NL9101587A

NL9101587A - Meervoudig optische frequentiesignaalverwerkingswerkwijze.

Info

Publication number: NL9101587A
Application number: NL9101587A
Authority: NL
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1992-04-16
Also published as: DE4132409A1; NL194449B; JP2712801B2; DE4132409C2; JPH04134726A; US5255218A

Description

Meervoudig optische frequentiesionaalverwerkinqswerkwiize.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een meervoudig optische frequentiesignaalverwerkingswerkwijze voor het op hoge snelheid verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal gemuitiplexed in frequentiegebied.

Figuur 1 is een schematisch aanzicht tonende een constructie van een conventioneel meervoudig optisch frequentiesignaalopslag-inrichting getoond, bijvoorbeeld, in US-A-4.101.696 (1978). In de figuur 4, geeft verwijzingscijfer 10 een laser weer welke een laserbundel opwekt met variabele golflengte en waarbij de frequentie van de laserbundel opgewekt door de laser 10 gevarieerd wordt door een aftaster 11. Een filter 12 voor het uitsluitend doorlaten van een laserbundel met een geselecteerde frequentie, een filter 13 dat de belichtingstoestand van het uitgaande licht van de laser 10 moduleert, een optisch opslagmedium 14 voor het opslaan van een signaal, en een fotodetector 15 die een licht detecteert welke door het optisch opslagmedium 14 gegaan is, zijn in de genoemde volgorde optisch verbonden met de laser 10. Het filter 10 moduleert de belichtingsin-tensiteit en belichtingstijd van het uitgaande licht van de laser 10 zodat een nieuw signaal niet opgeslagen kan worden in het optisch opslagmedium door het heropwekken van een signaal uit het optisch opslagmedium 14.

Hierna zal de werking uitgelegd worden. Figuur 2(a) toont een lichtabsorptiespectrum van het optisch opslagmedium 14 voor het opslaan van een signaal. Het optische opslagmedium 14 heeft een optisch verzadigingskarakteristiek en een inhomogene verbreding van de absorptielijn in optische frequentieband ωΑ-ωΒ, en wanneer het licht ontvangt, wordt een fotogeïnduceerde reactie opgewekt. De fotogeïndu-ceerde reactie is een fotochrome reactie of een fotochemische reactie.

Wanneer licht met een intense spectrale verdeling zoals getoond in figuur 2(b) het optische opslagmedium 14 belicht wordt, worden putten in het lichtabsorptiespectrum opgewekt zoals getoond in figuur 2(c), en wordt er een spectraal gat (hierna genoemd een gat) opgewekt. Dit fenomeen is bekend als fotochemische gatinbranding, en in afhankelijkheid van dit gat worden signalen gemuitiplexed en opgeslagen in freguentiegebied.

Signalen worden opgeslagen door het feit dat het door de laser 10 opgewekte licht frequentiegeselecteerd wordt door de aftaster 11 en het filter 12, waardoor opeenvolgend gaten in het optisch opslagmedium 14 opgewekt worden. En in het heropwekken van een opgeslagen signaal, wordt het licht opgewekt door de laser frequentie afgetast over een band van ωΑ-ωΒ. Op dit moment, wordt de belichtingstijd en belichtingsintensiteit van het licht opgewekt door de laser 10 gemoduleerd door het filter 13 om te voorkomen dat gatinbranding ontstaat gedurende het opslaan van het signaal. Vanwege het frequentie aftasten, vertoont de uitvoer van de fotodetector 15 zijn top wanneer de frequentie van het licht opgewekt door de laser 10 samenvalt met de frequentie die overeenkomt met de betreffende gaten, waardoor het heropwekken van het signaal verkregen kan worden in tijdsvolgorde.

Daar de conventionele meervoudige optische frequentiesig-naalopslaginrichting geconstrueerd is zoals bovenbeschreven, ontstaat er het probleem dat een conventioneel gebruikt optisch signaalverwer-. kingsapparaat niet voorzien kan in een meervoudig optisch frequentie-signaalopslag onder gebruikmaking van meervoudig signaal van een dergelijk specifiek frequentiegebied.

Bovendien, in het heropwekken van een signaal opgeslagen in het optisch opslagmedium, daar het licht voor het heropwekken van het signaal frequentie afgetast dient te zijn, ontstaan er problemen dat een inrichting voor het uitvoeren van het frequentie-aftasten van het licht noodzakelijk is en tevens wordt een lange tijd benodigd voor het frequentie aftasten van het licht.

