Characteristic analysis of the optical delay in frequency response of resonant cavity enhanced (RCE) photodetectors

With consideration of the modulation frequency of the input lightwave itself, we present a new model to calculate the quantum efficiency of RCE p-i-n photodetectors (PD) by superimposition of multiple reflected lightwaves. For the first time, the optical delay, another important factor limiting the electrical bandwidth of RCE p-i-n PD excluding the transit time of the carriers and RCd response of the photodetector, is analyzed and discussed in detail. The optical delay dominates the bandwidth of RCE p-i-n PD when its active layer is thinner than several 10 nm. These three limiting factors must be considered exactly for design of ultra-high-speed RCE p-i-n PD.

Miniature optical delay lines and buffers

Creation of miniature optical delay lines and buffers is one of the greatest challenges of the modern photonics which can revolutionize optical communications and computing. Several remarkable designs of slow light optical delay lines employing coupled ring resonators and photonic crystal waveguides has been suggested and experimentally demonstrated. However, the insertion loss of these devices is too large for their practical applications. Alternatively, the recently developed photonic fabrication platform, Surface Nanoscale Axial Photonics (SNAP) allows us to fabricate record small delay lines with unprecedentedly small dispersion and low loss. In this report, we review the recent progress in fabrication and design of miniature slow light devices and buffers, in particular, those based on the SNAP technology.

Design of S bend waveguides for delay line applications in integrated optics

A novel scheme for generation of phase using optical delay lines is proposed. The design of the optical components in the circuit which includes the S bend waveguides and straight waveguide couplers are very important for integrated optics. Beam propagation Method and MatLab is employed for the design.

Transient and nonlinear analysis of slow-light pulse propagation in an optical fiber via stimulated Brillouin scattering

We investigate slow-light pulse propagation in an optical fiber via transient stimulated Brillouin scattering. Space-time evolution of a generating slow-light pulse is numerically calculated by solving three-wave coupled-mode equations between a pump beam, an acoustic wave, and a counterpropagating signal pulse. Our mathematical treatments are applicable to both narrowband and broadband pump cases. We show that the time delay of 85% pulse width can be obtained for a signal pulse of the order of subnanosecond pulse width by using a broadband pump, while the signal pulse is broadened only by 40% of the input signal pulse. The physical origin of the pulse broadening and distortion is explained in terms of the temporal decay of the induced acoustic field. (C) 2009 Optical Society of America

Optical processing devices and techniques for next generation optical networks

Este trabalho surge do interesse em substituir os nós de rede óptica baseados maioritariamente em electrónica por nós de rede baseados em tecnologia óptica. Espera-se que a tecnologia óptica permita maiores débitos binários na rede, maior transparência e maior eficiência através de novos paradigmas de comutação. Segundo esta visão, utilizou-se o MZI-SOA, um dispositivo semicondutor integrado hibridamente, para realizar funcionalidades de processamento óptico de sinal necessárias em nós de redes ópticas de nova geração. Nas novas redes ópticas são utilizados formatos de modulação avançados, com gestão da fase, pelo que foi estudado experimentalmente e por simulação o impacto da utilização destes formatos no desempenho do MZI-SOA na conversão de comprimento de onda e formato, em várias condições de operação. Foram derivadas regras de utilização para funcionamento óptimo. Foi também estudado o impacto da forma dos pulsos do sinal no desempenho do dispositivo. De seguida, o MZI-SOA foi utilizado para realizar funcionalidades temporais ao nível do bit e do pacote. Foi investigada a operação de um conversor de multiplexagem por divisão no comprimento de onda para multiplexagem por divisão temporal óptica, experimentalmente e por simulação, e de um compressor e descompressor de pacotes, por simulação. Para este último, foi investigada a operação com o MZI-SOA baseado em amplificadores ópticos de semicondutor com geometria de poço quântico e ponto quântico. Foi também realizado experimentalmente um ermutador de intervalos temporais que explora o MZI-SOA como conversor de comprimento de onda e usa um banco de linhas de atraso ópticas para introduzir no sinal um atraso seleccionável. Por fim, foi estudado analiticamente, experimentalmente e por simulação o impacto de diafonia em redes ópticas em diversas situações. Extendeu-se um modelo analítico de cálculo de desempenho para contemplar sinais distorcidos e afectados por diafonia. Estudou-se o caso de sinais muito filtrados e afectados por diafonia e mostrou-se que, para determinar correctamente as penalidades que ocorrem, ambos os efeitos devem ser considerados simultaneamente e não em separado. Foi estudada a escalabilidade limitada por diafonia de um comutador de intervalos temporais baseado em MZI-SOA a operar como comutador espacial. Mostrou-se também que sinais afectados fortemente por não-linearidades podem causar penalidades de diafonia mais elevadas do que sinais não afectados por não-linearidades. Neste trabalho foi demonstrado que o MZI-SOA permite construir vários e pertinentes circuitos ópticos, funcionando como bloco fundamental de construção, tendo sido o seu desempenho analisado, desde o nível de componente até ao nível de sistema. Tendo em conta as vantagens e desvantagens do MZI-SOA e os desenvolvimentos recentes de outras tecnologias, foram sugeridos tópicos de investigação com o intuito de evoluir para as redes ópticas de nova geração.

