Untersuchung von Verfahren zur Speicherung optischer Datenpakete

• Applicant: Professor Dr. Thomas Schneider
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2008 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 105225440

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Das Ziel des Projekts war die Untersuchung und Verbesserung eines neuen Verfahrens zur Speicherung optischer Datenpakete. Dabei war das wichtigste Ziel dieses Quasi‐Lichtspeicherung (QLS) genannte Verfahren auf die Eignung für unterschiedliche Anwendungsfelder hin zu untersuchen. Dazu mussten die den gespeicherten Paketen zugefügten Verzerrungen verringert werden, die maximale mit der QLS mögliche Speicherzeit musste erhöht und es musste gezeigt werden, dass ein auf der QLS basierender Speicher keine großen Abmessungen benötigt. Alle diese Ziele wurden im Rahmen des Projekts erfüllt und einige sogar übertroffen. Die Speicherung optischer, phasenmodulierter Datenpakete wurde z.B. von den Editoren von Nature Photonics erneut zum Research Highlight (10/2012) bestimmt. Damit wurden die mit der QLS erzielten Ergebnisse innerhalb von 3 Jahren bereits zum zweiten Mal als Research Highlight definiert. Zur Verringerung der Verzerrungen wurden Verfahren zur Frequenzkammerzeugung untersucht. Wie gezeigt werden konnte, eignen sich im Prinzip alle untersuchten Verfahren. Als besonders vorteilhaft erwies sich jedoch der Einsatz von Intensitätsmodulatoren, da diese zwei freie Parameter zur Steuerung des Kamms aufweisen. Diese Ergebnisse wurden auf die Erzeugung idealer sinc‐förmiger Pulssequenzen übertragen, die wir inzwischen zusammen mit der EPFL in Lausanne untersuchen. Als besonders bequem im Rahmen des Projekts stellte sich hingegen der Einsatz eines arbitrary waveform generators (AWG) heraus. Frequenzkämme die auf dieser Methode beruhen konnten die Verzerrungen ausreichend verringern. Zur Erhöhung der Speicherzeit wurden zwei Methoden untersucht; die Verringerung der SBS Bandbreite und der Aufbau des Systems in einer Schleife. Beide Methoden führten zu sehr guten Ergebnissen. Mit drei unterschiedlichen Methoden konnte die SBS‐Bandbreite um eine Größenordnung verringert werden. Dadurch wurde die Speicherzeit der QLS um 60% vergrößert. Durch den Aufbau in einer Schleife konnte die Speicherzeit um fast 1000% vergrößert werden. Neben der QLS hängt auch die SBS‐basierte optische Spektroskopie von der Bandbreite der SBS ab. Wir konnten daher mit den im Projekt erzielten Ergebnissen zeigen, dass sich auch die Auflösung solcher Spektrometer weiter vergrößern lässt. Dieses Gebiet untersuchen wir inzwischen zusammen mit der Bar Ilan und der Tel Aviv University. Zusammen mit dem Max Planck Institut für die Physik des Lichts in Erlangen konnten wir im Rahmen des Projekts zeigen, dass sich die Idee der QLS auch integrieren lässt. Zusammen mit der TU‐Berlin haben wir einen solchen auf der Basis der SOI‐Technologie basierenden Chip aufbauen lassen und wollen diesen nun näher untersuchen. Wie sich zeigte, kann man dasselbe Prinzip auch für optische Dispersionskompensationen und optische Mikrowellenfilter nutzen. Beides untersuchen wir zusammen mit der Bar Ilan University, sowie der TU‐Berlin und der TU‐Dresden.

Publications

• A widely tunable optical delay generator, Optics Letters 35, 3592 – 3594 (2010)
  K. Jamshidi, A. Wiatrek, C. Bersch, G. Onishchukov, G. Leuchs and T. Schneider
  
• Quasi-Light Storage: A Method for the Tunable Storage of Optical Packets With a Potential Delay-Bandwidth Product of Several Thousand Bits, Technol., 28, pp. 2586 – 2592, (2010)
  Thomas Schneider, K. Jamshidi, S. Preußler, J. Lightw
  
• Brillouin scattering gain bandwidth reduction down to 3.4MHz, Opt. Express 19, 8565-8570 (2011)
  S. Preußler, A. Wiatrek, K. Jamshidi, and T. Schneider
  
• Ultra-High Resolution Spectroscopy Based on the Bandwidth Reduction of Stimulated Brillouin Scattering, Photonics Technology Letters, IEEE 23, no.16, pp.1118-1120, Aug.15, 2011
  S. Preußler, A. Wiatrek, K. Jamshidi, and T. Schneider
  
• All Optical Tunable Storage of Phase-Shift-Keyed Data Packets. Opt. Express 20, 18224–18229 (2012)
  S. Preußler and T. Schneider
  
• Frequency Domain Aperture for the Gain Bandwidth Reduction of Stimulated Brillouin Scattering, Opt. Letters 37, 930-932 (2012)
  A. Wiatrek, S. Preußler, K. Jamshidi and T. Schneider