أسود في الشكل (6) يمثل إشارة الأصلي والخطوط الملونة تمثل مرات التخزين المختلفة حققت مع QLS. يتم قياس مرجعية دون QLS والتبديل المعطلة في الإخراج. تحت الظروف المثالية مرات تخز?...

Watch this Scientific Journal Video about Quasi-light Storage for Optical Data Packets at JoVE.com

Quasi-light Storage for Optical Data Packets

يصف المقالة إجراء لتخزين حزم البيانات البصرية مع التشكيل التعسفي، والطول الموجي، ومعدل البيانات. هذه الحزم هي أساس الاتصالات الحديثة.

التخزين شبه ضوء لحزم البيانات البصرية

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

quasi-light-storage-for-optical-data-packets

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Engineering

Unit 1

Linear Time- Invariant Systems

SCIENTISTS IN ACTION

10.7K Views.  Hochschule für Telekommunikation, Leipzig.  يصف المقالة إجراء لتخزين حزم البيانات البصرية مع التشكيل التعسفي، والطول الموجي، ومعدل البيانات. هذه الحزم هي أساس الاتصالات الحديثة. 

Video: Quasi-light Storage for Optical Data Packets

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

افتعال يتعلق بما وارء باستخدام أسلوب الرسم الألياف

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

البصرية محاصرة من الجسيمات النانوية

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Bringing the Visible Universe into Focus with Robo-AO

The angular resolution of ground-based optical telescopes is limited by the degrading effects of the turbulent atmosphere. In the absence of an atmosphere, the angular resolution of a typical telescope is limited only by diffraction, i.e., the wavelength of interest, &lambda;, divided by the size of its primary mirror's aperture, D. For example, the Hubble Space Telescope (HST), with a 2.4-m primary mirror, has an angular resolution at visible wavelengths of ~0.04 arc seconds. The atmosphere is composed of air at slightly different temperatures, and therefore different indices of refraction, constantly mixing. Light waves are bent as they pass through the inhomogeneous atmosphere. When a telescope on the ground focuses these light waves, instantaneous images appear fragmented, changing as a function of time. As a result, long-exposure images acquired using ground-based telescopes - even telescopes with four times the diameter of HST - appear blurry and have an angular resolution of roughly 0.5 to 1.5 arc seconds at best.
Astronomical adaptive-optics systems compensate for the effects of atmospheric turbulence. First, the shape of the incoming non-planar wave is determined using measurements of a nearby bright star by a wavefront sensor. Next, an element in the optical system, such as a deformable mirror, is commanded to correct the shape of the incoming light wave. Additional corrections are made at a rate sufficient to keep up with the dynamically changing atmosphere through which the telescope looks, ultimately producing diffraction-limited images.
The fidelity of the wavefront sensor measurement is based upon how well the incoming light is spatially and temporally sampled1. Finer sampling requires brighter reference objects. While the brightest stars can serve as reference objects for imaging targets from several to tens of arc seconds away in the best conditions, most interesting astronomical targets do not have sufficiently bright stars nearby. One solution is to focus a high-power laser beam in the direction of the astronomical target to create an artificial reference of known shape, also known as a 'laser guide star'. The Robo-AO laser adaptive optics system2,3 employs a 10-W ultraviolet laser focused at a distance of 10 km to generate a laser guide star. Wavefront sensor measurements of the laser guide star drive the adaptive optics correction resulting in diffraction-limited images that have an angular resolution of ~0.1 arc seconds on a 1.5-m telescope.

Light from astronomical objects must travel through the earth's turbulent atmosphere before it can be imaged by ground-based telescopes. To enable direct imaging at maximum theoretical angular resolution, advanced techniques such as those employed by the Robo-AO adaptive-optics system must be used.

جلب الكون المرئي في التركيز مع روبو-AO

The angular  resolution of ground-based optical telescopes is limited by the degrading  effects of the turbulent atmosphere. In the absence of an ...

