Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1505
Main Title: Investigations on Ultrafast Fiber-based Optical Gates
Translated Title: Untersuchungen von Faser-basierten Schaltern für die optische Hoch-Geschwindigkeit Datenverarbeitung
Author(s): Marembert, Vincent
Advisor(s): Weber, Hans-Georg
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: In dieser Arbeit wurden zwei optische Schalter basierend auf Dispersion-verschobener Hoch-Nichtlinearer Faser (Dispersion-Shifted Highly Nonlinear Fibers) untersucht. In dem Nonlinear Optical Loop Mirror (NOLM) und in dem Kerr Schalter wird die Phase eines optischen Datenpulses durch Kreuzphasenmodulation (XPM) moduliert. XPM wird von einem zusammen mit dem Datenpuls propagierenden Steuerpuls induziert. Die Phasenänderung kann in eine Amplitudenänderung umgewandelt werden, wenn XPM in einem interferometrischen Aufbau ausgenutzt wird. Da die Geschwindigkeit des XPM-Effektes in der Grössenordnung von einigen Femtosekunden liegt, eignen sich der NOLM und der Kerr Schalter für die rein optische Hoch-Geschwindigkeit Signalverarbeitung in Optical Time Division Multiplexing (OTDM) Netzwerken. Die Phasenänderung wurde für beide Schalter gemessen, sowie das Schaltfenster, das den Verlauf des Transmittance über die Zeit darstellt. Der Einfluss von Parametern wie die Fasereigenschaften, und die Steuer- sowie Datenpuls- Eigenschaften (Wellenlängen, optische Leistungen) wurden experimentell untersucht. Den theoretischen Erwartungen entsprechend, erwies sich der NOLM als ein effektiverer Schalter im Vergleich zum Kerr Schalter, da eine gewisse phasenänderung bzw. ein gewisses Schaltfenster mit weniger Steuerpulsleistung erreicht wird mit dem NOLM als mit dem Kerr Schalter. Basierend auf diesen Untersuchungen wurden beide Schalter in OTDM Anwendungen eingesetzt. Betrieben unter gleichen Bedingungen konnten der NOLM und der Kerr Schalter ein 320 Gbit/s Datensignal auf 40 Gbit/s demultiplexen, mit einer geringen Penalty. Die NOLM wurde benutzt, um ein 640 Gbit/s Datensignal zu demultiplexen. Aufgrund seiner Anordnung, der Kerr Schalter konnte in einem Add-Drop Multiplexing (ADM) Experiment mit Datenraten bis 320 Gbit/s benutzt werden. Der NOLM und der Kerr Schalter, die in dieser Arbeit untersucht werden, basieren auf kommerziell erhältlichen optischen Komponente und eignen sich für die rein optische Hoch-Geschwindigkeit Datenverarbeitung.
This work presents investigations carried out on two optical gates based on Dispersion-Shifted Highly Nonlinear Fibers (DS-HNLFs). In the Nonlinear Optical Loop Mirror (NOLM) and in the so-called Kerr gate, based on the Kerr effect, the phase of a data pulse is modulated by a control pulse through Cross-Phase Modulation (XPM). The induced phase shift is converted into an amplitude modulation by using an interferometric setup. As nonlinear effects are extremely fast in optical fibers, the NOLM and the Kerr gate are candidates of choice for all-optical signal processing in Time-Division Multiplexing (TDM) systems. The efficiency of such an optical gate can be evaluated by measuring the phase shift induced by the control signal, or by directly measuring the so-called switching window of the gate, which represents the evolution of the transmittance of the gate over the time. Both measurements are carried out in this work, and various DS-HNLFs were used. The influence of experimental parameters such as the fibers parameters and the data and control signals properties is discussed. In accordance with theoretical expectations, the NOLM proved to work more efficiently than the Kerr gate, as with the NOLM, a lower control power is required to reach a given phase shift or a given switching windows than with the Kerr gate. Finally, both gates were used in high bit-rates TDM experiments. Operated under the same conditions, the NOLM and the Kerr gates could demultiplex a 320 Gbit/s TDM data signal to 40 Gbit/s with low penalties. The NOLM was also used to demultiplex a 640 Gbit/s signal, while the Kerr gate took advantage of its different principle of operation in an Add-Drop Multiplexing (ADM) experiment with a data rate up to 320 Gbit/s. Used in combination with DS-HNLFs, the NOLM and the Kerr gate oder the potential for high-speed optical signal processing with simple, commercially available fiber components.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-14517
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1802
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1505
Exam Date: 26-Jun-2006
Issue Date: 5-Jan-2007
Date Available: 5-Jan-2007
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Demultiplexen
Glasfaser
Nichtlinearität
Optischer Schalter
Optisches Zeitmultiplexen OTDM
Demultiplexing
Fiber Optics
Nonlinearity
Optical switch
Optical time division multiplexing OTDM
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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