De huidige uitvinding is bedacht om de twee bovengenoemde problemen op te lossen.

Het is het doel van de uitvinding om een meervoudig optisch frequentiesignaalverwerkingswerkwijze te verschaffen dat in staat is een signaalverwerking uit te voeren voor meervoudig optisch frequentie invallend licht.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een meervoudig optisch frequentiesignaalverwerkingswerkwijze welke in staat is een signaal gemultiplexed in frequentiegebied bij hoge snelheid te heropwekken uit een optisch opslagmedium zonder het licht frequentie af te tasten voor het heropwekken van het signaal.

Volgens de meervoudig optisch frequentiesignaalverwer-kingswerkwijze volgens de uitvinding wordt door een pompbundel een optisch opslagmedium belicht, waardoor daarin optisch Stark-effect opgewekt wordt. Vervolgens, vanwege het optisch Stark-effect, wordt het lichtabsorptiespectrum van het optisch opslagmedium verschoven, en in overeenstemming met deze verschuiving, dient een meervoudig frequentie invallend licht intensiteitsgemoduleerd te worden in frequen-tiegebied, waardoor een intensiteitsgemoduleerd meervoudig frequentie uitgaand licht verkregen wordt in frequentiegebied.

De bovengenoemde en verdere doelen en eigenschappen van de uitvinding zullen hierna in meer detail beschreven worden aan de hand van de tekeningen.

Figuur 1 is een schematisch aanzicht tonende éen constructie van een conventioneel meervoudig optisch frequentiesignaalopslag-inrichting.

Figuur 2 toont een lichtabsorptiespectrum van een optisch opslagmedium in de conventionele inrichting.

Figuur 3 is een schematisch aanzicht tonende een constructie van een meervoudig optische frequentiesignaalopslaginrichting van de uitvinding.

Figuur 4 is een verduidelijkend aanzicht van optisch Stark-effect.

Figuur 5 is een aanzicht tonende een modulatietoestand van meervoudige frequentie invallend licht in een uitvoeringsvorm.

Figuur 6 is een aanzicht tonende een modulatietoestand van meervoudige frequentie invallend licht in een andere uitvoeringsvorm.

Figuur 7 is een verduidelijkend aanzicht tonende lichtab-sorptiespectra van een optisch opslagmedium.

Hierna zal de uitvinding beschreven worden aan de hand van de tekening waarin uitvoeringsvormen getoond worden.

Figuur 3 is een schematisch aanzicht tonende een constructie van een opslaginrichting die gebruik maakt van een meervoudig optisch frequentiesignaalverwerkingswerkwijze volgens de uitvinding. In de figuur, geeft verwijzingscijfer 1 een laser aan welke een pompbundel Ll opwekt. De laserpompbundel LI wordt afgebogen door een lichtafbuiger 3, belicht vervolgens elk opslaggebied van een optisch opslagmedium 5 dat vele opslaggebieden 51, 52, .... heeft. En in de figuur, geeft verwijzingscijfer 2 een lichtbron aan die een meervoudige frequentie invallend licht L2 (of een optisch signaalverwerkingsin-richting in eerste stap) uitzendt. Het meervoudig frequentie invallend licht L2 wordt afgebogen door een lichtafbuiger 4, belicht vervolgens elk opslaggebied van het optisch opslagmedium 5 belicht. Additioneel, geeft verwijzingscijfer 6 een fotodetector (of een optisch signaalver-werkingsinrichting in achterste trap) weer welke een meervoudige frequentie uitgaand licht L3 detecteert dat intensiteitsgemoduleerd is in frequentiegebied.

Hierna zal de werking beschreven worden.

