Agradecemos o apoio financeiro da Deutsche Telekom Inovação Laboratories.

<html> 1. Preparando o sistema (Figura 4) <ol><li> Insira o LD1 diodos de laser e LD2 no monte específico e conectá-lo com o atual (LDC) e controladores de temperatura (TEC). Ligue os dispositivos e verificar a funcionalidade dos diodos de laser com o analisador de espectro óptico. Normalmente, um comprimento de onda em torno de 1550 nm de telecomunicações é usado. </li><li> Conecte o diodo laser para os moduladores (IM / PM e MZM1) de acordo com a configuração na Figura 4. Os conectores ópticos têm de ser limpos antes da sua utilização, para garantir que a superfície limpa para o acoplamento. Ligar o fornecimento de energia (não representada) e o sinal a partir do gerador de forma de onda (AWG) com um amplificador adicional eléctrica para o modulador. Certifique-se de que a potência máxima de entrada óptica e elétrica na modulador não seja excedido. Cada modulador está equipado com um controlador de polarização. </li></ol>/ Files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50468/50468fig4.jpg &quot;/&gt; Figura 4. Configuração experimental dos QLS em que seja possível, o armazenamento dos sinais de intensidade e de fase modulada. A secção de azul marcado apenas é necessário para a detecção de sinais modulados de fase. O processo QLS ocorre na fibra óptica. A seção amarela rotulado define a detecção heteródino do pente de frequências. TCE: controlador de temperatura, LDC: fonte de corrente de diodo laser, LD: diodo laser, IM: modulador da intensidade, PM: fase modulador, PC: controlador de polarização, AWG: gerador de forma de onda arbitrária, MZM: Mach-Zehnder modulador, EDFA: érbio dopado fibra amplificador, C: circulador, Lo: oscilador local, Osci: osciloscópio, OSA: analisador de espectro óptico, PD: fotodiodo, ESA: analisador de espectro elétrico. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig4highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> <olstart = &quot;3&quot;&gt; <li> Ligue a fibra com o modulador para o sinal de dados. Para sinais de fase modulada tem que ser um modulador de fase (PM) e para os sinais de intensidade modulada de um modulador de intensidade (IM). Normalmente, a taxa de dados para a experiência é na gama Gbps. O outro lado da fibra é conectada com a porta 2 do circulador (C). A fibra AllWave utilizado nas nossas experiências tem as seguintes especificações: L = 20 km, Δ f SBS = 10,2 MHz, f SBS = 10,852 GHz, P th ≈ 9,1 dBm. </li><li> Conecte o modulador de amplitude para a geração pente de freqüência (MZM1) com o amplificador óptico (EDFA). O pente tem de cobrir a largura de banda do sinal de dados. A saída do EDFA está conectado com uma porta do circulador. </li><li> Para a detecção de sinais de fase modulada, é necessária uma fonte de referência. Ligue o oscilador local (LO), juntamente com a saída 3 do circulador para um 50/50 do acoplador. Para int<html> ensity sinais modulados, esta parte não é necessária. Como LO um laser de fibra (Koheras) é usado. </li><li> Para sinais de fase modulada: ligar o terceiro modulador (MZM2) para extrair as cópias atrasadas com a saída de 50/50 do acoplador. Para sinais de intensidade modulada, ligue MZM2 directamente à porta 3 do circulador. Fornecer o modulador com uma tensão de polarização (não mostrada) e um sinal rectangular a partir da porta de saída CH1 Mkr1 do gerador de forma de onda para a extracção. Portanto, os sinais de dados originais, assim como o sinal rectangular para extracção são sincronizados. </li><li> Para detecção e análise: conectar um 90/10 acoplador após MZM2. O osciloscópio está ligado com a porta 90% do engate e a parte de 10% está relacionada com o analisador de espectro óptico. </li><li> Programar o gerador de forma de onda com os sinais necessários para o pacote de dados, o pente de frequências e o sinal rectangular. O pente de frequência é gerada por uma função sinc periódica. