אנו בתודה להכיר תמיכה הכספית של דויטשה מעבדות חדשנות טלקום.

<html> 1. הכנת המערכת (איור 4) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את LD1 דיודות הלייזר וLD2 בהר המסוים ולחבר אותו עם הנוכחי (LDC) ובקרי טמפרטורה (TEC). הפעל את המכשירים ולבדוק את הפונקציונליות של דיודות לייזר עם מנתח הספקטרום האופטי. בדרך כלל, משמש גל הטלקום סביב 1,550 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את דיודת הלייזר למאפננים (IM / PM וMZM1) בהתאם להתקנה באיור 4. המחברים אופטיים צריכים לנקות לפני השימוש, על מנת להבטיח המשטח הנקי לצימוד. חבר את ספק הכוח (לא מוצג) ואת האות ממחולל צורת הגל (AWG) עם מגבר חשמלי נוסף למאפנן. ודא כי ספק הכניסה האופטי וחשמלי המרבי במאפנן אין חריגה. כל מודולטור מצויד בבקר קיטוב. </li></ol><html> / Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg &quot;/&gt; איור 4. התקנה ניסיונית של QLS לפי האחסון של עוצמה ואותות שלב מווסתת אפשרי. הסעיף שכותרתו הכחול נחוץ רק לצורך זיהוי של אותות מווסת שלב. תהליך QLS מתרחש בסיבים אופטיים. הסעיף שכותרתו הצהוב מגדיר את זיהוי אבוכי של מסרק התדר. TEC: בקר טמפרטורה, LDC: מקור זרם דיודת לייזר, LD: דיודת לייזר, IM: מאפנן עוצמה, PM: מאפנן שלב, מחשב: בקר קיטוב, AWG: מחולל צורת גל שרירותי, MZM: מאפנן מאך-Zehnder, EDFA: ארביום מסומם סיבים מגבר, C: סירקולטור, Lo: מתנד המקומי, Osci: אוסצילוסקופ, OSA: מנתח ספקטרום אופטי, פ&quot;ד: דיודת אור, סוכנות החלל האירופית: מנתח ספקטרום חשמלי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <ol </html style=";text-align:right;direction:rtl">להתחיל = &quot;3&quot;&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הסיבים עם המאפנן לאות נתונים. עבור אותות שלב מווסת זה חייב להיות מאפנן מופע (PM) ועבור אותות בעוצמה מווסתת מאפנן עוצמה (IM). בדרך כלל, קצב הנתונים עבור הניסוי הוא בטווח Gbps. הצד האחר של הסיבים קשורים ליציאה 2 של סירקולטור (C). סיבי AllWave משמשים בניסויים שלנו יש לו את המפרט הבא: L = 20 קילומטר, Δ ו SBS = 10.2 MHz, ו SBS = 10.852 GHz, P ה 9.1 ≈ dBm. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את המאפנן משרעת עבור דור מסרק תדר (MZM1) עם המגבר האופטי (EDFA). מסרק יש לכסות את רוחב הפס של אות המידע. הפלט של EDFA מחובר עם יציאת 1 של סירקולטור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצורך זיהוי של אותות שלב מווסת, יש צורך במקור התייחסות. חבר את המתנד המקומי (LO) יחד עם התפוקה של 3 סירקולטור למצמד 50/50. עבור int<html> ensity מווסת אותות, חלק זה אינו נדרש. כLO לייזר סיב (Koheras) משמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור אותות שלב מווסת: לחבר את המאפנן השלישי (MZM2) לחילוץ העותקים המאוחר עם התפוקה של המצמד 50/50. עבור אותות בעוצמה מווסתת, להתחבר MZM2 ישירות ליציאת ה 3 של סירקולטור. לספק את המאפנן עם מתח הטיה (לא מוצג) ואות מלבנית מיציאת פלט CH1 Mkr1 של הגנרטור צורת הגל לחילוץ. לכן, את האותות המקוריים נתונים, כמו גם את האות מלבנית לחילוץ מסונכרנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזיהוי וניתוח: להתחבר 90/10 מצמד לאחר MZM2. אוסצילוסקופ מחובר עם יציאת 90% מהמצמד וחלק 10% קשור במנתח הספקטרום האופטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתכנת את מחולל צורת הגל עם האותות הנדרשים לנתוני מנות, מסרק התדר והאות מלבנית. מסרק התדר מופק על ידי sinc-פונקציה מחזורית. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. מדידה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הפלט עבור אותות הנתונים במחולל צורת הגל (AWG). לשנות את הנטייה למאפנן (IM / PM) באספקת החשמל ולשלוט על איכות האות באוסצילוסקופ. לאחר התאמת האיכות הטובה ביותר להפוך את הפלט של צורת גל גנרטור כבויה. צריכים להיות מוגדרים מאפננים סביב נקודת ההפעלה ליניארי. ניתן למצוא ערכים למופת בסעיף התוצאות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את האיכות של מסרק התדר עם זיהוי אבוכי. דוגמא למסרק תדר באיכות טובה יחסית, מוצגת באיור 