我々は感謝し、ドイツテレコム未来ねっと研究所の財政支援を認める。

<html> 1。システム（図4）を調製<ol><li>特定のマウントにレーザダイオードLD1、LD2を挿入し、電流（LDC）と温度コントローラ（TEC）で接続します。上のデバイスの電源を入れ、光スペクトラムアナライザを備えたレーザダイオードの機能をチェック。通常、1,550付近テレコム波長が使用される。 </li><li> 図4の設定に応じて変調器（IM / PMおよびMZM1）にレーザーダイオードを接続します。光コネクタは、カップリングのためにきれいな表面を確保するために、使用前に洗浄する必要があります。電源（図示せず）と、変調器に追加の電気増幅器を有する波形発生器（AWG）からの信号を接続する。変調器の最大の光学的および電気的入力電力を超えないことを確認してください。すべての変調器は、偏光制御器を備えている。 </li></ol>/ files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg &quot;SRC =&quot; / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg &quot;/&gt; 図4。強度と位相変調信号の保存が可能で、それによってQLSの実験装置 。青いラベルの付いたセクションでは、位相変調信号の検出のためにのみ必要です。 QLSプロセスは、光ファイバ内で行われる。黄色のラベルの付いたセクションは、周波数コムのヘテロダイン検出を定義しています。 TEC：温度調節器、LDC：レーザダイオード電流源、LD：レーザーダイオード、IM：強度変調器、PM：位相変調器、PC：偏光コントローラ、AWG：任意波形発生器、MZM：マッハツェンダ変調器、EDFA：エルビウムドープファイバアンプC：サーキュレータ、最低：局部発振器、OSCI：オシロスコープ、OSA：光スペクトラムアナライザ、PD：フォトダイオード、ESA：電気スペクトラムアナライザ。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg" target="_blank">拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。</a> <ol開始= &quot;3&quot;&gt; <li>データ信号のための変調器と光ファイバを接続します。位相変調信号の場合には、位相変調器（PM）と強度変調信号に対して強度変調器（IM）でなければならない。通常、実験のためのデータレートはGbpsの範囲である。ファイバの他方側はサーキュレータ（C）のポート2に接続されている。私たちの実験で使用したAllWave繊維は、以下の仕様があります。= 10.852 GHzのSBS、≈9.1 dBmの目のP FΔSBS F = 10.2 MHzのLは = 20キロ、、。 </li><li>光増幅器（EDFA）で周波数コムの発生（MZM1）のための振幅変調器を接続します。櫛は、データ信号の帯域幅をカバーしなければならない。 EDFAの出力は、サーキュレータのポート1に接続されている。 </li><li>位相変調された信号の検出のために、基準源が必要である。 50/50カプラにサーキュレータの出力3と一緒に局部発振器（LO）を接続します。 int型のため<html> ensity変調された信号、この部分は必要ありません。 LOとしてファイバレーザ（Koheras）が使用される。 </li><li>位相変調された信号の場合：50/50カプラの出力に遅延コピーを抽出するための第三の変調器（MZM2）を接続します。強度変調された信号は、サーキュレータのポート3に直接MZM2接続してください。抽出するための波形発生器のCH1 Mkr1出力ポートからのバイアス電圧（図示せず）と矩形信号で変調を供給する。したがって、元のデータ信号、ならびに同期化された矩形を抽出するための信号を出力する。 </li><li>検出および分析のために：MZM2後の90/10カプラを接続してください。オシロスコープは、カプラ90％のポートに接続されており、10％の部分は、光スペクトラムアナライザに接続されている。 </li><li>番組データ·パケットのために必要な信号、周波数コム矩形信号波形発生器。周波数コムは、周期的なsinc関数によって生成される。 </li></ol>e_title &quot;&gt; 2。測定<ol><li>波形発生器（AWG）でのデータ信号の出力をオンにします。電源の変調器（IM / PM）のバイアスを変更し、オシロスコープでの信号品質を制御します。