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. Medição <ol><li> Ligar a saída para o sinal de dados no gerador de forma de onda (AWG). Altere o viés para o modulador (IM / PM) na fonte de alimentação e controlar a qualidade do sinal no osciloscópio. Depois de ajustar a melhor qualidade de ligar a saída do gerador de forma de onda fora. Os moduladores deve ser ajustado em torno do ponto de funcionamento linear. Exemplos de valores pode ser encontrada na secção de resultados. </li><li> Ajuste a qualidade do pente de freqüência com detecção heteródino. Um exemplo para uma relativamente boa qualidade pente frequência é mostrado na Figura 5. O pente de frequência tem que ser plano, por exemplo, todos os componentes de frequência tem a mesma intensidade e são estáveis ​​ao longo do tempo, bem como suficientemente amplo para cobrir todo o espectro. Além disso, as arestas do pente deve ser acentuado, por exemplo, não existem componentes de frequência mais aparentes com uma intensidade menor nas laterais. </li><li> Detecção Heterodyne pente I: Conecte a saída de MZM1 com um 50/50 coupler. A outra porta do acoplador está ligada com um laser de fibra (Koheras) como oscilador local. </li><li> Detecção heteródina pente II: Devido à largura de banda limitada do foto-díodo e o analisador de espectro eléctrico, o primeiro acoplador de saída tem de ser ligada ao analisador de espectro óptico, a fim de definir a distância entre o oscilador local e o sinal a cerca de 8 GHz, alterando a temperatura do laser. </li><li> Heterodyne detecção pente III: Após o ajuste remover o analisador de espectro óptico e ligar o fotodiodo e o analisador de espectro eléctrica à saída de 50/50 do acoplador. Ajuste a tensão de polarização do modulador pente para alcançar um pente de freqüência plana. Após a conclusão ligar a saída do modulador de novo para o amplificador óptico (EDFA). </li><li> Ajuste a distância entre os dois diodos de laser (IM / PM e MZM1) sobre a mudança de Brillouin com sinais de ondas contínuas. Assim, certifique-se de que a saída do gerador de forma de onda é turned fora. </li><li> Ligue o amplificador óptico. Dê uma olhada no analisador de espectro óptico e definir o poder do EDFA saída para um valor inferior ao limiar de Brillouin estimulado dispersão. </li><li> Agora mudar o comprimento de onda do laser de diodo, que gera o sinal de dados (IM / AM) para a região de ganho de a bomba (MZM1). O sinal será amplificado, se o comprimento de onda é correcta. </li><li> Para optimização alterar a polarização do sinal de dados e, portanto, a intensidade do máximo. </li><li> Ligue as duas saídas (sinal de dados e pente) do gerador de forma de onda. Aumente o poder do EDFA saída. Agora, o pente de freqüência irá extrair componentes eqüidistantes fora do espectro. O osciloscópio deve mostrar as diferentes cópias geradas pelos QLS. Para a redução de distorção ligeiramente deslocar o comprimento de onda do sinal de dados e alterar a polarização. </li><li> Para extrair uma das cópias utilizar um dos sinais de marcação de o gerador de forma de onda ou de uma fonte externaque pode produzir um impulso rectangular. Defina-se um pulso rectangular com o comprimento do pacote. </li><li> Ligue o viés para MZM2 e alterá-lo para o ponto de operação onde o sinal extraído é maximizada e todas as outras cópias são suprimidos. Agora deslocar o impulso rectangular para a versão desejada do padrão armazenado. </li><li> O padrão de dados armazenados podem ser salvas com o osciloscópio e avaliados com software, por exemplo, Origin. </li><li> Para alternar entre a medição da intensidade e fase sinais modulados, o modulador para o sinal de dados precisa ser mudado a partir de IM para intensidade de sinais modulados a PM para sinais modulados de fase. Além disso, para os sinais de fase modulada necessita de ser adicionado à configuração de acordo com a Figura 4 um oscilador local de uma fonte de referência. </li></ol><img alt="Figura 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" src=&quot;/ Files/ftp_upload/50468/50468fig5.jpg&quot; /&gt; Figura 5. Quase plana pente de freqüência com 13 filiais. O pente foi detectada através da detecção heteródino. Para a detecção de um oscilador local foi combinado através de um acoplador de 3 dB com o sinal óptico e detectada com um fotodiodo. O pente de freqüência foi medida e registrada com um analisador de espectro elétrico. A potência de saída do oscilador local foi de 6 dBm e a potência óptica do pente 8 dBm. A distância entre o oscilador local e o pente óptico foi de 9,8 GHz. Para uma melhor visão do eixo de freqüência é normalizado para a freqüência central do pente que estava em torno de 193,5 THz (1.550 nm). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig5highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a>

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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes. O autor, Thomas Schneider, é um funcionário da Deutsche Telekom AG. O autor, Stefan Preussler, recebeu financiamento que foi fornecida pela Deutsche Telekom Inovação Laboratories.