Tunable photonic elements at the surface of an optical fiber with piezoelectric core

Tunable photonic elements at the surface of an optical fiber with piezoelectric core are proposed and analyzed theoretically. These elements are based on whispering gallery modes whose propagation along the fiber is fully controlled by nanoscale variation of the effective fiber radius, which can be tuned by means of a piezoelectric actuator embedded into the core. The developed theory allows one to express the introduced effective radius variation through the shape of the actuator and the voltage applied to it. In particular, the designs of a miniature tunable optical delay line and a miniature tunable dispersion compensator are presented. The potential application of the suggested model to the design of a miniature optical buffer is also discussed.

Slow wave effect of 2-D photonic crystal coupled cavity array

We designed a two-dimensional coupled photonic crystal resonator array with hexagonal lattice. The calculation by plane-wave-expansion method shows that the dispersion curve of coupled cavity modes in the bandgap are much flattened in all directions in the reciprocal space. We simulated the transmission spectra of transverse electric (TE) wave along the Gamma K direction. Compared with the PC single cavity structure, the transmission ratio of the coupled cavity array increases more than three orders of magnitude, while the group velocity decreases to below 1/10, reaching 0.007c. The slow wave effect has potential application in the field of miniaturized tunable optical delay components and low-threshold photonic crystal lasers.

Low-timing-jitter, stretched-pulse passively mode-locked fiber laser with tunable repetition rate and high operation stability

We design a low-timing-jitter, repetition-rate-tunable, stretched-pulse passively mode-locked fiber laser by using a nonlinear amplifying loop mirror (NALM), a semiconductor saturable absorber mirror (SESAM), and a tunable optical delay line in the laser configuration. Low-timing-jitter optical pulses are stably produced when a SESAM and a 0.16 m dispersion compensation fiber are employed in the laser cavity. By inserting a tunable optical delay line between NALM and SESAM, the variable repetition-rate operation of a self-starting, passively mode-locked fiber laser is successfully demonstrated over a range from 49.65 to 50.47 MHz. The experimental results show that the newly designed fiber laser can maintain the mode locking at the pumping power of 160 mW to stably generate periodic optical pulses with width less than 170 fs and timing jitter lower than 75 fs in the 1.55 mu m wavelength region, when the fundamental repetition rate of the laser is continuously tuned between 49.65 and 50.47 MHz. Moreover, this fiber laser has a feature of turn-key operation with high repeatability of its fundamental repetition rate in practice.