The Generation of Higher-order Laguerre-Gauss Optical Beams for High-precision Interferometry

Thermal noise in high-reflectivity mirrors is a major impediment for several types of high-precision interferometric experiments that aim to reach the standard quantum limit or to cool mechanical systems to their quantum ground state. This is for example the case of future gravitational wave observatories, whose sensitivity to gravitational wave signals is expected to be limited in the most sensitive frequency band, by atomic vibration of their mirror masses. One promising approach being pursued to overcome this limitation is to employ higher-order Laguerre-Gauss (LG) optical beams in place of the conventionally used fundamental mode. Owing to their more homogeneous light intensity distribution these beams average more effectively over the thermally driven fluctuations of the mirror surface, which in turn reduces the uncertainty in the mirror position sensed by the laser light.
We demonstrate a promising method to generate higher-order LG beams by shaping a fundamental Gaussian beam with the help of diffractive optical elements. We show that with conventional sensing and control techniques that are known for stabilizing fundamental laser beams, higher-order LG modes can be purified and stabilized just as well at a comparably high level. A set of diagnostic tools allows us to control and tailor the properties of generated LG beams. This enabled us to produce an LG beam with the highest purity reported to date. The demonstrated compatibility of higher-order LG modes with standard interferometry techniques and with the use of standard spherical optics makes them an ideal candidate for application in a future generation of high-precision interferometry.

Large laser-interferometers are being constructed to create a new type of astronomy based on gravitational waves. Their sensitivities, as for many other high-precision experiments, are approaching fundamental noise limits such as the atomic vibration of their components. We are pioneering technologies to overcome these limits using novel laser beam shapes.

توليد العليا أجير-غاوس الأشعة الضوئية لقياس التداخل عالية الدقة

Thermal noise in high-reflectivity mirrors is a major impediment for several  types of high-precision interferometric experiments that aim to reach the  ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

تصنيع وتوصيف المختلين بوليمر ألياف البصرية لعرضية أندرسون توطين الضوء

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

كتابة براج حواجز شبكية في ألياف متعددة النواة

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

المدمجة عدسة أقل الرقمي المجسم مجهر لفحص ممس وتوصيف

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Data Acquisition Protocol for Determining Embedded Sensitivity Functions

The effectiveness of many structural health monitoring techniques depends on the placement of sensors and the location of input forces. Algorithms for determining optimal sensor and forcing locations typically require data, either simulated or measured, from the damaged structure. Embedded sensitivity functions provide an approach for determining the best available sensor location to detect damage with only data from the healthy structure. In this video and manuscript, the data acquisition procedure and best practices for determining the embedded sensitivity functions of a structure is presented. The frequency response functions used in the calculation of the embedded sensitivity functions are acquired using modal impact testing. Data is acquired and representative results are shown for a residential scale wind turbine blade. Strategies for evaluating the quality of the data being acquired are provided during the demonstration of the data acquisition process.

The data acquisition procedure for determining embedded sensitivity functions is described. Data is acquired and representative results are shown for a residential scale wind turbine blade.

بروتوكول الحصول على البيانات لتحديد جزءا لا يتجزأ من وظائف الحساسية

The effectiveness of many structural health monitoring techniques depends on the placement of sensors and the location of input forces. Algorithms for ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with sufficient heavy metal adsorption capacity. To this end, blast furnace slag, a residue from iron-making, is utilized as the starting material. Calcium is selectively extracted from the slag by leaching with acetic acid (2 M CH3COOH) as the extraction agent. The filtered leachate is subsequently physico-chemically purified and then carbonated to form precipitated calcium carbonate (PCC) of high purity (&lt;2 wt% non-calcium impurities, according to ICP-MS analysis). Sodium hydroxide is added to neutralize the regenerated acetate. The morphological properties of the resulting calcitic PCC are tuned for its potential application as a filler in papermaking. In parallel, the residual solids from the extraction stage are subjected to hydrothermal conversion in a caustic solution (2 M NaOH) that leads to the predominant formation of a particular zeolitic mineral phase (detected by XRD), namely analcime (NaAlSi2O6&#8729;H2O). Based on its ability to adsorb Ni2+, as reported from batch adsorption experiments and ICP-OES analysis, this product can potentially be used in wastewater treatment or for environmental remediation applications.

A protocol for the parallel production of precipitated calcium carbonate and zeolitic material from blast furnace slag via mineral carbonation and alkaline hydrothermal conversion, respectively, is presented. The performance of the zeolitic material towards nickel adsorption is tested.