Hidenori Noguchi, Kohei Uosaki, Nanolayer tadqiqotida, 2017 yil
Download 325.59 Kb.
|
kusr ishi Salohiddin
* Eslatma: Nonlineerlik to'g'ridan-to'g'ri moddiy javobdan emas, balki qurilmaning ishlashi bilan yaratiladi. Kuzatuv maqsadlarida foydalanish mumkin bo'lgan chiziqli bo'lmagan optik hodisalarning bir nechta turli jihatlari mavjud. Ehtimol, eng keng tarqalgan foydalanish optik darajani aniqlash yoki bit amplitudasini aniqlashdir . Ushbu g'oya, bir lahzali optik signal quvvati chegaradan yuqori bo'lganda monitor chiqishi hosil bo'lishi va signal kuchi chegaradan past bo'lsa, chiqish bo'lmasligi uchun quvvat chegarasini o'rnatishdir. Ushbu usul optikaning bir shakli hisoblanadiBu usul optik demodulyatsiyava u ko'pincha optik regeneratsiya texnikasida qo'llaniladi. Monitoring maqsadlari uchun, odatda, maqsad past tezlikda, signal sifatiga bog'liq bo'lgan chiqishdir. Misol uchun, chegarani aniqlash chiqishi tomonidan ishlab chiqarilgan o'rtacha quvvat signaldagi belgi bitlari soniga bog'liq bo'lishi mumkin. Agar signal buzilgan bo'lsa, kamroq bitlar chegaradan o'tadi va monitor chiqishi kamayadi. Amalda keskin chegara yaratish qiyin. Shunga qaramay, kirish cho'qqisi quvvatida chiziqli bo'lmagan chiqish odatda sifat ko'rsatkichini ta'minlash uchun etarli: kattaroq 1 bitdan kattaroq chiqish. Bunday monitorlar dispersiya yoki buzilishning turli shakllarining ta'sirini, shu jumladan guruh tezligi dispersiyasini, qutblanish rejimini aniqlash uchun yuqori samarali bo'lishi mumkin.dispersiya va o'z-o'zini fazali modulyatsiya. Ushbu usullar shovqin o'zgarishiga faqat zaif javob beradi. Biroq, ko'pincha, agar OSNR yomonlashganda umumiy signal quvvati doimiy bo'lsa, optik signal-shovqin nisbati (OSNR) o'zgarishini aniqlash mumkin . Shovqin kuchining oshishi signal kuchining pasayishiga olib keladi (kanaldagi bir xil umumiy optik quvvat uchun). Ushbu chegara monitorlari signal kuchining bunday o'zgarishlariga juda sezgir bo'lishi mumkin, ayniqsa standart chiziqli detektorda (masalan, fotodiod) o'lchangan o'rtacha quvvatga ishora qilsa. Aslida, ushbu texnikaning aksariyati o'rtacha quvvatdagi o'zgarishlarga sezgir bo'lganligi sababli, odatda bunday havola talab qilinadi. Optik chegara signal regeneratorining muhim elementi bo'lganligi sababli , chegara monitorlari optik regenerator texnologiyalari bilan foydalanish uchun tekshirilgan. Optik regeneratsiyaning istiqbolli usullaridan biri buzilgan signaldagi ma'lumotlarni yangi uzluksiz to'lqin (CW) zond maydoniga o'tkazish uchun o'zaro faoliyat modulatsiyadan (XPM) foydalanishdir. XPM ning intensivligiga bog'liqligi sababli, zond maydoni faqat yaxshi shakllangan belgi yoki 1-bit mavjud bo'lganda kuchli chastota siljishiga uchraydi. Ushbu signalni optik filtrlash orqali bu chastota siljishlari amplitudali modulyatsiyaga aylantiriladi . Bo'shliqlar yoki 0-bitlardagi shovqin filtr tomonidan rad etiladi. Tarmoqli filtrdan foydalanish, katta chastotali siljishlar ham rad etilishi mumkin, natijada belgilarda shovqin ham kamayadi. Ushbu turdagi regenerator 11.1 (a)-rasmda ko'rsatilgan . Xuddi