Retardo de impulsos ópticos, controlado ópticamente y libre de distorsiones.

procedimiento para el retardo de señales ópticas que se propagan como impulsos en una guía de ondas (2) endirección de avance,

de manera que en una primera etapa, se acopla una primera radiación de bombeo (3) contra ladirección de propagación en la guía de ondas (2), que provoca la dispersión Brillouin estimulada ("SBS"), en el rangode longitud de onda de los impulsos y, de esta manera, provoca un comportamiento de transmisión en la guía deondas que resulta en un retardo del impulso,

caracterizado porque, en una etapa siguiente, mediante acoplamiento en una segunda radiación de bombeo (8), quees ajustada en su característica y acoplada en sentido contrario a la dirección de propagación del impulsomodificado por la primera radiación de bombeo (3) en la guía de ondas (7), produce un comportamiento detransmisión en la guía de ondas (7) en sentido contrario, es decir, inverso en amplitud y fase con respecto a laprimera etapa, de manera que, como sucesión de ambas etapas, se produce un comportamiento globalmente linealdel sistema conjunto que conduce a un retardo de un impulso óptico.

Retardo de impulsos opticos, controlado opticamente y libre de distorsiones

La invencion se refiere a un procedimiento para el retardo de serales opticas, que se propagan como impulsos en una guia de ondas en una direccion de avance, de manera que en direccion opuesta se acopla una primera radiacion de bombeo en la guia de ondas que provoca una dispersion estimulada de Brillouin (SBS) en el rango de longitudes de onda de los impulsos. La invencion se refiere tambien a un sistema para la implementacion del procedimiento.

La influencia seleccionada en la velocidad de propagacion de impulsos opticos abre un amplio campo para utilizaciones en el sector de las redes de comunicacion optica, proceso de datos, optica no lineal, y sistemas opticos de medicion. En este sentido, la realizacion de almacenamiento intermedio optico ajustable es un importante progreso para conseguir una red implementada por completo con componentes opticos. No obstante, el

almacenamiento tiene lugar hasta el momento, de manera predominante, mediante componentes electricos y siempre con conversion optoelectrica-optica. Esta complicacion adicional no solamente limita las velocidades de datos maximas de este tipo de redes, sino que aumenta el consumo adicional de energia, por lo que aumenta, asimismo, la proporcion de C02 de la tecnologia de informacion y comunicacion.

Un avance en el sentido de almacenamiento, es el retardo de impulsos opticos para el que existen varios procedimientos. Por una parte, estos procedimientos se refieren al tiempo de duracion de una seral en una guia de ondas o resonador y, por otra, a la generacion de una intensa dispersion. El primer procedimiento posibilita solamente tiempos fijos de retardo, que corresponden a un multiplo de la duracion del impulso, mientras que el tiempo de retardo puede ser variado de manera continua en el segundo procedimiento estando, no obstante,

relacionado siempre con una distorsion del impulso. Un procedimiento simple para la generacion de una dispersion artificial intensa es la Dispersion de Brillouin ("SBS") estimulada que, al contrario que en otros sistemas, se basa en una dispersion Raman o transparencia electromagnetica inducida, presentando una ventaja determinante: por una parte, se requieren solamente unos pocos mW en la potencia de bombeo para conseguir largos tiempos de retardo. Por otra, la SBS funciona en toda la gama de transparencia de todas las fibras opticas y posibilita de este modo la utilizacion de equipos opticos estandar de las redes actuales TK y redes de datos. Ademas, la amplitud de la banda de retardo del SBS, es ajustable de modo flexible en amplias zonas. Tal como en todos los sistemas basados en la dispersion, el retardo se relaciona, no obstante, en todos los casos, con una distorsion de los impulsos, que se traduce ante todo en una ampliacion de los impulsos. En este caso, las exigencias de calidad de las correspondientes utilizaciones limitan la ampliacion temporal de impulsos y por esta razon, tambien el tiempo de retardo. La propia ampliacion tiene dos causas: por una parte, el comportamiento de paso banda del sistema SBS conduce a una limitacion espectral del impulso, y por otra, la fase del impulso es fuertemente distorsionada, ante todo en el borde espectral por falta de linealidad.