Figuur 4(a) toont het lichtabsorptiespectrum, in het geval waar de laserpompbundel Ll niet belicht wordt, van het specifieke opslaggebied van het optisch opslagmedium 5. Nadat de laserpompbundel Ll met frequentie ωρ van de laser 1 afgebogen wordt door de lichtafbuiger 3, valt de laserpompbundel Ll op het opslaggebied 51 van het optische opslagmedium 5, waardoor optisch Stark-effect opgewekt wordt in het opslaggebied 51. Vervolgens wordt het lichtabsorptiespectrum in het opslaggebied 51 verschoven in overeenstemming met de intensiteit van de laserpompbundel Ll. De verschuivingshoeveelheid A van de absorptiefrequentie voor de moleculen met een overgangsfrequentie ei in de toestand waar de laserpompbundel Ll niet belicht wordt, wordt gegeven door: A = ωρ - ωϊ + δ .... (1) waar δ = [(ei - ωρ)2 + Ω2] 1/2....(1)

Hier, geeft Ω de Rabi-frequentie weer welke gegeven wordt door de volgende vergelijking (2), waarin μ het overgangsmoment is tussen de grondtoestand en pomptoestand van het optisch opslagmedium 5, waarin ïf(ep) cos (ept) het electrisch pompveld is dat veroorzaakt wordt door de laserpompbundel Ll, en h de constante van Planck is.

Dienovereenkomstig, verandert de intensiteit van de laserpompbundel LI zoals getoond in figuur 4(b) in het verloop van de tijd, het lichtabsorptiespectrum van het opslaggebied 51 verschuift in de loop van de tijd zoals getoond in figuren 4(c), (d), (e), (f), (g) volgens de bovengenoemde vergelijking (1), in overeenstemming met de intensiteit van de laserpompbundel LI.

Hier, worden materialen die op een of andere wijze de verandering van lichtabsorptiespectrum veroorzaken; materialen die gevoelig zijn voor een aangelegd veld en een fotogeïnduceerde reactie veroorzaken zoals een fotochrome reactie en een fotochemische reactie, of een electrisch geïnduceerde reactie zoals een electrochrome reactie, bijvoorbeeld, gebruikt als optisch opslagmedium 5.

De figuur van het lichtabsorptiespectrum van het opslaggebied 51 wordt veranderd in een geschikte, en worden de laserpompbundel LI en de meervoudige frequentie invallend licht L2 op het opslaggebied 51 belicht. Vervolgens wordt vanwege een verschuiving van het lichtabsorptiespectrum veroorzaakt door optisch Stark-effect van het opslaggebied 51, het meervoudige frequentie invallend licht L3 verkregen door intensiteitsmodulatie van het meervoudige frequentie invallend licht L2 in frequentiegebied in overeenstemming met de figuur van het lichtabsorptiespectrum van het opslaggebied 51 en de intensiteit van de laserpompbundel LI.

Bijvoorbeeld, is het meervoudige frequentie invallend licht L2 degene met een spectrale verdeling zoals getoond in figuur 5(a), en is het opslaggebied 51 van het optisch opslagmedium 5 degene met een lichtabsorptiespectrum zoals getoond in figuur 5(b). In dit •geval, wordt de laserpompbundel LI afgebogen door de lichtafbuiger 3 en belicht het opslaggebied 51 om optisch Stark-effect te veroorzaken, waardoor het lichtabsorptiespectrum gedurende het verloop van de tijd verschoven wordt zoals getoond in figuur 5(c), (d), (e), (f). In dit geval, wanneer het meervoudige frequentie invallend licht L2 afgebogen wordt door de lichtafbuiger 4 om het opslaggebied 51 te doen belichten, wordt het meervoudige frequentie uitgaand licht L3 verkregen als uitgezonden licht. Vervolgens wordt de intensiteit van het meervoudig frequentie uitgaand licht L3 in frequentiebereik welke gedetecteerd wordt door de fotodetector 6 in de tijd gemoduleerd zoals getoond in figuur 5(g), (h), (i), (j), (k).

En indien aan een ander opslaggebied 52 van het optisch opslagmedium 5 een ander lichtabsorptiespectrum gegeven wordt dat verschillend is van het opslaggebied 51, kan intensiteitsmodulatie van verschillende frequentie uitgevoerd worden door hetmeervoudige frequentie invallend licht L2 door de laserpompbundel LI en het meervoudig frequentie invallend licht L2 die afgebogen zijn respectievelijk door de lichtafbuigers 3, 4 op het opslaggebied 52 te doen vallen.

Bovendien, in de hiervoorgaande uitvoeringsvorm, wordt door het veranderen van het lichtabsorptiespectrum van het optisch opslagmedium 5, het meervoudige frequentie uitgaande licht L3 dat in een gewenst frequentiegebied intensiteitsgemoduleerd is, verkregen. Het is uit de bovengenoemde vergelijking (1) duidelijk, dat de ver-schuivingshoeveelheid van het lichtabsorptiespectrum gevarieerd kan worden door de intensiteit van de laserpompbundel LI en de frequentie daarvan. Dienovereenkomstig, kan het meervoudig frequentie invallend licht L2 bovendien intensiteitsgemoduleerd worden in frequentie door de frequentie van de laserpompbundel LI te besturen.