shunday konfiguratsiya o'z-o'zidan fazali modulyatsiya uchun ishlatiladi, faqat prob signali olib tashlanadi. Shovqin rad etilganligi sababli, qayta tiklangan signal va kirish signali o'rtasidagi quvvat farqi signal sifatiga bog'liq. Amalda, signal sifatining o'zgarishiga sezgirlik katta bo'lmasligi mumkin, chunki signalning o'zi bu o'lchov bo'yicha katta fon hisoblanadi. Filtrni spektrning boshqa qismlariga ko'chirish orqali esa, yuqori sezuvchanlikka erishish mumkin. 11.1(b)-rasmTurli joylarni tekshirish orqali filtr o'rni OSNR sezgirligi uchun optimallashtirilgan misolni ko'rsatadi. Bunday holda, SOAdagi XPM ishlatiladi . Javob, ammo, daromadning to'yinganligi mavjudligi bilan murakkabva to'rt to'lqinli aralashtirish. Filtrni optimal joylashtirish uchun ham , SOA tomonidan ishlab chiqarilgan ASE shovqini monitoring signali diapazonini taxminan 2 faktor bilan cheklaydi. Filtrni optimal joylashtirishdan foydalanish uchun 11.1 (a)-rasmdagi kran va o'z-o'zidan . -fazali modulyatsiya. 11.1 -rasmdagi kuzatuv signalining dispersiyaga bog'liqligi taxminan kattalik tartibida o'zgaradi. Barcha holatlarda SOA ga kirish signali kuchi va SOA nasos quvvati doimiy bo'lib qoldi. kran kerak bo'ladi . filtrdan oldinga ko'chiriladi va P2 kraniga qo'shimcha monitoring filtri qo'shilishi kerak. XPM odatda tolaning tarqalishidan kelib chiqadigan signal buzilishlariga ko'proq ta'sir qiladi Toʻliq oʻlchamdagi rasmni yuklab olish uchun tizimga kiring 11.1-rasm . (a) 2-R optik regenerator bilan birlashtirilgan chiziqli bo'lmagan chegaraga asoslangan umumiy monitor. Monitoring signali - bu P2 da o'lchanadigan o'rtacha quvvatning P1 kranidagi kirish quvvati bilan normallashtirilgan nisbati. O'zgaruvchan optik attenuator doimiy kirish quvvatini saqlash uchun ishlatilishi mumkin. (b) SOAda XPM tomonidan yaratilgan 40-Gb/s NRZ-OOK signalining optik spektri va chiqish filtrini turli toʻlqin uzunliklariga koʻchirish orqali olingan OSNR monitoringi sezgirligi. 33 Mualliflik huquqi © 2005 IEEE . Amplituda darajasini aniqlashning shunga o'xshash usullari yuqori chiziqli bo'lmagan tolalar yordamida amalga oshirildi. RZ-DPSK kabi RZ fazali modulyatsiyalangan signallar bo'lsa, RZ impuls poezdi modulyatsiya qilinmaydi va shuning uchun ma'lumotlar signali chiziqli bo'lmagan muhitda XPM dan keyin zond signali spektrida ko'rinmaydi. Ushbu effekt yuqori chiziqli bo'lmagan tolalar yordamida deyarli fonsiz monitoringni ta'minlashi ko'rsatilgan. 37 11.2 (a) -rasmda ma'lumotlar signalidagi xromatik dispersiyaning turli miqdoriga qarab eksperimental o'rnatish va turli XPM-induktsiyali zond spektrlari ko'rsatilgan. Zond tashuvchisi va induktsiya qilingan RZ soat ohangi o'rtasidagi spektral minimumni kuzatish orqali, 11.2 (b)-rasmda ko'rsatilganidek , katta monitoring signali o'zgarishi (16 dB gacha) hosil bo'ladi . Toʻliq oʻlchamdagi rasmni yuklab olish uchun tizimga kiring 11.2-rasm . Yuqori chiziqli bo'lmagan tolada XPM yordamida 40 Gb/s RZ-DPSK signallarida xromatik dispersiya monitoringi. (a) O'rnatish va kontseptsiya: CW probining XPM tomonidan qo'zg'atilgan spektrida RZ impuls poezdidan faqat soat ohanglari kuzatiladi, ammo xromatik dispersiya deyarli fonsiz monitoring uchun boshqa to'lqin uzunliklarida signal yaratuvchi quvvatni buzadi. (b) Har xil signal kiritish quvvatlari uchun zond to'lqin uzunligidan 25 gigagertsli chastotada signal o'zgarishini kuzatish. 