5. מסרק התדר צריך להיות שטוח, למשל יש את כל רכיבי התדר באותה עוצמה ויציבות לאורך זמן, כמו גם רחבים מספיק כדי לכסות את כל הספקטרום. בנוסף, את הקצוות של המסרק צריכים להיות תלולים, למשל אין רכיבי תדר לכאורה בעוצמה נמוכה בצדדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אני זיהוי מסרק אבוכי: חברו את היציאה של MZM1 עם שיתוף 50/50upler. הנמל האחר של המצמד מחובר עם לייזר סיב (Koheras) כמו מתנד מקומי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איתור מסרק אבוכי השני: בשל רוחב הפס המוגבל של צילום דיודה ומנתח הספקטרום החשמלי, ראשון מצמד הפלט צריך להיות מחובר למנתח הספקטרום האופטי על מנת לקבוע את המרחק בין מתנד המקומי ואת האות לסביבות 8 GHz על ידי שינוי הטמפרטורה של הלייזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איתור מסרק אבוכי III: לאחר ההתאמה להסיר את מנתח הספקטרום האופטי ולחבר את דיודת האור ומנתח ספקטרום החשמל לתפוקה של המצמד 50/50. התאם את מתח ההטיה של מאפנן מסרק להשיג מסרק תדר שטוח. לאחר השלמת לחבר את הפלט של המאפנן שוב למגבר האופטי (EDFA). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המרחק בין שני דיודות הלייזר (IM / PM וMZM1) לגבי שינוי ברילואן עם אותות גל רציפים. לכן, כדי להיות בטוח שהפלט של מחולל צורת הגל הוא turned כבוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המגבר האופטי. יש להסתכל על נתח הספקטרום האופטי ולהגדיר את תפוקת החשמל של EDFA לערך מתחת לסף של פיזור ברילואן מגורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עכשיו להעביר את אורך הגל של לייזר דיודה אשר מייצר את אות נתונים (IM / PM) לאזור הרווח של המשאבה (MZM1). האות תהיה מוגברת אם אורך הגל הוא נכון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאופטימיזציה לשנות את הקיטוב של אות הנתונים ולכן העצמה למקסימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את שני הפלטים (אות הנתונים ומסרק) של הגנרטור צורת הגל. להגדיל את תפוקת החשמל של EDFA. עכשיו מסרק התדר יהיה לחלץ רכיבים במרחק שווה מהספקטרום. אוסצילוסקופ צריך להראות העותקים השונים שנוצרו על ידי QLS. להפחתת עיוות מעט להעביר את אורך הגל של אות הנתונים ולשנות את הקיטוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לחלץ את אחד העותקים להשתמש באחד מאותות הסמן של מחולל צורת הגל או מקור חיצונישיכול לייצר דופק מלבני. הגדר את דופק מלבני עם האורך של המנות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את ההטיה לMZM2 ולשנות אותו עד לנקודה שבה ההפעלה אות חילוץ מוגדלת ואת כל העותקים האחרים מודחקים. עכשיו להעביר את הדופק המלבני לגרסה הרצויה של הדפוס המאוחסן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דפוס נתונים המאוחסן ניתן לשמור עם אוסצילוסקופ ומוערך עם תוכנה, למשל מקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת לעבור בין המדידה של עוצמת ולשלב אותות מווסת, המאפנן לאות הנתונים צריך להיות שונה ממסרים מיידיים לאותות בעוצמה מווסת לPM עבור אותות מווסת שלב. בנוסף, לאותות השלב מווסת מתנד מקומי כמקור התייחסות צריך להוסיף להגדרה לפי איור 4. </li></ol><img alt="איור 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" src=&quot;/ Files/ftp_upload/50468/50468fig5.jpg&quot; /&gt; איור 5. כמעט שטוח מסרק תדר עם 13 סניפים. מסרק זוהה באמצעות זיהוי אבוכי. לגילוי מתנד מקומי בשילוב באמצעות מצמד 3 dB עם האות האופטי וזוהה עם דיודת אור. מסרק התדר נמדד ונרשם עם מנתח ספקטרום חשמלי. תפוקת החשמל של מתנד המקומי היה dBm 6 ואת הכוח האופטי של dBm מסרק 8. המרחק בין מתנד המקומי והמסרק האופטי היה 9.8 GHz. לסקירה כללית טובה יותר על ציר התדר הוא מנורמל לתדר המרכזי של המסרק שהיה סביב 193.5 THz (1,550 ננומטר). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</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>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים. המחבר, תומס שניידר, הוא עובד של דויטשה טלקום AG. המחבר, סטפן Preußler, זכה למימון שהועמד על ידי דויטשה מעבדות חדשנות טלקום.