In de bovengenoemde uitvoeringsvorm, werd het geval beschreven waarin het meervoudig frequentie invallend licht L2 van een frequentieband intensiteitsgemoduleerd werd in frequentiegebied, het is echter ook mogelijk, dat meervoudige signalen respectievelijk tegelijkertijd intensiteitsgemoduleerd worden in verschillende fre-quentiegebieden wanneer het meervoudig frequentie invallend licht L2 uit meervoudige signalen van verschillende frequentiebanden die van elkaar verschillen bestaan, wordt hetzelfde effect als in de bovenbeschreven uitvoeringsvorm verkregen.

Het wordt aangenomen dat het meervoudige frequentie invallend licht L2 een meervoudig signaal is. Met vier onafhankelijke signalen bij vier frequentiebanden ωϊΐ, ωΐ2, ωϊ3 en ωΐ4, zoals getoond in figuur 6(a). En wanneer het lichtabsorptiespectrum van het opslaggebied 51 van het optisch opslagmedium 5 gevormd wordt uit frequentiebanden van respectieve signalen, zoals getoond in figuur 6(b) en het lichtabsorptiespectrum verschoven wordt naar de hoge frequentiekant door optisch Stark-effect, worden de vier meervoudige signalen bij vier frequentiebanden ωϊΐ, ωΐ2, ωϊ3 en ωϊ4 tegelijkertijd intensiteitsgemoduleerd in optisch verschillende frequentiegebieden bij elke frequentieband. Dienovereenkomstig is het mogelijk, dat meervoudige signalen met een veelheid van frequentiebanden tegelijkertijd intensi-teitsgemoduleerd worden in optioneel verschillende frequentiegebieden corresponderend met de figuur van het optioneel gevormde lichtabsorptie speet rum.

In dit geval, is het juist dat de verschuivingshoeveelheid van het lichtabsorptiespectrum door optisch Stark-effect kleiner is, en het signaal uitgelezen kan worden in korte tijd. En indien de fotodetector 6 zo geconstrueerd is dat alleen licht van een specifiek frequentiecomponent gedetecteerd kan worden, maakt het niet uit of het gebruikte licht een brede frequentieband heeft.

Bovendien, wordt in de bovengenoemde uitvoeringsvorm het geval uitgelegd van een modulatie-inrichting, echter kan dit ook vervangen worden door een schakelinrichting of een signaalverwerkings-inrichting voor een ander meervoudig frequentiesignaal.

Verder, werd in de bovenbeschreven uitvoeringsvorm het geval uitgelegd waarin het meervoudige frequentie invallend licht L2 tot een signaal gemaakt wordt, echter kan tevens het lichtabsorptiespectrum van het opslaggebied 51 van het optisch opslagmedium 5 tot een signaal gemaakt worden. Neem bijvoorbeeld aan, dat het optisch opslagmedium 5 er een is welke in staat is om optisch gatinbrandings-fenomenen op te wekken, en gaten zoals getoond in figuur 7(a) opgewekt worden in het opslaggebied 51 en een signaal opgeslagen wordt in overeenstemming met de aanwezigheid of afwezigheid van de gaten. In dit geval, wordt het licht van frequentie uil zoals getoond in figuur 7(b) tot het meervoudige frequentie invallend licht L2 gemaakt en het uitgezonden licht van het opslaggebied 51 wordt tot het meervoudige frequentie uitgaand licht L3 gemaakt, en dient de verschuivingshoeveelheid van het lichtabsorptiespectrum door optisch Stark-effect veroorzaakt door de laserpompbundel Ll de opgeslagen frequentieband-breedte te overschrijden. De uitvoer zoals gedetecteerd door de fotodetector 6 wordt dan vanwege de verschuiving van het lichtabsorptiespectrum door het optisch Stark-effect als getoond in figuur 7(c), waardoor het signaal van lichtabsorptiespectrum van het opslaggebied 51 uitgelezen kan worden.