Los sistemas utilizados hasta el momento para evitar la ampliacion del impulso para retardos de tiempo elevados, se refieren ante todo a una adecuacion especial del espectro de retardo. En este caso, el retardo de tiempo es, en si mismo, proporcional a la potencia de bombeo, e inversamente proporcional a la amplitud de banda del retardo. Las potencias de bombeo mas elevadas pueden compensar solamente de forma limitada, el aumento de la amplitud de banda de retardo, puesto que los efectos de saturacion en un sistema SBS limitan el tiempo de retardo maximo. Se 45 puede conseguir ayuda por una disposicion en cascada de varios sistemas. Asi, por ejemplo, se ha conseguido con ayuda de un sistema de cuatro etapas, un retardo de 3, 8 Bit. No obstante, se arade tambien una pequera dispersion de impulso de etapa a etapa, lo que en dicho caso condujo a una ampliacion de hasta 2, 55 veces el impulso de entrada. Asimismo, una adecuacion especial del espectro de retardo conduce finalmente, como maximo, a una optimizacion del sistema correspondiente, de manera que la ampliacion del impulso no puede ser evitada 50 tampoco en este caso de modo completo. En el articulo de A. Wiatrek y otros, "Zero-broadening measurament in Brillouin based slow-light delays", 0ptics Express, Vol. 17, No. 2, S. 797 - 802, Enero 2009, se da a conocer que es posible, en un sistema no lineal, retardar un impulso sin ampliarlo temporalmente. Este retardo conduce, no obstante, a una distorsion de la forma del

impulso. Para impulsos individuales, por ejemplo, en utilizacion para tecnicas de medicion, es suficiente el simple mantenimiento de la duracion del impulso. En redes de datos, la distorsion adicional del impulso conduce, no obstante, a fallos de Bits no deseables y, por lo tanto, a una reduccion significativa del rendimiento del sistema. El articulo de T Schneider y otros "Distorsion reduction in cascaded slow light delays" describe una disposicion 60 experimental en la que impulsos de luz de entrada son retardados en una disposicion de retardo de dos etapas y se constituye la disposicion de retardo mediante fibras. Las fibras reciben la accion de su propia radiacion de bombeo de una misma fuente de bombeo. La radiacion del bombeo puede ser facilitada tambien mediante diferentes fuentes de bombeo.

Es objetivo de la presente invencion conseguir un procedimiento tecnicamente simple para llevar a cabo y un sistema optico apropiado para su implementacion, con el cual es posible retardar con la menor distorsion posible un flujo de datos de manera que se conservan la forma del impulso y la amplitud del mismo.

Estos objetivos se consiguen mediante el procedimiento que tiene las caracteristicas de la reivindicacion 1 y el sistema optico de la reivindicacion 6. Se describen formas de realizacion especificas en las correspondientes reivindicaciones dependientes.

Los datos basicos de la invencion consisten, dentro de un sistema de transmision, en prever dos etapas o "fases" de manera que la primera etapa se traduce en un retardo convencional de los impulsos, basado en SBS, mientras que en la segunda etapa, se realiza un proceso de transmision en sentido inverso dentro del sistema. A causa del comportamiento de transmision inverso a saber en amplitud y fase con respecto a la primera etapa, se produce como suma un sistema global lineal. El concepto esencial basico de la invencion consiste, por lo tanto, en la generacion de un sistema de filtrado completamente lineal para el retardo sin distorsiones de impulsos opticos mediante un sistema de dos etapas, en el que ambas etapas con comportamiento de transmision inverso se amplian en un sistema global lineal. ºediante un proceso de este tipo, de acuerdo con la invencion, se realiza un retardo que, como minimo, se encuentra casi libre de distorsiones, de manera que es posible la utilizacion de este sistema "Slow-Light" (luz lenta) en sistemas de redes de datos y de comunicaciones.

El concepto basico de la invencion se basa en el reconocimiento de las partes de impulso atenuadas en el borde del espectro son amplificadas mas fuertemente que las partes del centro del impulso. Este efecto actua contra la limitacion espectral mediante la primera etapa de retardo. Puesto que la influencia del espectro de impulso y la fase del impulso se encuentran directamente relacionadas por el sistema SBS, tal como se desprende de las relaciones de Kramers-Kronig tiene lugar en la segunda etapa una linealizacion adicional de la fase del impulso, que actua contra ambas causas de la ampliacion. Ademas, el impulso es retardado tambien en esta segunda etapa. ºediante la disposicion en cascada de estos sistemas, se pueden conseguir, en principio, los retardos deseados sin ampliacion adicional ni distorsion de los impulsos.