37 Mualliflik huquqi © 2008 IEEE . Optik darajani aniqlashning yana bir yondashuvi bit amplitudalarini tekshirish uchun o'zgaruvchan chegarali optik mantiqiy eshiklardan foydalanishdir. Optoelektronikaga asoslangan OPMda keng tarqalgan usul signalning Q-omilini o'zgaruvchan chegara qabul qilgich yordamida o'lchashdir. Yoqish-o'chirish (OOK) signali uchun Q omili - bu ko'zning ochilishi belgilar va bo'shliqlardagi shovqinning standart og'ishlari yig'indisiga bo'linadi. 1, 2 Q-omilni olishning eng ishonchli usullaridan biri qabul qiluvchining qaror darajasini o'zgartirish orqali ko'zning ochilishini skanerlashdir. Ushbu usul optik mantiqiy eshiklar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Biroq, ko'pincha, chiziqli bo'lmagan jarayon uchun chegara etarlicha keskin emas. Yaqinda lazerli in'ektsiya blokirovkasiga asoslangan mantiq ikki qavatli bit xato detektorini amalga oshirish uchun ishlatilgan.46 Injection qulflash lazerning chiqish signali kichik AOK qilingan nazorat signalining amplitudasiga qarab yangi to'lqin uzunligiga o'tishi bilan keskin o'tishni ta'minlashi mumkin . Bunday holda, kiruvchi optik ma'lumotlardagi eshiklarga yuqori va past chegara qo'llaniladi va XOR operatsiyasi bitlar o'tish hududiga tushganda xatolarga olib kelishini aniqlaydi. Afsuski, in'ektsiyani blokirovka qilish jarayonining tezligi bo'shliq dinamikasi bilan cheklangan, shuning uchun 40 Gb / s dan ortiq operatsiyalarga erishish qiyin bo'lishi mumkin. Signalni kuzatishning boshqa usullari signal sifatiga bog'liq bo'lgan xususiyatlarni ta'kidlaydigan signalni o'zgartirishni o'z ichiga oladi. Masalan, XPM keng polosali quvvat spektrini yaratish uchun ishlatilgan. 38 Ushbu yondashuvdan foydalanib, radiochastota (RF) spektral monitoring usullari 39, 40 juda yuqori chastotali signallarga qo'llanilishi mumkin. Yaqinda fotonik chip qurilmasi yordamida 640 gigagertsdan ortiq quvvat spektrlari yaratildi. 40 11.3(a)-rasm 320 Gb/s OOK signalining intensivlik quvvati spektrida soat ohangi darajasini aniqlash orqali olingan ikkita monitoring signalini ko'rsatadi. Intensivlik avtokorrelyatsiyasini nochiziqli aniqlash yordamida ham olish mumkin, so'ngra monitoring signali to'g'ridan-to'g'ri avtokorrelyatsiya 30 dan yoki avtokorrelyatsiyaning Furye transformatsiyasi natijasida olingan quvvat spektridan olinishi mumkin. Tolalardagi to'rt to'lqinli aralashtirish orqali optik parametrik kuchaytirish fazaga bog'liq daromadni ta'minlashi yaxshi ma'lum. Boshqa yangi texnikada bu jarayon fazali modulyatsiyalangan signalda fazaviy shovqinni kuchaytirish va shovqinni aniqlash uchun modulyatsiyalangan signalni bekor qilish uchun ishlatilgan . 