O passo mais importante durante o ensaio é o ajustamento do pente de frequência, ou seja, a largura de banda, o nivelamento e a posição em relação ao sinal de dados no domínio da frequência. De acordo com o teorema de amostragem no domínio da frequência, são evitadas distorções do sinal, se toda a largura de banda do pacote óptico é amostrado com um pente de preferência plana. Assim, a largura de banda do pacote óptico define a largura de banda mínima do pente frequência e largura de banda, n...

O transporte de dados nas redes de telecomunicações é opticamente, uma vez que apenas as fibras ópticas oferecem a capacidade necessária para o tráfego de dados de hoje transmitido em todo o mundo. No entanto, em todos os nós da rede o sinal óptico tem que ser transferido para o domínio eléctrico, a fim de processar. Depois de processar o sinal é convertido de novo para o domínio óptico para transmissão posterior. Esta dupla de transferência entre os domínios é tanto tempo e poder consumir. A fim de usar um processamento de todas as ópticas dos dados, o problema da armazenagem intermédia tem de ser resolvido. Assim, foram sugeridos vários métodos para a armazenagem ou tamponamento dos sinais ópticos. A maneira mais simples é enviar os sinais em uma matriz de guias de ondas com diferentes comprimentos de 2. No entanto, estas matrizes são volumosos e não o tempo de armazenamento pode ser ajustado uma vez que ele é pré-definido pelo comprimento do guia de ondas. O método de &quot;Slow-Light&quot; se baseia em uma tunable mudança do índice de refracção de um grupo médio para abrandar a velocidade de propagação de impulsos de sinal óptico 2. Vários efeitos físicos e sistemas de materiais pode ser usada para esta finalidade 3-6. No entanto, com estes métodos, o sinal pode ser retardado por apenas alguns bits de comprimentos, o que é, de longe, não é suficiente para nós de rede óptica 7,8. Outra abordagem utiliza a conversão de comprimento de onda e de dispersão para a geração de atrasos ajustáveis. Deste modo, o comprimento de onda central do sinal de entrada é deslocado através da conversão óptica não linear. Em seguida, o sinal é transmitido em uma fibra altamente dispersivo. A diferença na velocidade de grupo na fibra dispersiva leva a um atraso, que é proporcional ao produto do deslocamento do comprimento de onda e a dispersão da velocidade de grupo (GVD) na fibra. Com uma segunda conversão do comprimento de onda é deslocado de volta para o valor original. Para as técnicas de mudança de comprimento de onda, como a mistura de quatro ondas ou mo fase de autodulation pode ser usado. Com o tempo de armazenamento e de conversão método dispersão até 243 nseg de atraso ajustável, o que corresponde a 2400 bits, foram relatados 10. Entretanto, os métodos de conversão de comprimento de onda e de dispersão, em geral, precisam componentes especiais e configurações para a produção de uma grande mudança de comprimento de onda e / ou grande GVD. Além disso, eles estão entre os métodos mais complexos de atraso e sedentos de poder 2. Outros métodos de armazenar o sinal óptico para uma excitação de um sistema de material. Um feixe de sonda é então usado para a leitura da informação. Normalmente, estes sistemas não podem ser usados ​​na área de telecomunicações, uma vez que requerem temperaturas extremamente altas ou menor 11, não vai trabalhar com larguras de banda de telecomunicações, ou exigir, em vez configurações complicadas e alta potência 12-14. Aqui, mostramos como uma propriedade básica de sinais (a coerência tempo-frequência) pode ser explorada para o armazenamento de pacotes de dados ópticos. Since não de excitação de um sistema material é utilizado, temos chamado de método de armazenamento Quasi-light (QLS) 15-17. A QLS é independente da modulação, o formato de dados e os pacotes de taxa de dados e pode armazenar os pacotes ópticos por vários milhares de bits comprimentos 18. A ideia básica pode ser visto na Figura 1, em forma de impulsos rectangulares são mostradas aqui. No entanto, o método funciona para todas as formas de pulso e para pacotes de pulsos. A única restrição é que os sinais têm de ser limitado no tempo. <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig1.jpg" /> Coerência tempo-frequência Figura 1. Por um sinal de modulação de intensidade 23. Um sinal rectangular única no domínio do tempo (a) é representada por uma função de sincronismo no-doma frequênciaem (b). Aqui a intensidade normalizada é mostrado, uma vez que não é possível medir os campos com equipamento óptico. A representação do domínio de tempo para uma sequência de sinais rectangulares é mostrado em (c). Esta sequência ainda tem o mesmo formato espectral. Mas, trata-se de freqüências individuais eqüidistantes sob o envelope sinc (d). O eixo do tempo são normalizados para metade a duração de um único sinal eo eixo de freqüência para os primeiros cruzamentos de zero, respectivamente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig1highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> Um pulso