<html> השלב הקריטי ביותר במהלך הניסוי הוא ההתאמה של מסרק התדר, כלומר רוחב הפס, השטיחות והעמדה ביחס לנתוני האות בתחום התדר. על פי משפט הדגימה בתחום תדר, עיוותי אות נמנעות אם כל רוחב הפס של החבילה האופטית ידגם עם מסרק באופן אידיאלי שטוח. כך, רוחב הפס של החבילה האופטית מג...

תחבורת נתונים ברשתות התקשורת היא אופטית, שכן רק סיבים אופטיים מציעים הקיבולת הנדרשת לתעבורת נתונים של היום מועברת ברחבי העולם. עם זאת, בכל צומת של רשת האות האופטי צריך להיות מועבר לרשות החשמל על מנת לעבד אותו. לאחר עיבוד האות מומרת חזרה לתחום האופטי לשידור נוסף. כפולת העברה זו בין תחומים היא גם זמן וכוח רב. על מנת להשתמש בעיבוד כל אופטי של נתונים, הבעיה של אחסון ביניים יש לפתור. לכן, הרבה שיטות לאחסון או החציצה של האותות אופטיים כבר הציע. הדרך הפשוטה ביותר היא לשלוח אותות לתוך מטריצה ​​של מוליכי גלים עם אורכים שונים 2. עם זאת, מטריצות אלה הן מגושמות וזמן האחסון אינו יכול להיות מכוון שכן הוא מוגדר מראש על ידי אורך מוליך גל. שיטת &quot;איטי אור&quot; מסתמכת על tunabשינוי le של שבירת מדד קבוצה בינונית עד להאט את מהירות ההתפשטות של פולסים אות אופטי 2. כמה השפעות פיזיות ומערכות חומר יכולים לשמש למטרה זו 3-6. עם זאת, עם שיטות אלה את האות יכול להיות האטה על ידי כמה פשוט קצת אורכים, שהוא ללא ספק אינו מספיק לצומת ברשת אופטיים 7,8. גישה אחרת משתמשת בהמרת אורך גל ופיזור לדור של עיכובים מתכונן. וכך, אורך גל המרכז את אות הכניסה מוסט באמצעות המרה אופטית לא לינארית. לאחר מכן, את האות מוזנת לתוך סיבים נפיצה מאוד. ההבדל במהירות החבורה בסיבים נפיצה מוביל לעיכוב שהוא יחסית לתוצר של השינוי באורך הגל והפיזור קבוצתי מהירות (GVD) בסיבים. עם המרה שנייה אורך הגל מוסט חזרה לערך המקורי. לטכניקות שינוי באורך הגל כמו ערבוב ארבעה גלים או מו שלב עצמיניתן להשתמש dulation. עם ההמרה וזמני אחסון בשיטת פיזור עד 243 NSEC של עיכוב מתכונן, אשר תואם את 2,400 קצת, דווחו 10. עם זאת, שיטות המרת אורך גל והפיזור באופן כללי צריכים רכיבים מיוחדים ומערכים לייצור שינוי באורך גל גדול ו / או GVD הגדול. בנוסף, הם הם בין שיטות העיכוב המורכבת ויאבה כוח ביותר 2. שיטות אחרות לאחסן את האותות אופטיים לעירור של מערכת חומר. קרן בדיקה לאחר מכן נעשה שימוש כדי לקרוא את המידע. בדרך כלל מערכות אלה לא ניתן להשתמש בשטח של תקשורת שכן הם דורשים טמפרטורות ultrahigh או נמוכות 11, לא יעבדו עם פס תקשורת, או לדרוש ולא הגדרות מסובכות ומתח גבוה 12-14. כאן