Para la realizacion de la segunda etapa, es decir, el segundo paso, se preven dos alternativas. La primera se basa en un sistema saturado, tal como se describe en el articulo antes mencionado de A. Wiatrek y otros. Segun aquel, a causa de la saturacion, las lineas espectrales mas potentes se amplifican menos que las mas debiles. Al contrario que en lo que se da a conocer en dicho articulo, se ajusta de manera seleccionada el grado de saturacion adicionalmente sobre la potencia de la seral de entrada, en especial, mediante una atenuacion variable entre ambos sistemas-fases. El segundo sistema utiliza un sistema lineal no saturado, en el que el comportamiento de transmision es desarrollado de manera seleccionada mediante la superposicion de dos amplitudes de banda retardada desplazadas... [Seguir leyendo]

1. procedimiento para el retardo de serales opticas que se propagan como impulsos en una guia de ondas (2) en direccion de avance, de manera que en una primera etapa, se acopla una primera radiacion de bombeo (3) contra la direccion de propagacion en la guia de ondas (2) , que provoca la dispersion Brillouin estimulada ("SBS") , en el rango de longitud de onda de los impulsos y, de esta manera, provoca un comportamiento de transmision en la guia de ondas que resulta en un retardo del impulso, caracterizado porque, en una etapa siguiente, mediante acoplamiento en una segunda radiacion de bombeo (8) , que es ajustada en su caracteristica y acoplada en sentido contrario a la direccion de propagacion del impulso modificado por la primera radiacion de bombeo (3) en la guia de ondas (7) , produce un comportamiento de transmision en la guia de ondas (7) en sentido contrario, es decir, inverso en amplitud y fase con respecto a la primera etapa, de manera que, como sucesion de ambas etapas, se produce un comportamiento globalmente lineal del sistema conjunto que conduce a un retardo de un impulso optico.

2. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la caracteristica de la segunda etapa es ajustada de manera tal que zonas de impulsos atenuados en el borde del espectro son amplificados mas intensamente que las partes centrales del impulso.

3. Procedimiento, segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque para alcanzar mayores tiempos de retardo, se 20 conectan, en cascada, sistemas con una sucesion de dichas primera y segundas etapas.

4. Procedimiento, segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la potencia de los impulsos de entrada que alcanzan la segunda etapa es ajustada, en especial mediante una atenuacion variable entre ambas etapas.

5. Procedimiento, segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda etapa esta constituida como sistema lineal no saturado, en el que el comportamiento de transmision es reproducido selectivamente mediante superposicion de dos amplitudes de banda de retardo desplazadas espectralmente.

6. Sistema configurado para la implementacion del procedimiento, de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que presenta una guia de ondas (2, 7) , en la que se propagan impulsos de seral en direccion de avance, de manera que en una primera etapa del sistema, se preve una primera fuente (3) para la generacion de una primera radiacion de bombeo, de manera que se preven medios (5) para el acoplamiento de la radiacion de bombeo en la guia de ondas (3) en sentido contrario a la direccion de avance, en la que se propagan los impulsos de seral,

de manera que se preve un medio para el desacoplamiento (5) de los impulsos de seral retrasados mediante SBS, que se propagan en el sentido de avance, caracterizado por una segunda etapa que presenta una segunda fuente (8) para la generacion de una segunda radiacion de bombeo, que es acoplable con intermedio de un segundo medio (10) para el acoplamiento en la guia de ondas (2, 7) en sentido contrario a los impulsos de serales retardados en el sentido de avance, de manera que la amplitud de banda de la segunda radiacion de bombeo es mayor que la amplitud de banda de los impulsos de seral.

7. Sistema, segun la reivindicacion 6, caracterizado porque la segunda etapa es accionada mediante un amplificador

en la zona de saturacion del sistema. 45

8. Sistema, segun la reivindicacion 7, caracterizado porque un amplificador (9) para el ajuste de la potencia de la bomba de la segunda fuente (8) .

9. Sistema, segun la reivindicacion 6, caracterizado porque la segunda etapa comprende un laser de bombeo

coherente (21) , que es modulado mediante el modulador (22) , de manera que un generador de seral (23) genera una funcion senoidal, y el punto de trabajo del modulador (22) es ajustable de forma tal que llega a la anulacion de una portadora y subsisten solamente las primeras bandas correspondientes.

10. Sistema, segun una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por un elemento atenuador (6) para la 55 modificacion de la potencia de la seral.

11. Sistema, segun una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado por un elemento amortiguador (11) para la adecuacion de la potencia del impulso de salida al interfaz (12) de finalizacion del sistema.