45 Toʻliq oʻlchamdagi rasmni yuklab olish uchun tizimga kiring 11.3-rasm . (a) 640 gigagertsli intensivlikdagi quvvat spektri tolada o'zaro fazali modulyatsiya yordamida ishlab chiqariladi. (b) xromatik dispersiya va (c) 320 Gb/s signalning intensivlik quvvat spektrida soat ohangini aniqlash orqali hosil qilingan qutblanish rejimi dispersiyasi monitoringi signallari. 40 Macmillan Publishers Ltd. ruxsati, Nature Photonics © 2009. Signalning past tezlikda ifodalanishini yaratish uchun chiziqli bo'lmagan aniqlash yordamida optik namuna olish ham amalga oshirilishi mumkin. 6, 7 Ushbu usullar elektron namuna olish texnikasi yordamida erishib bo'lmaydigan juda yuqori tezlikdagi signallarning modulyatsiya to'lqin shakllarini olish uchun juda samarali bo'lishi mumkin. Yaqinda optik namuna olish chiziqli optik texnika yordamida amalga oshirilgan bo'lsa-da, odatda chiziqli bo'lmagan usullar qisqa tutashuv bilan aniqlanadigan eshikni olish uchun ishlatiladi.Yaqinda optik namuna olish chiziqli optik texnika yordamida amalga oshirilgan bo'lsa-da, odatda qisqa optik impuls. Qisqa impulslar past tezlikda takrorlanish tezligiga ega bo'lishi mumkin, shuning uchun namunalarni an'anaviy (past tezlikda, arzon narxlardagi) opto-elektronika bilan aniqlash mumkin. Olingan namunalardan optik to'lqin shakli qayta tiklanishi mumkin. Qisqa impulsli optik namuna olish manbai talab qilinganligi sababli, bu usullar OPM ilovalarida foydalanish uchun odatda juda qimmatga tushadi. Yuqorida aytib o'tilganidek, optik namuna olish bilan ta'minlangan keng tarmoqli kengligi ko'pincha aloqa signallarini kuzatish uchun talab qilinmaydi. Biroq, bunday usullar sinov va o'lchov dasturlarida juda samarali bo'lishi mumkin. To'liq bobni o'qingPDF ko'rishKitob yuklab olish Fizika va asosiy nazariya M. Kuvata-Gonokami , keng qamrovli yarimo'tkazgich fanlari va texnologiyasi , 2011 yil 2.07.3.1 Kirish Chiziqli bo'lmagan optik hodisalarning har xil turlari orasida yorug'lik to'lqinlarini ultrafast fotonik uchun faol boshqarish uchun sinishi indeksining foto-induktsiyali modifikatsiyasi e'tiborni tortdi . Xususan, yarimo'tkazgichli materiallar chiziqli bo'lmagan optik qurilmalarni ishlab chiqishda markaziy rol o'ynaydi . Chiziqli bo'lmagan optik effektlarning asosiy kelib chiqishi yarimo'tkazgichlarning dielektrik funktsiyalarini foto-generatsiyalangan elektronlar va teshiklar ishtirokida o'zgartirishdir. Ko'p ish ultrafast optik kommutatsiya chiziqli bo'lmagan javoblarni amalga oshirishga bag'ishlangan .Kam nasos quvvatida ishlaydiganKengaytirilgan optikani olish uchun eksitonik rezonansdan foydalanish tabiiydir Qo'zg'alish - kristalldagi atomlarning elektron qo'zg'alishining izchil superpozitsiyasi . U, xususan , kogerent hajmning kvadrat ildiziga mutanosib bo'lgan katta o'tish dipol momenti sifatida o'zini namoyon qiladi . Kengaytirilgan o'tish dipol momenti nisbatan kichik kogerent hajmga ega bo'lgan kristallarda eksitonlarning tez radiatsiyaviy parchalanishiga olib keladi ( Hanamura, 1988a ). Mikrokristallarda uchinchi darajali chiziqli bo'lmagan sezuvchanlik buzilishlarni davolashda hajmning proportsional kuchayishini ko'rsatadi ( Hanamura, 1988b). Ommaviy tizimda kuchaytirilgan dipol