אנו מראים כיצד מאפיין בסיסי של אותות (קוהרנטיות הזמן בתדר) ניתן לנצל לאחסון של מנות נתונים אופטיות. Sincדואר לא עירור של מערכת חומר משמש, יש לנו בשם חפצים מעין אור השיטה (QLS) 15-17. QLS אינו תלוי באפנון, נתונים בפורמט וקצב נתונים של המנות ויכול לאחסן מנות אופטיות עבור כמה אלף קצת אורכי 18. הרעיון הבסיסי שניתן לראות באיור 1, קטניות בצורה מלבניות כאן מוצגות. עם זאת, השיטה עובדת לכל צורת דופק ועבור מנות של קטניות. ההגבלה היחידה היא שהאותות צריכים להיות מוגבל בזמן. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1.jpg" /> איור 1. קוהרנטיות זמן בתדר עבור אות בעוצמה מווסתת 23. אות מלבנית בודדת במישור הזמן (א) מיוצגת על ידי sinc פונקציה בתדר domaב (ב). כאן העצמה המנורמלת מוצגת, שכן הוא לא ניתן למדוד את השדות עם ציוד אופטי. ייצוג תחום הזמן לרצף של אותות מלבניים מוצג ב( ג). רצף זה יש עדיין אותה הצורה של רוח רפאים. אבל, זה מורכב מתדרים אחת במרחק שווה תחת sinc-המעטפה (ד). ציר הזמן מנורמל למחצית את משך הזמן של אות אחת וציר התדר לאפס המעברים הראשונים, בהתאמה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> דופק מלבני במישור הזמן (איור 1 א) יש &quot;cardinalis סינוס&quot; או חטא פונקצית sinc (px) / ספקטרום px צורה (איור 1b), שבו כל התדרים מתחת למעטפת נוכחים. רכבת של פולסים מלבניים במישור הזמן (איור 1 ג) יש עדיין siפונקצית NC בצורת קשת (איור 1d) עם f Δ רוחב הפס. אך בשל המחזוריות, לא כל התדרים נוכחים יותר. במקום זאת, הקשת מורכבת מתדרים במרחק שווה וההפוכה של ריווח התדירות מגדירה את הפרדת הזמן בין פולסים Δ T = v 1 / Δ. הרעיון הבסיסי של QLS הוא עכשיו פשוט לחלץ תדרים במרחק שווה מהספקטרום של מנות הקלט. בשל לכידות זמן בתדר זה תוצאות בהעתקה של המנות במישור הזמן. העותק עם העיכוב הרצוי יכול להיות מופק על ידי מתג תחום זמן. העיקרון של הניסוי שלנו מוצג באיור 2. אות כניסה מוגבלת בזמן מוכפל עם מסרק תדר במישור התדר. לכפל משמשת השפעה לא לינארית של פיזור מגורה ברילואן (SBS). התוצאות הן עותקים במרחק שווה של אות הכניסה בהדואר תחום בזמן. אחד האותות מופק עם מתג מונע על ידי פונקציה מלבנית. לפיכך, במוצא של הזיכרון באופן עקרוני ניתן לצפות עותק ללא עיוות של דופק הקלט. <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2.jpg" /> אות כניסה מוגבלת איור 2. רעיון בסיסי של חפצים מעין האור 15. זמן (א) מוכפלת עם מסרק תדר (ב) במישור התדר, אשר כונה על עם X. זה מוביל לעותקים שונים של אות