最高の品質を調整した後、波形発生器をオフの出力をオンにします。変調器は、線形動作点を中心に設定する必要があります。典型的な値は、結果セクションに記載されています。 </li><li>ヘテロダイン検出による周波数コムの品質を調整します。比較的良質の周波数コムのための例が図5に示されている。周波数コムは、 例えば、すべての周波数成分が同一の強度を有し、経時的に安定であるだけでなく、スペクトル全体をカバーするのに十分に広く、平坦である必要がある。さらに、くしのエッジが両側に低強度で明らかな周波数成分が存在しないなど 、急にする必要があります。 </li><li> 50/50のCOとMZM1の出力を接続します。私はヘテロダインくし検出upler。カプラーの他方のポートは、ローカル発振器としてファイバレーザ（Koheras）に接続されている。 </li><li>ヘテロダイン検出櫛II：によりフォトダイオード及び電気スペクトラムアナライザの帯域幅が制限され、第1カプラの出力は、約8ローカル発振器信号との間の距離を設定するために、光スペクトルアナライザに接続されなければならないレーザの温度を変化させることによりギガヘルツ。 </li><li>ヘテロダイン検出櫛III：調整後の光スペクトラムアナライザを除去し、50/50カプラの出力にフォトダイオードと電気スペクトルアナライザを接続する。平坦な周波数コムを実現するために櫛変調器のバイアス電圧を調整する。終了後、光増幅器（EDFA）に再び変調器の出力に接続します。 </li><li>連続波信号とブリルアンシフトに関する双方のレーザーダイオード（IM / PMおよびMZM1）の間の距離を調整します。このように、波形発生器の出力はTUであることを確認してくださいオフrned。 </li><li>光増幅器の電源をオンにします。光スペクトラムアナライザを見て、誘導ブリルアン散乱のしきい値より低い値にEDFAの出力パワーを設定してください。 </li><li>今ポンプ（MZM1）の利得領域へのデータ信号（IM / PM）を発生するレーザダイオードの波長をシフトさせる。波長が正しい場合には、信号が増幅される。 </li><li>最適化のためにデータ信号の偏波と最大従って強度を変化させる。 </li><li>波形発生器の両方の出力（データ信号とくし）をオンにします。 EDFAの出力電力を増加させる。今周波数コムは、スペクトルから等距離の構成要素を抽出します。オシロスコープはQLSによって生成された別のコピーが表示されるはずです。歪み低減のためにわずかにデータ信号の波長をシフトし、偏光を変える。 </li><li>コピーのいずれかを抽出するためには、波形発生器または外部ソースのマーカー信号のうちの1つを使用しすなわち、矩形パルスを生成することができる。パケットの長さを有する矩形パルスをセットアップします。 </li><li> MZM2のバイアス電源をオンにし、抽出された信号が最大化され、他のすべてのコピーが抑制され、動作点に変更します。今記憶されたパターンの所望のバージョンに矩形パルスをシフトする。 </li><li>記憶されたデータパターンはオシロスコープで保存され、ソフトウエア、 例えば、制作に評価することができる。 </li><li>強度および位相変調された信号の測定との間で切り替えるために、データ信号用の変調器は位相変調された信号のためにPMに信号を強度変調するためのIMから変更する必要がある。さらに、位相変調信号のための基準源として局部発振器は、 図4に記載のセットアップに追加する必要があります。 </li></ol><img alt="図5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" src=「/ files/ftp_upload/50468/50468fig5.jpg &quot;/&gt; 図5。13の支店とほぼフラットな周波数コム 。コー​​ムは、ヘテロダイン検出を介して検出された。検出のための局部発振器は、光信号を3dBカプラを経由して一緒にしたフォトダイオードで検出する。周波数コムは、電気スペクトラムアナライザで測定し、記録した。局部発振器の出力電力は、dBmの6櫛8 dBmでの光パワーであった。局部発振器と光コムとの間の距離は、9.8 GHzのだった。より良い概要については、周波数軸は約193.5テラヘルツ（1,550）であった櫛の中心周波数に正規化されています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" target="_blank">拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。</a>