Claims

1. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optische frequentiesignaal gemultiplexed in frequentiegebied, gekenmerkt door het verkrijgen van een meervoudige frequentie, intensiteit-gemoduleerd licht in frequentiegebied door optisch Stark-effect, door het gebruiken van een optisch opslagmedium waarvan het lichtabsorptie-spectrum gevarieerd wordt in overeenstemming met een extern aangelegd veld.

2. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal gemultiplexed in frequentiegebied, bevattend: een stap van het belichten door een pompbundel van een optisch opslagmedium waarvan het lichtabsorptiespectrum wordt geva-. rieerd in overeenstemming met een extern aangelegd veld; een stap van het verschuiven van het lichtabsorptiespectrum van het optisch opslagmedium door optisch Stark-effect veroorzaakt door de belichting door de pompbundel; een stap van het doen vallen van een meervoudig frequentie licht op het optisch opslagmedium; en een stap van het intensiteits-moduleren van het meervoudig frequentie licht dat op het optisch opslagmedium valt in overeenstemming met de verschuiving van het lichtabsorptiespectrum om een meervoudig frequentie uitgaand licht te verkrijgen.

3. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 2, waarin de intensiteit van de pompbundel gevarieerd wordt met het tijdsverloop.

4. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 2, waarin de frequentie van de pompbundel gevarieerd wordt met het tijdsverloop.

5. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 2, waarin een optisch opslagmedium dat een licht-geïnduceerde reactie veroorzaakt gebruikt wordt als optisch opslagmedium.

6. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 5, waarin een optisch opslagmedium dat een fotochrome reactie veroorzaakt gebruikt wordt als optisch opslagmedium.

7. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 5, waarin een optisch opslagmedium dat een fotochemische reactie veroorzaakt gebruikt wordt als optisch opslagmedium.

8. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 2, waarin een optisch opslagmedium dat een electrisch geïnduceerde reactie veroorzaakt gebruikt wordt als optisch opslagmedium.

9. Een werkwijze voor het verwerken met een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 2, waarin het meervoudig frequentie licht een meervoudig signaal van één frequentieband is.

10. Een werkwijze voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 2, waarin het frequentie licht een meervoudig signaal is dat onafhankelijke signalen respectievelijk uit een veelheid van frequentiebanden bevat.

11. Een inrichting voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal gemultiplexed in frequentiegebied, bevattend: eerste licht opwekkende middelen voor het opwekken van een pompbundel voor het belichten van een opslaggebied van een optisch opslagmedium waarvan het lichtabsorptiespectrum gevarieerd wordt door optisch Stark-effect veroorzaakt door een extern aangelegd veld; tweede licht opwekkende middelen voor het opwekken van een meervoudig frequentie licht dat op het opslaggebied van het optisch opslagmedium dient te vallen; en middelen voor het detecteren van een door het opslaggebied van het optische opslagmedium uitgezonden licht.

12. Een inrichting voor het verwerken van een meervoudig optisch frequentiesignaal volgens conclusie 11, verder bevattend: eerste afbuigmiddelen voor het afbuigen van de pompbundel geplaatst tussen de eerste licht opwekkende middelen en het optisch opslagmedium; en « » - --- -- — ......-- 10 tweede afbuigmiddelen voor het afbuigen van het meervoudig frequentiesignaal geplaatst tussen de tweede licht opwekkende middelen en het optisch opslagmedium.

13. Een opslaginrichting voor het opslaan van optische informatie bevattend: een optisch opslagmedium met een veelheid aan opslaggebie-den, waarvan de lichtabsorptiespectra gevarieerd worden door optisch Stark-effect veroorzaakt door een extern aangelegd veld; : 10 15 20 eerste belichtingsmiddelen voor het belichten van een pompbundel op elk van de opslaggebieden van het opslagmedium; tweede belichtingsmiddelen voor het sturen van een meervoudig frequentie invallend licht op elk van de opslaggebieden van het optisch opslagmedium; en middelen voor het detecteren van een door elk opslaggebied van het optische opslagmedium uitgezonden licht.

14. Een opslaginrichting volgens conclusie 13, waarin het optische opslagmedium uit materialen bestaat die een licht-geïnduceer-de reactie veroorzaken.

15. Een opslaginrichting volgens conclusie 13, waarin het optische opslagmedium uit materialen bestaat die een electrisch-geïnduceerde reactie veroorzaken. -o-o-o-o-o-o-o-