momentga ega bo'lgan bunday ikki darajali atomga o'xshash rasm muvaffaqiyatsizlikka uchraydi va chiziqli bo'lmagan optik javobning hajmini oshirish yo'qoladi ( Ishihara va cho, 1996 ). Keyin eksitonlar bozonik modeli tabiiy bo'ladi. Bunday sxemada bizga eksitonlarning chiziqli bo'lmagan optik javoblarini tavsiflash uchun mikroskopik model kerak. O'ziga xosligi shundaki, atom va eksiton o'rtasidagi analogiya chiziqli optikada faqat fotonning yutilishi tizimni asosiy holatdan |1 g > yuqori holatga |1> qo'zg'atganda yaxshi ishlaydi. Chiziqli bo'lmagan optikada tizim ushbu 1 g > → |1> o'tishga mos keladigan bir xil energiyaning bir nechta fotonlari bilan o'zaro ta'sir qiladi . Atom tizimida bu fotonlar asosiy holatdagi populyatsiyaga ta'sir qiladi va shuning uchun optik yutilishning to'yinganligiga olib keladi. . Kristalda fotonlar zichligi oshishi ko'proq qo'zg'alishlarni hosil qiladi, ya'ni kristall ikki yoki undan ortiq qo'zg'alish holatlari holatiga aylanadi, bu tizimni endi ikki darajali model nuqtai nazaridan tasvirlab bo'lmaydi. Biroq, ishlab chiqarilgan eksitonlar bir xil bo'lsa, vaziyatni davolash qiyin emas. Bunday holda, eksiton elektron va teshikdan tashkil topgan butun spinli kompozit zarra ekanligini esga olish mumkin va shuning uchun uni bozonga o'xshash kvazizarra sifatida ko'rish mumkin . Harmonik eksitonlar ansambli harmonik osilatorga o'xshash optik nonlineerlikka bo'ysunmaydi ; boshqacha aytganda, 1> → |1 g > o'tish bilan bog'liq chiziqli bo'lmagan optik javob 1> → |2> va boshqalar bilan bog'liq bo'lgan bilan kompensatsiya qilinadi ( Ishihara va cho, 1990 ). Shunday qilib, biz juda kutilmagan xulosaga kelamiz: eksitonik tizimda optik nochiziqlik bo'lishi mumkin emas, garchi uchinchi tartibli optik nochiziqlik eksitonik rezonansda kuchli kuchayishi yaxshi ma'lum bo'lsa ham. Agar eksitonlar kompozit zarralar ekanligini hisobga olsak, bunday qarama-qarshilikni hal qilish mumkin, ya'ni har bir eksiton elektron va teshikning bog'langan juftligidir. Shunday qilib, qo'zg'alishlar orasidagi bo'linish Bor radiusi bilan solishtirganda etarlicha uzoq bo'lsa, ular asosan garmonik harakat qiladilar. Cheklangan qo'zg'alish zichligida, qo'zg'atuvchi tarkibiy qismlarning fermionik xususiyati ikki tanali qo'zg'alish-qo'zg'alish o'zaro ta'sirida namoyon bo'lib, optik nochiziqlikni keltirib chiqaradi. Bunday yondashuv zaif o'zaro ta'sir qiluvchi bozon yordamida eksitonik rezonansda chiziqli bo'lmagan optik effektlarni tasvirlash imkonini beradi.(WIB) optik nochiziqlik modeli. Ushbu modelda eksiton-eksiton o'zaro ta'siri anharmoniyani keltirib chiqaradi va chiziqli bo'lmagan optik javobda o'zini namoyon qiladi va shuning uchun nochiziqli-optik tajribada aniqlanishi mumkin. Biroq, haqiqiy eksperimental sharoitlarda izchil ta'sirlar ko'pincha uyg'un bo'lmagan ta'sirlar va bir hil bo'lmagan kengayish bilan aralashtiriladi, bu esa qo'zg'alish anharmoniyasining turli mexanizmlarini identifikatsiya qilish, ajratish va miqdoriy baholashga to'sqinlik qilishi mumkin. Download 325.59 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|