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著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。著者、トーマス·シュナイダーは、ドイツテレコムAGの従業員である。著者、ステファンプロイスラーは、ドイツテレコム未来ねっと研究所から提供された資金を受け取った。

実験中の最も重要なステップは、周波数領域でデータ信号に対し帯域幅、平坦性および位置、 すなわち 、周波数コムの調整である。光パケットの全体の帯域幅は、理想的には平坦な櫛でサンプリングされる場合には、周波数領域でのサンプリング定理によれば、信号歪みが回避される。これにより、光パケットの帯域幅は、周波数コムの最小帯域幅を定義し、この帯域幅での櫛は、?...

専用の光ファイバが世界中に送信し、今日のデータ·トラフィックに必要な容量を提供するため、通信ネットワーク内のデータ·トランスポートは、光学的にある。しかし、ネットワークのすべてのノードでの光信号は、それを処理するために、電気ドメインに転送されなければならない。信号を処理した後、さらに伝送用光ドメインに変換されます。ドメイン間のこの二重の転送は、時間と電力消費の両方である。データの全光学的処理を使用するためには、中間貯蔵の問題を解決しなければならない。したがって、光信号の記憶またはバッファリングするための方法がたくさん提案されている。最も簡単な方法は、長さの異なる2と導波路のマトリックス内にシグナルを送信することです。しかしながら、これらのマトリックスは、嵩高であり、それは、導波路長さによってあらかじめ定義されているので、蓄積時間を調整することができません。 「スローライト」の方法は、tunabに依存しています光信号パルス2の伝播速度を遅くするための媒体の群屈折率の変化ル。いくつかの物理的効果および材料系は、この目的の3-6を用いることができる。しかしながら、これらの方法の信号は、これまでの光ネットワーク·ノード7,8には十分ではない、ほんの数ビットの長さ、によって遅くすることができる。 別のアプローチは、調整可能な遅延を生成するための波長変換および分散を使用する。これにより、入力信号の中心波長は、非線形光変換を介してシフトされる。その後、信号は、高分散ファイバに供給される。分散ファイバ内の群速度の差は、ファイバ内の波長シフトと群速度分散（GVD）の積に比例する遅延をもたらす。第二変換して波長が元の値に戻ってシフトしている。四光波混合又は自己位相カ月のような波長シフト技術のためのdulationを使用することができる。 2400ビットに対応して調整可能な遅延の243ナノ秒までの変換と分散方法の保存時間で、10を報告した。しかし、一般に波長変換及び分散方法は、大きな波長シフトおよび/または大GVDを製造するための特別な構成要素及び設定を必要とする。さらに、彼らは最も複雑で電力を消費する遅延方法2つである。 他の方法は、材料系の励起に光信号を格納します。プローブビームは、情報の読み出しに用いられる。彼らは、低または超高温度11を必要とする電気通信の帯域幅では動作しません、というより複雑な設定やハイパワー12月14日を必要とするので、通常、これらのシステムは、電気通信の分野で使用することはできません。 ここでは、信号の基本的な特性（時間 - 周波数コヒーレンス）は光データパケットの記憶に利用することができる方法を示す。 SINCE材料系のない興奮を使用していない、我々は法準光ストレージ（QLS）15〜17と呼ばれています。 QLSは、変調、データフォーマットおよびパケットのデータレートとは無関係であり、数千ビットに対して光パケットを格納することができる18の長さ。 基本的な考え方は、矩形パルスが示され、ここで、 図1に見ることができる。しかし、この方法は、すべてのパルス形状およびパルスのパケットに対して動作します。唯一の制限は、信号が時間制限されなければならないことである。 <img alt="図1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1.jpg" /> 強度変調信号23については、図1。時間-周波数コヒーレンスは、時間領域における単一の矩形信号の（a）は 、周波数土間でのsinc関数で表される。（b）において。それは光学機器のフィールドを測定することは不可能であるので、ここでの正規化強度が、示されている。矩形信号のシーケンスのための時間領域表現は、（c）に示されている。この配列は同じスペクトル形状を有する。しかし、それはSINCエンベロープ（D）の下で等距離の単一周波数で構成されています。時間軸は、それぞれ、最初のゼロ交差の半分単一の信号の持続時間と周波数軸に正規化される。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" target="_blank">拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。