במישור הזמן (ג). מהרכבת הדופק שנוצרה אחד מהעותקים (ד) מופק באמצעות מתג תחום בזמן על ידי אות קריאה מלבנית (ה). המתג יכול להיות מאפנן. התוצאה היא אחסון של האותות אופטיים. Stזמן orage מוגדר על ידי ריווח התדירות בין שורות מסרק ואות הקריאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> SBS עצמו הוא השפעה קוי שיכול להתרחש בסיבי תקן אחד במצב (SSMF) בכוחות נמוכים. ובכך, את אות אינטראקציה עם שינוי צפיפות אופטי אשר מופק על ידי גל משאבה מתפשט דלפק. אם גל האות העביר הילוך בתדירות, אזור רווח נוצר בי האות תהיה מוגברת. אם זה עבר up-האות תהיה נחלשת באזור הירידה במקביל. שינוי התדר בין המשאבה והאות מוגדר על ידי הגל אקוסטי, אשר תלוי בתכונות החומר. היתרון הגדול ביותר של SBS ליישום שהוצג הוא SBS ו Δ רוחב הפס הצר של אזור הרווח. לפיכך, כמעט SBS מהווה מסנן אופטי linewidth צרה. רוחב הפס הצר של tהוא ירוויח אזור תלוי באורך ובשטח האפקטיבי של הסיבים, כמו גם על כוחה המשאבה משמש 19. הרוחב מלא הטבעי ברוחב פס חצי לכל היותר (FWHM) של רווח SBS בSSMF הוא בסביבות 30 MHz. בגלבו מיוחד, כגון סיבי AllWave, ועם כוחות משאבה גבוהים, רוחב הפס יכול להיות מופחת עד ל10 MHz 20. בשל רוחב הפס של מסנן העותקים השונים מכוסים במעטפה. לכן, זמן האחסון המרבי של QLS הפוך תלוי ברוחב הפס של SBS. רוחב פס של 10 MHz יביא זמן אחסון מרבי של 100 NSEC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> לשידור קצב הסיבית גבוה מאוד המידע צריך להיות מקודד לשלב של המוביל במקום המשרעת שלה, שכן זה מציע הרבה יתרונות. לכן, בניגוד לקטניות, יש אותות ברשתות אופטיות אלה משרעת קבועה. &lt;strong&gt; איור 3 מראה אות כגון שלב מווסת בזמן (משמאל) ותחום תדר (מימין). הספקטרום הזה ניתן לדגום באותו אופן כמו זה של משרעת האות מווסתת 21. למעשה הספקטרום של הפונקציה מלבנית ולעוצמת אותות מאופנן שלב מסונן בשל השידור, אשר מגביל את הספקטרום. <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3.jpg" /> איור 3. קוהרנטיות זמן בתדר לאפנון שלב 21. באות מאופן שלב השלב של המוביל משתנה על ידי האות שבה יש להיות משודרים. אם כל סמל מורכב מ1 קצת, השלב משתנה בין 0 ל π, למשל. בצד השמאל של איור מציג את ייצוג תחום בזמן וכתוצאה מכך לפאזה בינאריות כגון רגשאות (BPSK). האות בתדר תחום וכתוצאה מכך מוצגת בצד ימין. לשם השוואה עם איור 1 ניתן לראות כי הספקטרום של האות מאופנן השלב הוא איכותי זהה לזה של האות מאופן האינטנסיבית. לכן, יכול להיות מיושם QLS באותה הדרך.