Efeito da aplicação do ultrassom terapêutico durante 4 e 5 minutos por área do transdutor no processo de reparação de tendão de ratos

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito dos tempos de aplicação 3, 4 e 5 minutos por ERA do ultrassom terapêutico (UST) na organização das fibras de colágeno em lesão do tendão do calcâneo de ratos. Foram utilizados quarenta ratos machos Wistar, dos quais 32 sofreram tenotomia total do tendão do calcâneo e foram divididos em 5 grupos: GC, sem tenotomia e tratamento; GT, com tenotomia e sem tratamento; UST3, UST4 e UST5 submetidos à tenotomia e tratados com UST nos tempos de 3, 4 e 5 minutos por área de radiação efetiva respectivamente. Os animais foram submetidos à primeira aplicação do UST foi 24 horas após a cirurgia de tenotomia. A irradiação ultrassônica foi aplicada com os seguintes parâmetros: 1 MHz, modo pulsado com 20% do ciclo de trabalho (2 ms de emissão / 8 ms de intervalo), frequência de 100 Hz, 0,5 W / cm² de intensidade e ERA de 0,5 cm². A aplicação foi realizada 1x/dia. Os animais foram sacrificados após a 10ª sessão de tratamento, no 12º dia pós-operatório. Os tendões foram retirados cirurgicamente para análise da organização das fibras colágenas através do método de birrefringência (retardo óptico - OR). As fibras colágenas mostraram melhor agregação e organização no grupo UST3, UST4 e UST5 quando comparado ao GT (p<0.05) e o UST5 apresentou melhor resposta na comparação intergrupos. Conclui-se que o UST, aplicado no tempo de 5 minutos por área de radiação efetiva, apresentou a melhor dose-resposta quanto à organização das fibras colágenas no reparo tecidual de tendões de ratos

A novel sensor interrogation technique using chirped fiber grating based sagnac loop

We demonstrate a novel and simple sensor interrogation scheme for fiber Bragg grating (FBG) based sensing systems. In this scheme, a chirped FBG based Sagnac loop is used as a wavelength-dependent receiver, and a stable and linear readout response is realised. It is a signijkant advantage of this scheme that the sensitivity and the measurement wavelength range can be easily adjhsted by controlling the chirp of the FBG or using an optical delay line in the Sagnac loop.

A novel sensor interrogation technique using chirped fiber grating based Sagnac loop

We demonstrate a novel and simple sensor interrogation scheme for fiber Bragg grating (FBG) based sensing systems. In this scheme, a chirped FBG based Sagnac loop is used as a wavelength-dependent receiver, and a stable and linear readout response is realised. It is a signijkant advantage of this scheme that the sensitivity and the measurement wavelength range can be easily adjhsted by controlling the chirp of the FBG or using an optical delay line in the Sagnac loop.

The effect of the group delay ripple of chirped fiber grating on composite second-order in optical fiber CATV system

The effect of group delay ripple of chirped fiber gratings on composite second-order (CSO) performance in optical fiber CATV system is investigated. We analyze the system CSO performances for different ripple amplitudes, periods and residual dispersion amounts in detail. It is found that the large ripple amplitude and small ripple period will deteriorate the system CSO performance seriously. Additionally, the residual dispersion amount has considerable effect on CSO performance in the case of small ripple amplitude and large ripple period. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

All-optical continuously tunable delay with a high linear-chirp-rate fiber Bragg grating based on four-wave mixing in a highly-nonlinear photonic crystal fiber

A scheme for hi-fi all-optical continuously tunable delay is proposed. The signal wavelength is converted to a desired idler wavelength and converted back after being delayed by a high linear-chirp-rate (HLCR) fiber Bragg grating (FBG) based on four-wave mixing (FWM) in a highly-nonlinear photonic crystal fiber (HN-PCF). In our experiment, 400 ps (more than 8 full width of half maximum, FWHM) tunable delay is achieved for a 10 GHz clock pulse with relative pulse width broaden ratio (RPWBR) of 2.08%. The power penalty is only 0.3 dB at 10(-9) BER for a 10 Gb/s 2(31)-1 pseudo random bit sequence (PRBS) data. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.