</a> 時間領域（ 図1a）での矩形パルスは、「洞cardinalis」や封筒の下のすべての周波数が存在しているsinc関数の罪（ピクセル）/ PX形スペクトル（ 図1b）を有する。時間領域（ 図1c）が矩形パルス列は、まだシリコンがあるNC機能は、帯域幅Δfにスペクトル（ 図1d）を形。しかし、周期性のために、すべての周波数は、もはや存在していない。その代わりに、スペクトルが等間隔の周波数で構成され、周波数間隔の逆数はパルスΔT = 1 /ΔVの間の時間間隔を定義します。 QLSの基本的な考え方は、単純に、入力パケットのスペクトルから等距離の周波数を抽出することになりました。による時間 - 周波数コヒーレンスに、これは時間領域でのパケットのコピーをもたらす。所望の遅延を有するコピーは、時間領域スイッチによって抽出することができる。 我々の実験の原理は、 図2に示されている。期間限定の入力信号は、周波数領域における周波数コムと乗算される。乗算誘導ブリルアン散乱（SBS）の非線形効果を用いる。結果が目に入力信号の等距離コピーでE時間領域。信号の一つは、矩形関数によって駆動されるスイッチで抽出する。従って、原理的にメモリの出力において入力パルスの歪みのないコピーが期待できる。 <img alt="図2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2.jpg" /> 図2準光ストレージ15の基本的な考え方。時間制限された入力信号（a）の Xで示される周波数領域における周波数コムの（b）で乗算されるこれは、種々のコピーをもたらす時間領域の信号（c）の生成されたパルス列からコピー（d）の一つは、矩形の読み出し信号（e）で時間ドメインスイッチで抽出する。スイッチは、変調することができます。その結果、光信号のストレージである。 STオラージ時間は、コム·ラインとリード信号間の周波数間隔によって定義されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" target="_blank">拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。</a> SBS自体は、低電力で、標準的なシングルモードファイバ（SSMF）で発生する可能性の非線形効果である。これにより、信号はポンプ波を伝播するカウンタによって生成された光学濃度の変化と相互に作用する。信号波周波数にシフトダウンされる場合、利得領域は、信号が増幅されるが形成されている。シフトアップがあれば、対応する信号が損失領域で減衰される。ポンプと信号との間の周波数シフトは、材料特性に依存する音響波によって定義される。提示されたアプリケーションのための、SBSの最大の利点は、ゲイン領域の狭帯域ΔfがSBSである。このように、実用的にSBSは、狭線幅光学フィルタを形成している。 Tの狭い帯域幅彼は地域を獲得ファイバの有効長さと面積にだけでなく、使用されるポンプパワー19に依存します。 SSMF中のSBSゲインの半値（FWHM）帯域幅で自然全幅は約30 MHzです。例えばAllWaveファイバ、および高いポンプパワーでのような特別の導波路では、帯域幅が10MHzの20にまで低減することができる。フィルタの帯域幅により異なるコピーは、エンベロープで覆われている。したがって、QLSの最大蓄積時間は反比例SBS帯域幅に依存する。 10MHzの帯域幅は100ナノ秒の最大蓄積時間をもたらすであろう。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" target="_blank">拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。</a> これは多くの利点を提供していますので、非常に高いビットレート伝送のための情報は、代わりにその振幅の搬送波の位相にエンコードする必要があります。このように、パルスとは逆に、これらの光ネットワークの信号が一定の振幅を持っている。 &lt;時間（左）と、周波数領域における強い&gt;図3は、このような位相変調信号（右）。このスペクトルは、振幅変調信号21と同様の方法でサンプリングすることができる。実際には、強度と位相変調信号の矩形関数のスペクトルはによるスペクトルを制限し、伝送に濾過される。 <img alt="図3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3.jpg" /> 位相変調21については、図3の時間-周波数コヒーレンス。位相変調信号で搬送波の位相を送信しなければならない信号によって変更される。各シンボルは1ビットで構成されている場合、位相は、例えば、0とπの間で変更されている。図の左側はキーバイナリ位相シフトのために得られた時間領域表現を示している（BPSK）信号。得られた周波数領域の信号は右側に示されている。 図1と比較することによって、位相変調信号のスペクトルは定性的に強度変調された信号と同じであることが分かる。これにより、QLSを同様に適用することができる。