<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

התקשורת של היום מבוססת על מנות אופטיות המעבירות את המידע ברשתות סיבים אופטיים ברחבי העולם. נכון לעכשיו, העיבוד של האותות נעשה בתחום החשמל. אחסון ישיר בתחום האופטי הייתי למנוע את העברת המנות לחשמלית וחזרתי לתחום האופטי בכל צומת רשת, ולכן, להגביר את המהירות ואולי להפחית את צריכת האנרגיה של תקשורת. עם זאת, אור מורכב מפוטונים אשר מתפשטים במהירות האור בריק. לפיכך, האחסון של אור הוא אתגר גדול. קיימים כמה שיטות להאט את מהירות האור, או לאחסן אותו בעירורים של מדיום. עם זאת, שיטות אלו אינן יכולות לשמש לאחסון של מנות נתונים אופטיות המשמשות ברשתות תקשורת. כאן אנו מראים כיצד בזמן תדירות קוהרנטיות, המחזיקה עבור כל אות, ולכן עבור מנות אופטיות, כמו גם, ניתן לנצל כדי לבנות זיכרון אופטי. אנו WILביקורת l הרקע ולהראות בפירוט ודרך דוגמאות, איך מסרק תדר יכולים לשמש להעתקה של מנות אופטיות אשר נכנסה לזיכרון. אחד מעותקי תחום הזמן אלה מכן שחולץ מהזיכרון על ידי מתג תחום זמן. אנו נראים בשיטה זו לעצמה, כמו גם עבור אותות מווסת שלב.

למדידה דפוס נתונים מווסת 10110101 עוצמה עם קצב נתונים של 1 Gbps היה בשימוש. הקו השחור באיור 6 מייצג את האות המקורי והקווים הצבעוניים מייצגים את זמני אחסון השונים שהושגו עם QLS. ההתייחסות נמדדה ללא QLS והמתג המנוטרל במוצא. תחת פעמים אחסון תנאים אידיאליים עד 100 NSEC הם ברי ?...

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

Quasi-light Storage for Optical Data Packets

המאמר מתאר את הליך לאחסון מנות נתונים אופטיים עם אפנון שרירותי, אורך גל, וקצב הנתונים. מנות אלה הן הבסיס של תקשורת המודרנית.

חפצים מעין אור עבור מנות נתונים אופטיות

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.  המאמר מתאר את הליך לאחסון מנות נתונים אופטיים עם אפנון שרירותי, אורך גל, וקצב הנתונים. מנות אלה הן הבסיס של תקשורת המודרנית. 

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.

בנייה ובדיקה של תאים מטבע של סוללות ליתיום יון

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.

Metamaterials בודה בשיטת ציור הסיבים

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.

לכידה אופטית של חלקיקים

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.

הבאת היקום הנראה לפוקוס עם רובו-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.

הדור אופטי קורים מסדר גבוה Laguerre-גאוס לInterferometry דיוק גבוה

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.

ייצור ואפיון של סיבים אופטיים הפרעות פולימר ללוקליזציה רוחבית אנדרסון אור

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.

כתיבת Gratings בראג בסיבים מרובי-ליבות

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.

עדשה-פחות קומפקטי מיקרוסקופ הולוגרפי הדיגיטלי פיקוח MEMS ואפיון

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.

קליטת נתוני פרוטוקול קביעת פונקציות רגישות Embedded

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.