retangular no domínio do tempo (Figura 1-A) tem um &quot;Cardinalis seio&quot; ou função sinc pecado (px) / em forma px espectro (Figura 1b), onde todas as freqüências sob o envelope estão presentes. Um trem de impulsos rectangulares, no domínio do tempo (Figura 1c) tem ainda um sinc função espectro (Figura 1d) em forma com a largura de banda Δ f. Mas, devido à periodicidade, nem todas as freqüências estão presentes mais. Em vez disso, o espectro de frequências consiste equidistantes e o inverso da frequência de espaçamento define a separação temporal entre os impulsos Δ T = 1 / Δ v. A ideia básica das QLS é agora simplesmente para extrair frequências equidistantes fora do espectro do pacote de entrada. Devido à coerência tempo-frequência, isso resulta numa cópia do pacote no domínio do tempo. A cópia com o retardo desejado pode ser extraída por um interruptor no domínio do tempo. O princípio da nossa experiência é apresentado na Figura 2. Um sinal de entrada por tempo limitado é multiplicado com um pente de freqüência no domínio da frequência. Para a multiplicação do efeito não-linear de dispersão de Brillouin estimulada (SBS) é usado. Os resultados são cópias equidistantes do sinal de entrada em the no domínio do tempo. Um dos sinais é extraída com um interruptor accionado por uma função rectangular. Assim, na saída da memória, em princípio, pode ser esperada uma cópia sem distorção do impulso de entrada. <img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig2.jpg" /> Sinal de entrada limitado Figura 2. Idéia básica do armazenamento Quasi-luz 15. Uma vez (a) é multiplicado com um pente de freqüência (b) no domínio da freqüência, que é indicado com um X. Isto leva a várias cópias do sinal no domínio do tempo (c). Do trem de impulsos gerado uma das cópias (d) é extraído com um interruptor de domínio de tempo de um sinal de leitura rectangular (e). O interruptor pode ser um modulador. O resultado é um dispositivo de armazenamento do sinal óptico. A ruatempo Orage é definida pelo espaçamento de frequência entre as linhas do pente e do sinal de leitura. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig2highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> Si SBS é um efeito não linear que pode ocorrer em fibras de modo único padrão (SSMF) a baixas potências. Desse modo, o sinal interage com uma alteração da densidade óptica, que é gerado por um contador de propagação da onda de bomba. Se a onda do sinal é downshifted em frequência, uma região de ganho é formado, em que o sinal será amplificada. Se cabe-mudou o sinal será atenuado na região correspondente perda. O desvio de frequência entre o sinal da bomba e é definido pela onda acústica, o que depende das propriedades do material. A maior vantagem do SBS para a aplicação apresentada é a largura de banda estreita Δ f SBS da região de ganho. Assim, praticamente SBS forma uma largura de linha de filtro óptico estreito. A largura de banda estreita de tele ganhar região depende do comprimento e área eficaz da fibra, bem como sobre a potência da bomba usada 19. A largura total natural na metade do máximo (FWHM) largura de banda do ganho SBS em um SSMF é de cerca de 30 MHz. Nas guias de ondas especiais, tais como fibras de AllWave, e com potências elevadas de bomba, a largura de banda pode ser reduzida até 10 MHz. 20. Devido à largura de banda do filtro os diferentes exemplares são cobertas com um envelope. Portanto, o tempo máximo de armazenamento dos QLS depende inversamente da largura de banda de SBS. A largura de banda de 10 MHz que resultaria em um tempo máximo de armazenamento de 100 nanossegundos. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem ampliada.</a> Para a transmissão muito elevada taxa de bits a informação tem de ser codificado para a fase da portadora, em vez da sua amplitude, uma vez que esta oferece uma série de vantagens. Assim, contrariamente aos impulsos, os sinais nessas redes ópticas tem amplitude constante. &lt;strong&gt; A Figura 3 mostra um tal sinal modulado fase no tempo (esquerda) e no domínio da frequência (direita). Este espectro pode ser amostrado da mesma forma que a do sinal de amplitude modulada 21. De facto, o espectro da função rectangular para-e intensidade de sinais modulados em fase é filtrada, devido à transmissão, o que limita o espectro. <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50468/50468fig3.jpg" /> Coerência Figura 3. Tempo-frequência para uma modulação de fase 21. Em um sinal modulado de fase a fase da portadora é alterado através do sinal, que tem de ser transmitida. Se cada símbolo é constituído por um bit, a fase é alterado entre 0 e π, por exemplo. O lado esquerdo da figura mostra a representação no domínio do tempo resultante para tal mudança de fase binário digitadoSinal (BPSK). O sinal de domínio de frequência resultante é mostrada no lado direito. Em comparação com a Figura 1, pode ser visto que o espectro do sinal modulado fase é qualitativamente a mesma que a do sinal modulado de intensidade. Assim, os QLS pode ser aplicado da mesma maneira.

