ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group (ранее OSA) под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

Полностью оптические вентили ИЛИ-НЕ на основе пересекающихся структур в двумерных фотонных кристаллах, использующие логические вентили НЕ и ИЛИ

Ссылка для цитирования:

Deeksha Rani, Rajinder Singh Kaler, Balveer Painam All optical NOR gate based on cross structures in 2D photonic crystal using logic NOT and OR gate (Полностью оптические вентили ИЛИ-НЕ на основе пересекающихся структур в двумерных фотонных кристаллах, использующие логические вентили НЕ и ИЛИ) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 12. С. 72–79.

 

Deeksha Rani, Rajinder Singh Kaler, Balveer Painam All optical NOR gate based on cross structures in 2D photonic crystal using logic NOT and OR gate (Полностью оптические вентили ИЛИ-НЕ на основе пересекающихся структур в двумерных фотонных кристаллах, использующие логические вентили НЕ и ИЛИ) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 12. P. 72–79.

Ссылка на англоязычную версию:

Deeksha Rani, Rajinder Singh Kaler, and Balveer Painam, "All-optical NOR gate based on cross structures in 2D photonic crystal using logic NOT and OR gates," Journal of Optical Technology. 84(12), 851-857 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000851

Аннотация:

Рассмотрен оптический вентиль ИЛИ-НЕ, основанный на двух различных пересекающихся волноводных структурах в двумерном фотонном кристалле. Два отдельных пересекающихся волновода представляют собою логические вентили НЕ и ИЛИ. Схемы логических устройств НЕ и ИЛИ индивидуально промоделированы и проанализированы с использованием метода конечных разностей во временной области (FDTD). Структуры были оптимизированы посредством итерационного процесса. Контрастное отношение логического вентиля НЕ составило 11.605 дБ, а вентиля ИЛИ — 22.113 дБ. Размеры структур НЕ и ИЛИ составляли 10×10 мкм. После оптимизации параметров оба вентиля комбинировались без использования каких-либо внешних устройств, образуя ячейку ИЛИ-НЕ. Работа вентиля ИЛИ-НЕ численно моделировалась, используя ту же методику FDTD. Контрастное отношение для ячейки ИЛИ-НЕ составило 15.97 дБ. Поскольку устройство не использует нелинейных материалов, энергопотребление его уменьшено. Рассмотренная структура ИЛИ-НЕ обладает рабочей шириной спектральной области, равной 40 нм. Таким образом, устройство является перспективным для использования в оптических системах передачи информации и обработки сигналов.

Ключевые слова:

фотонные кристаллы, фотонно-кристаллические световоды, материалы с фотонной запрещенной зоной, оптические логические устройства

Коды OCIS: 160.5298; 130.5296; 160.5293; 250.3750

Список источников:

1. Mehra R., Jaiswal S., Dixit H.K.R. Optical computing with semiconductor optical amplifiers // Optical Engineering. 2012. V. 51. № 8. P. 080901-1–080901-7.
2. Sugimoto Y., Ikeda N., Ozaki N., Watanabe Y., Ohkouchi S., Kuroda T., Sakoda K. Advanced quantum dot and photonic crystal technologies for integrated nanophotonic circuits // Microelectronics Journal. 2009. V. 40. № 5. P. 736–740.
3. Roy J.N., Maiti A.K., Samanta D., Mukhopadhyay S. Tree-net architecture for integrated all optical arithmetic operations and data comparison scheme with optical nonlinear material // Optical Switch Network. 2007. V. 4. № 29. P. 231–237.
4. Abdeldayem H., Frazier D.O. Optical computing: Need and challenge // Communications of the ACM. 2007. V. 50. № 9. P. 60–62.
5. BaoJ., Xiao J., Fan L., Li X., Hai Y., Zhang T., Yang C. All-optical NOR and NAND gates based on photonic crystal ring resonator // Optical Communication. 2014. V. 329. № 15. P. 109–112.
6. Wu Y.D., Shih T.T., Chen M.H. New all-optical logic gates based on the local nonlinear Mach–Zehnder interferometer // Optics Express. 2008. V. 16. № 1. P. 248–257.

7. Choi K.S., Byun Y.T., Lee S., Jhon Y.M. All-optical OR/NOR Bi-functional logic gate by using cross-gain modulation in semiconductor optical amplifiers // Journal of the Korean Physical Society. 2010. V. 56. № 4. P. 1093–1096.
8. Menezes J.W.M., De Fraga W.B., Ferreira A.C., Saboia K.D.A., Guimarães G.F., Sousa J.R.R., Sombra A.S.B. Logic gates based in two- and three-modes nonlinear optical fiber couplers // Optical and Quantum Electronics. 2007. V. 39. № 14. P. 1191–1206.
9. Cuesta-Soto F., Martinez A., Garcia J., Ramos F., Sanchis P., Blasco J., Marti J. All-optical switching structure based on a photonic crystal directional coupler // Optics Express. 2004. V. 12. № 1. P. 161–167.
10. Armenise M.N., Campanella C.E., Ciminelli C., Dell’Olio F. Passaro V.M. Phononic and photonic bandgap structures: modelling and applications // Physics Procedia. 2010. V. 3. № 1. P. 357–364.
11. Sedghi A.A., Kalafi M., Soltani Vala A., Rezaei B. The influence of shape and orientation of scatterers on the photonic bandgap in 2D metallic photonic crystals // Optics Communications. 2010. V. 283. № 11. P. 2356–2362.
12. Leung K.M., Liu Y.F. Photon band structures: The plane-wave method // Physical Review B. 1990. V. 41. № 14. P. 10188–10190.
13. Andalib P., Granpayeh N. All-optical ultra-compact photonic crystal AND gate based on nonlinear ring resonators // Journal Optical Society of America. B. 2009. V. 26. № 1. P. 10–16.
14. Zhang Y.L., Zhang Y., Li B.J. Optical switches and logic gates based on self-collimated beams in two-dimensional photonic crystals // Optical Express. 2010. V. 15. № 15. P. 9287–9292.
15. Kim H.S., Lee T.K., Oh G.Y., Kim D.G., Choi Y.W. Analysis of all optical logic gate based on photonic crystals multimode interference // Proceedings of SPIE. 2010. V. 7606. № 5. P. 76061F–76061F.
16. Wu C.J., Liu C.P., Ouyang Z. Compact and low-power optical logic NOT gate based on photonic crystal waveguides without optical amplifiers and nonlinear materials // Applied Optics. 2012. V. 51. № 5. P. 680–685.
17. Bai J., Wang J., Jiang J., Chen X., Li H., Qiu Y., Qiang Z. Photonic Not and Nor gates based on a single compact photonic crystal ring resonator // Applied Optics. 2009. V. 48. № 36. P. 6923–6927.
18. Tang C., Dou X., Lin Y., Yin H., Wu B., Zhao Q. Design of all-optical logic gates avoiding external phase shifters in a two-dimensional photonic crystal based on multi-modeinterference for BPSK signals // Optics Communications. 2014. V. 316. № 8. P. 49–55.
19. Chu S.T., Chaudhuri S.K. A finite-difference time-domain method for the design and analysis of guided-wave optical structures // Journal of Lightwave Technology. 1989. V. 7. № 12. P. 2033–2038.
20. Taflove A., Hagness S.C. Computational electrodynamics: the finite-difference time-domain method. Second edition. Chapter 4. Boston: Arthech House Publisher, 2000. P. 163–177.