close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 04752

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4752
(13)
C1
7
(51) G 02F 1/35
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СОЛИТОННЫХ ИМПУЛЬСОВ
(21) Номер заявки: а 19990856
(22) 1999.09.14
(46) 2002.12.30
(71) Заявитель: Институт
электроники
Национальной академии наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Пилипович В.А., Есман А.К., Гончаренко
И.А., Кулешов В.К., Поседько В.С. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт
электроники
Национальной академии наук Беларуси (BY)
BY 4752 C1
(57)
1. Способ регенерации оптических солитонных импульсов, заключающийся в формировании синхропоследовательности оптических солитонных импульсов S, усилении входной информационной последовательности оптических солитонных импульсов I, объединении синхропоследовательности S и усиленной информационной последовательности I, выводе регенерированных сигналов, отличающийся тем, что
объединение синхропоследовательности S и усиленной информационной последовательности I осуществляют в резонансно поглощающей среде, а параметры одиночных оптических солитонных импульсов из последовательностей S и I выбирают такими, чтобы только их суммарная энергия превышала пороговый уровень
энергии просветления резонансно поглощающей среды, причем для получения регенерированных сигналов в
виде солитонов длину участка резонансно поглощающей среды L выбирают в соответствии с формулой
ηc
,
L ≥
2 2
8π d ωg(0)Ν
где η - показатель преломления резонансно поглощающей среды,
- постоянная Планка,
с - скорость света в вакууме,
d - дипольный момент квантового перехода,
ω - несущая частота оптического солитонного импульса, совпадающая с резонансной частотой дипольного перехода,
g(0) - обратная ширина линии поглощения,
Ν-концентрация резонансных примесей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в резонансно поглощающей среде оптические солитонные
импульсы синхропоследовательности S задерживают по отношению к оптическим солитонным импульсам
усиленной информационной последовательности I на интервал времени τ, величина которого не превышает
время релаксации резонансно поглощающей среды.
(56)
Jinno M., Abe M. Electron. Letters., 1992. V. 28. - No. 14. - P. 1350-1352.
US 5477375 A, 1995.
US 5157744 A, 1992.
RU 96115406 A, 1998.
BY 4752 C1
Изобретение относится к области оптической обработки информации и может быть использовано для регенерации солитонов в оптических системах передачи и хранении информации.
Известен способ регенерации оптических солитонов [1], заключающийся в формировании синхропоследовательности солитонов S1 с длительностью τ1 на длине волны λ1, разделении ее на две одинаковые синхропоследовательности солитонов S2 и S3, встречно-направленном вводе синхропоследовательностей S2 и S3
в симметричный нелинейный петлевой интерферометр, синхронном вводе в этот же интерферометр информационной последовательности сигналов I с длительностью τ2 > τ1 на длине волны λ2 > λ1 и распространении
их в одном направлении с синхропоследовательностью солитонов S2, изменении фазы солитонов синхропоследовательности S2 в результате фазовой кросс-модуляции с солитонами I информационной последовательности, интерференционном сложении синхропоследовательностей S2 и S3 на выходе интерферометра, выводе суммарного сигнала.
Техническая задача, которую не решает данный способ, - не осуществляется регенерация солитонов на
исходной длине волны, т.е. выходной сигнал формируется на длине волны, отличной от исходной, что связано с эффектами комбинационного саморассеяния солитонов.
Известен способ регенерации оптических солитонов [2], заключающийся в формировании синхропоследовательности солитонов S1 на длине волны λ1, объединении ее в нелинейной оптической среде с информационной последовательностью солитонов I, распространяющейся на длине волны λ2, кросс-модуляции информационной последовательности I синхропоследовательностью S, изменении величины набега фазы
отдельных сигналов в информационной последовательности солитонов I в зависимости от времени их прихода (с опережением либо отставанием), спектральной фильтрации сигналов, выводе регенерированных сигналов.
Техническая задача, которую не решает данный способ, - не осуществляется регенерация солитонов в реальном масштабе времени, что обусловлено большим оптическим путем в нелинейной оптической среде, необходимым для осуществления фазовой кросс-модуляции. Кроме того, необходимость спектральной фильтрации для выделения регенерированного сигнала усложняет реализацию данного способа.
Наиболее близким по технической сущности является способ регенерации оптических солитонов [3], заключающийся в формировании синхропоследовательности солитонов S1, разделении их на две одинаковые
синхропоследовательности солитонов S2, S3, усилении входной информационной последовательности I, объединении синхропоследовательности S2 и усиленной информационной последовательности I, вводе объединенной последовательности (I + S2) в волоконно-оптический интерферометр Саньяка и вводе синхропоследовательности S3 в этот же интерферометр Саньяка навстречу объединенной последовательности (I + S2),
изменении фазы синхропоследовательности S2 в результате кросс-модуляции его синхросигналом I, интерференционном сложении синхропоследовательности солитонов S2 и S3 на выходе интерферометра Саньяка,
выводе суммарного сигнала.