<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

今日の通信は、世界中の光ファイバ網で情報を送信する光パケットに基づいています。現在、信号の処理は、電気ドメインで行われる。光学ドメインにおける直接記憶各ネットワークノードにおける光領域への電気的および裏面へのパケットの転送を回避し、従って、速度を増加させ、おそらくは電気通信のエネルギー消費を減少させるであろう。しかし、光は、真空中の光の速度で伝搬された光子からなる。これにより、光のストレージが大きな課題である。光の速度を遅くする、または媒体の励起に格納するいくつかの方法が存在する。しかしながら、これらの方法は、電気通信ネットワークに使用される光学データパケットを記憶するために使用することができない。ここで我々としても、光パケットのために、したがって、すべてのシグナルを保持して、時間周波数コヒーレンスは、光メモリを構築するために活用する方法を示しています。私たちは、ウィルLのレビュー詳細および実施例を通して背景やショーは、どの周波数コムは、メモリに入った光パケットをコピーするために使用することができます。これらの時間領域のコピーのいずれかを、次に、時間領域スイッチによってメモリから抽出される。我々は強さのためだけでなく、位相変調された信号は、この方法が表示されます。

測定のために、1Gbpsのデータレート10110101強度変調されたデータパターンを使用した。 図6の黒線は、元の信号を表し、色付きのラインがQLSを達成異なる貯蔵時間を表しています。参照は、出力でのQLSおよび非アクティブ化スイッチを使用せずに測定されます。理想的な条件下では100ナノ秒までの貯蔵時間が達成可能である。再び1Gbpsのデータレートを有する位相変調信号の記憶さ...

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Quasi-light Storage for Optical Data Packets

物品は​​、任意の変調、波長、およびデータ·レートで光データパケットを格納するための手順を記載している。これらのパケットは、現代の電気通信の基盤である。

光データパケットのための準光ストレージ

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

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10.7K ビュー.  Hochschule für Telekommunikation, Leipzig. 物品は​​、任意の変調、波長、およびデータ·レートで光データパケットを格納するための手順を記載している。これらのパケットは、現代の電気通信の基盤である。 

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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.

リチウムイオン電池のコイン細胞の構築とテスト

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

工学

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.

ファイバー描画法を用いたメタマテリアルの作製

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.

ナノ粒子の光トラッピング

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.

ロボ-AOを焦点に目に見える宇宙をもたらす

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.

高精度の干渉のための高次ラゲールガウス光ビームの生成

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

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.

マルチコアファイバーブラッググレーティングを書きます

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.

MEMS検査および特性評価のためのコンパクトなレンズレスデジタルホログラフィック顕微鏡

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.

組み込み感度関数を決定するためのデータ収集プロトコル

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.

高炉スラグの双方向の物価安定政策：沈殿した炭酸カルシウムおよびゼオライト重金属吸着剤の合成

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 ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

眼内レンズからの前方散乱光および後方散乱光を定量的に評価するための走査型光散乱プロファイラ（SLPS）に基づく方法論

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...