گیت‌ منطقی تمام نوری AND 4 ورودی با استفاده از تشدیدگر حلقوی غیرخطی

نویسندگان

1 دانشگاه تفرش

2 دانشکده مهندسی فناوری های نوین، رئیس دانشکده، دانشگاه تخصصی فناور های نوین آمل

چکیده

در این مقاله با استفاده از بلور فوتونی دو بعدی با شبکه مربعی و میله‌های سیلیکونی در هوا، گیت 4 ورودی تمام نوری AND با ساختار تشدیدگر حلقوی و اثرغیر خطی کر طراحی و شبیه سازی شده است. در ساختار تشدیدگر حلقوی از نانو کریستال سیلیکون (Si-NC) دارای اثر غیر خطی کر، با ضریب غیرخطی استفاده شده است و پارامتر‌هایی نظیر شعاع میله‌ها، ضریب شکست، شعاع حلقه تشدیدگر و ثابت شبکه را برای ساختار مربوطه طوری انتخاب نموده‌ایم که تشدید در بازه پنجره فرکانسی cدر مخابرات نوری ( nm 1550 ) رخ دهد و تزویج مناسب بین حلقه و موجبر ایجاد شود. شبیه سازی به روش تفاضل محدود در حوزه‌ی زمانFDTD) ( و بسط امواج تخت ((PWE در طول موج 1550 نانومتر انجام شده است. اﺛﺮ ﻏﻴﺮﺧﻄﻲ ﻛﺮ در ﻣﺸﺨﺼﻪﻫﺎی ﺧﺮوﺟﻲ باعث اﻳﺠﺎد ﺷﻴﻔﺖ در ﻓﺮﻛﺎﻧﺲتشدید می‌شود. آﺳﺘﺎﻧﻪی ﺷﺪت ﻣﻮج ورودی ﻛﻪ گیت منطقی تغییر وضعیت می‌دهد در حدود mW/µm150 و زمان پاسخ‌دهی حدود ps 85/0 به دست می‌آید. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد نسبتاختلاف بین حالت 0 منطقی و 1 منطقی برای این گیت به بیش از dB 28 رسیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

All-optical logic AND gate with 4 input using nonlinear ring resonators

نویسنده [English]

  • Fakhroddin Nazari 2
چکیده [English]

In this paper, it is designed and simulated a 4 input AND all-optical gate based on Kerr-type nonlinear ring resonator using 2D-photonic crystal with silicon rods embedded into air as square lattice. It is utilized silicon Nano-crystal (Si-NC) with nonlinear Kerr coefficient in the ring resonator structure. The ring resonator parameters such as rod radius, refractive index, ring radius and lattice constant are selected in the proposed optical device to operate in c telecommunication window (1550 nm). Finite Difference Time Domain (FDTD) method And Plane Wave Expansion (PWE) method are used for simulations. The Kerr nonlinear effect causes to obtain resonance frequency shift in output characteristics. The input threshold for altering the gate logical state is around 150 mW/ µm and its time response is 0.85 ps. The simulation results show that the ratio contrast between the logical state 0 and 1 for the proposed AND logical gate is more than 28 dB.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nonlinear Kerr effect
  • Ring Resonator
  • Photonic Crystal
  • Logic gate