Описанный способ не решает техническую задачу регенерации оптических солитонов в реальном масштабе времени, т.к. для регенерации любого солитона из последовательности I необходимо прохождение его
через достаточно длинный (5 км) интерферометр Саньяка, а для получения результата необходимо выполнить достаточно большое количество операций.
Технической задачей, которую позволяет решить предлагаемое изобретение, является увеличение быстродействия.
Поставленная техническая задача решается тем, что по известному способу регенерации солитонов, заключающемуся в формировании синхропоследовательности оптических солитонных импульсов S, усилении
входной информационной последовательности оптических солитонных импульсов I, объединении синхропоследовательности S и усиленной информационной последовательности I, выводе регенерируемых сигналов, объединяют синхропоследовательности S и усиленную информационную последовательность I в резонансно поглощающей среде, а параметры одиночных оптических солитонных импульсов из
последовательностей S и I выбирают такими, чтобы только их суммарная энергия превышала пороговый
уровень энергии просветления резонансной поглощающей среды, причем для получения регенерированных
сигналов в виде солитонов длину участка резонансной поглощающей среды L выбирают в соответствии с
формулой
ηc
,
L≥ 2 2
8π d ωg(0)N
где η - показатель преломления резонансно-поглощающей среды,
ž - постоянная Планка,
d - дипольный момент квантового перехода,
ω - несущая частота оптического солитонного импульса, совпадающая с резонансной частотой дипольного перехода,
g(0) - обратная ширина линии поглощения,
2
BY 4752 C1
N- концентрация резонансных примесей.
Для эффективного решения поставленной технической задачи в резонансно поглощающей среде оптические солитонные импульсы синхропоследовательности S задерживают по отношению к оптическим солитонным импульсам усиленной информационной последовательности I на интервал времени τ, величина которого не превышает время релаксации резонансно поглощающей среды.
Увеличение быстродействия в предлагаемом способе достигается за счет существенного, на несколько
порядков, сокращения оптического пути, необходимого для реализации процесса регенерации солитонов,
причем длина участка резонансной поглощающей среды L, в которой происходит регенерация, может быть
сокращена до единиц сантиметров.
Сущность способа заключается в том, что формируют синхропоследовательности оптических солитонных импульсов S, усиливают входную информационную последовательность оптических солитонных импульсов I, объединяют синхропоследовательности S и усиленную информационную последовательность I в
резонансно поглощающей среде, а параметры одиночных оптических солитонных импульсов из последовательностей S и I выбирают такими, чтобы только их суммарная энергия превышала пороговый уровень энергии просветления резонансной поглощающей среды, причем для получения регенерированных сигналов в
виде солитонов длину участка резонансной поглощающей среды L выбирают в соответствии с формулой
ηc
,
L≥ 2 2
8π d ωg(0)N
где η - показатель преломления резонансно-поглощающей среды,
ž - постоянная Планка,
d- дипольный момент квантового перехода,
ω - несущая частота оптического солитонного импульса, совпадающая с резонансной частотой дипольного перехода,
g(0) - обратная ширина линии поглощения,
N - концентрация резонансных примесей.
В этом случае, при временном джиттере информационной последовательности оптических солитонных
импульсов I, не превышающем времени релаксации резонансно поглощающей среды, а также отставании
оптических солитонных импульсов синхропоследовательности S от информационных, просветление резонансно поглощающей среды происходит в момент прихода оптического солитонного импульса из синхропоследовательности S и регенерированный солитон восстанавливает свое временное положение. В случае
отсутствия текущего информационного оптического солитонного импульса из последовательности I соответствующий оптический солитонный импульс синхропоследовательности не просветляет резонансно поглощающую среду, а его энергия рассеивается в указанной среде до прихода следующего Si+l импульса из
синхропоследовательности S.
Сущность изобретения поясняется на фиг., на которой приведена блок-схема устройства, реализующего
предлагаемый способ, где 1 - генератор синхропоследовательности оптических солитонных импульсов, 2 волоконно-оптический объединитель, 3 - оптический усилитель, 4 - волокно с резонансно поглощающей
средой, 5 - волоконный вход накачки, 6 - выход устройства.