<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

Telecomunicações de hoje é baseada em pacotes ópticos que transmitem as informações em redes de fibra óptica em todo o mundo. Actualmente, o processamento dos sinais é realizado no domínio eléctrico. Armazenamento directo no domínio óptico evitaria a transferência dos pacotes para o eléctrico e de volta para o domínio óptico em cada nó de rede e, por conseguinte, aumentar a velocidade e, eventualmente, reduzir o consumo de energia de telecomunicações. No entanto, a luz consiste em fotões que se propagam à velocidade da luz no vácuo. Assim, o armazenamento de luz é um grande desafio. Existem alguns métodos para retardar a velocidade da luz, ou armazená-lo em excitações de um médium. No entanto, estes métodos não podem ser utilizados para o armazenamento de pacotes de dados ópticas utilizadas em redes de telecomunicações. Aqui, mostramos como o tempo-frequência, coerência, que é válida para todos os sinais e, por conseguinte, para os pacotes ópticos assim, pode ser explorada para construir uma memória óptica. Nós will avaliação do fundo e mostram, em pormenor e por meio de exemplos, como um pente de frequências pode ser usado para a reprodução de um pacote óptico que entra na memória. Uma dessas cópias no domínio do tempo é, em seguida, extraídas da memória por um interruptor no domínio do tempo. Iremos demonstrar este método para a intensidade, bem como para os sinais modulados em fase.

Para a medição foi utilizado um padrão de dados modulado 10110101 intensidade com uma velocidade de 1 Gbps. A linha preta na Figura 6 representa o sinal original e as linhas coloridas que representam os diferentes tempos de armazenamento alcançados com os QLS. A referência é medido sem os QLS e desactivado o interruptor na saída. Sob condições ideais tempos de armazenamento de até 100 ns são realizáveis. Os resultados para o padrão armazenado 11001101 dados de um sinal de fase modulada, nov...

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Quasi-light Storage for Optical Data Packets

O artigo descreve um procedimento para armazenar os pacotes de dados ópticos com uma modulação arbitrário, comprimento de onda, e taxa de dados. Estes pacotes são a base de telecomunicações moderno.

Armazenamento Quasi-luz para os pacotes de dados ópticos

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

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Linear Time- Invariant Systems

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10.7K visualizações.  Hochschule für Telekommunikation, Leipzig.  O artigo descreve um procedimento para armazenar os pacotes de dados ópticos com uma modulação arbitrário, comprimento de onda, e taxa de dados. Estes pacotes são a base de telecomunicações moderno. 

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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.

Construção e Teste de Pilhas da moeda de baterias de lítio

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

Engenharia

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.

Os metamateriais usando o método de fabricação Desenho de Fibra

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.

Captura óptica de nanopartículas

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.

Trazer o universo visível em Foco com 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 ...

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.

A geração de alta ordem Laguerre-Gauss feixes óticos para High-precision Interferometria

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.

Fabricação e caracterização de polímeros desordenados fibras ópticas para Transverse Anderson localização da Luz

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.

Escrevendo redes de Bragg em fibras Multicore

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.

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope de Inspeção MEMS e Caracterização

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.

Aquisição de Dados Protocolo para determinação de funções de sensibilidade embutidas

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.