В конкретном исполнении генератор синхропоследовательности оптических солитонных импульсов 1 волоконный лазер с пассивной синхронизацией мод, как например в [4], волоконно-оптический объединитель 2 - два оптических волокна, имеющих оптический контакт как в [5], оптический усилитель 3 - эрбиевый
волоконный усилитель в стандартном исполнении, например [6]. Волокно с резонансно поглощающей средой 4 - эрбиевый усилитель, в котором длина активного участка, легированного ионами эрбия, выбирается в
соответствии с выражением (1) и для типичного эрбиевого усилителя с N = 1000 ppm составляет L ≥ 4,5 см;
волоконный вход накачки 5 - в описываемом варианте исполнения - вход накачки эрбиевого усилителя,
представляющего конкретное исполнение волокна 4 с резонанснопоглощающей средой.
Работает устройство следующим образом: полученный в генераторе синхропоследовательности оптических солитонных импульсов 1 оптический сигнал S³ приходит на вход волоконно-оптического объединителя
2 одновременно или с задержкой на интервал времени τ по отношению к информационному оптических солитонному импульсу Ii, поступившему на информационный вход волоконно-оптического объединителя 2 через оптический усилитель 3. Интервал времени τ определяется величиной джиттера в используемой системе
обработки информации.
При τ, меньшем времени релаксации используемой резонансно поглощающей среды, т.е. при τ ≤ 0,1 пс
для эрбиевого волокна при нормальной температуре окружающей среды, резонансно поглощающая среда
волокна 4 просветляется при достижении входной энергии порогового уровня. Этот пороговый уровень достигается при появлении оптического солитонного импульса Si синхропоследовательности при условии, что
энергия оптического солитонного импульса Ii информационной последовательности обеспечивает предварительную накачку резонанснопоглощающей среды. В результате просветления в резонансно поглощающей
3
BY 4752 C1
среде формируется выходной оптический солитон. Восстановивший свое временное положение, энергетические характеристики и форму солитон информационной последовательности поступает на выход 6 устройства. Длина активного участка волокна с резонансно поглощающей средой 4 выбирается в соответствии с выражением (1), что обеспечивает такой режим работы. При отсутствии оптического солитонного импульса Ii в
информационной последовательности I оптический солитонный импульс Si синхропоследовательности только предварительно накачивает резонансно поглощающую среду в волокне 4, не просветляя ее из-за недостатка энергии. Поскольку тактовая частота следования солитонов в последовательности больше времени релаксации резонансно поглощающей среды, до прихода следующего информационного оптического
солитонного импульса Ii+l, запасенная в среде энергия рассеивается за счет релаксационных процессов, и выходной оптический солитон не формируется. Для согласования энергетических характеристик солитонов,
получающихся на выходе волокна, с резонансно поглощающей средой 4, и солитонов, распространяющихся далее в пассивном волокне, расположенном после выхода устройства 6, на волоконный вход
накачки 5 все время подается излучение с уровнем мощности, реализующим указанное выше согласование,
как в [7], при этом коэффициент усиления активной поглощающей среды существенно меньше 1.
Источники информации:
1. Щербаков А.С., Андреева Е.И., Тарасов И.С., Королева Ю.В. Особенности распространения последовательностей пикосекундных солитонов в одномодовом волокне // Известия Академии наук. Сер. физическая, 1995. Т. 59. - № 12. - С. 108-113.
2. Widdowson Т., Malyan D.I., Ellis A.D., Smith K., Blow K.I. Soliton shepherding: All-optical active soliton
control over global distances // Electron. Lett., 1994. V. 30. - № 12. - Р. 990-991.
3. Jinno М., Abe М. All-optical regeneration based on nonlinear fibre Sagnac interferometer // Electron. Lett.,
1992. V. 28. - № 14. - Р. 1350-1352.
4. Collings D.C., Bergman K., Knox W.H. Stable multigahertz pulse-train formation in inshort-cavity passivily
harmonic mode-locked erbium / ytterbium fiber laser // Opt. Lett., 1998. - V. 23. - № 2. - Р. 123-125.
5. Булышев А.Г., Кузнецов А.К., Охотников О.Г., Царев В.А. // Волоконная оптика. Труды ИОФАН. Т. 23
/ Под ред. Е.М. Дианова. - М.: Наука, 1990. - С. 159.
6. Grudinin A.B., Khrushchev I.Yu., Korobkin D.V. Amplification of femtosecond optical pulses in erbiumdoped fibres // Sov. Lightwave Commun. 1991. V. l. - № 1. - Р. 45-52.
7. Маймистов А.И., Башаров А.М. Самоиндуцированная прозрачность в волоконном световоде, содержащем резонансные примеси // Известия Академии наук, сер. физическая, 1998. - Т. 62. - № 2. - С. 354-361.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
192 Кб
Теги
04752, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа