آمار
| تعداد نشریات | 36 |
| تعداد شماره‌ها | 1,192 |
| تعداد مقالات | 8,579 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,988,679 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,032,526 |
مدل‌سازی عددی گیت منطقی برگشت‌پذیر فاینمن تمام نوری بر مبنای اثرات غیرخطی کِر در بلورهای فوتونی دوبعدی با ابعاد بسیار کم و کنتراست بالا | ||
| الکترومغناطیس کاربردی | ||
| دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 23، دی 1400، صفحه 9-15 اصل مقاله (641.36 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| علی فرمانی* 1؛ رضا بیرانوند2 | ||
| 1استادیار، گروه مهندسی برق، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران | ||
| 2کارشناسی ارشد، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 09 شهریور 1399، تاریخ بازنگری: 30 بهمن 1399، تاریخ پذیرش: 12 تیر 1400 | ||
| چکیده | ||
| هدف از این طرح، پیشنهاد یک گیت منطقی فاینمن مبتنی بر بلورهای فوتونی دو بعدی با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی کر مییاشد. این افزارهها امکان طراحی پردازشگرهای با مصرف توان کم و سرعت بالا را فراهم میکنند. گیت منطقی پیشنهادی با در نظر گرفتن دو پارامتر شامل اثرات غیرخطی کر و ایجاد موج‌برهای همسان برای تناوب ساختار، طراحی شده است. طول‌موج کاری گیت منطقی پیشنهادی در محدوده 1550 نانومتر تنظیم شده است. دستیابی به ابعاد کوچک یکی از نکات مهم در طراحی گیت‌های منطقی نوری می‌باشد. در این رابطه، یکی از مزیت‌های ساختار پیشنهادی اندازه کوچک آن μm2 8.55×7.54 است که به‌دلیل استفاده از سه موج‌بر ابعاد کاهش یافته است. زمان تأخیر گیت منطقی برابر باps 2/0 به‌دست آمده است. نسبت کمینه توان نوری دریافت شده به توان ورودی در حالت یک منطقی برابر با 95/0 و نسبت بیشینه توان نوری به توان ورودی در حالت صفر منطقی 2/0 است. در نتیجه میزان نسبت تباین گیت منطقی طراحی‌شده برابر dB 4/8 به‌دست آمده است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| گیت منطقی فاینمن؛ بلورهای فوتونی؛ اثرات غیرخطی کر | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical Modeling of a Compact and High Contrast Reversible All Optical Feynman Gate with Nonlinear Kerr Effects Based on Two Dimensional Photonic Crystals | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ali Farmani1؛ Reza Beyranvand2 | ||
| 1Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran | ||
| 2M.Sc., Lorestan University, Khorramabad, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, we propose a Feynman gate based on two-dimensional photonic crystals taking into account the non-linear Kerr effects. These devices can operate at high speed, with low power consumption. The performance of the Feynman logic gate presented in this paper is based on the nonlinear effects of Kerr and the formation of identical waveguides to alternate the structure. The wavelength of this design is set in the range of 1550 nm. One of the advantages of this design is its small size of 7.54×8.55 µm2 which has been achieved due to the use of three waveguides. The minimum optical power for the case of logic 1 is 0.95 and for case of logic 0 is 0.2. So, the contrast ratio of 8.4 dB can be obtained. Hence, the Feynman optical gate provided in this article is a good option for photonic computing circuits. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Feynman Gate, photonic crystals, Non-linear Kerr effects | ||
| مراجع | ||
|
[1] A. Mohebzadeh Bahabadi and S. Olyaei, “Design of an All-Optical AND Logic Gate based on Photonic Crystal with Small Dimensions Suitable for Integrated Optical Circuits,” Journal of Applied Electromamnetic, vol. 1, pp. 53-59, 2018. (In Persian (## [2] R. Cavin, P. LugIi, and Y. Zhirnov, “Science and engineering beyond Moore's law,” Proceedings of the IEEE, vol. 100, no. Special Centennial Issue, pp. 1720-1749, May 2012.## [3] J. D. Joannopoulos, S. G. Johnson, N. Winn, and R. D. Meade, “Photonic Crystals: Molding the Flow of Light,” P. U. Press, Ed. Princeton University Press, 2008.## [4] A. Piccardi, A. Alberucci, U. Bortolozzo, S. Residori, and G. Assanto, “Soliton gating and switching in liquid crystal light valve,” Applied Physics Letters, vol. 96, no. 7, p. 071104, 2010.## [5] J. F. Tao, J. Wu, H. Cai, Q. X. Zhang, J. M. Tsai, J. T. Lin, and A. Q. Liu, “A nanomachined optical logic gate driven by gradient optical force,” Applied Physics Letters, vol. 100, no. 11, 2012.## [6] H. Soto, E. Diaz, J. Topomondzo, D. Erasme, L. Schares, and G. Guekos, “All-optical AND gate implementation using crosspolarization modulation in a semiconductor optical amplifier,” Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 14, no. 4, pp. 498-500, April 2002.## [7] S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, “Block-iterative frequency-domain methods for Maxwell’s equations in a planewave basis,” Opt. Express, vol. 8(3), pp. 173–190, 2001.## [8] L. E. Pedraza Caballero, J. P. Vasco, P. S. S. Guimadies, and O. P. Vilela Neto, “ AII-Optical Majority and Feynman Gates in Photonic Crystals,” IEEE 978-1-4673-7162-9/15, 2015.## [9] P. Kumar Biswas, A. Newaz Bahar, M. D. Ahsan Habib, and M. D. Abdullah-Al-Shafi, “Efficient Design of Feynman and Toffoli Gate in Quantum dot Cellular Automata (QCA) with Energy Dissipation Analysis,” Nanoscience and Nanotechnology, vol. 7(2), pp. 27-33, 2017.## [10] Berenger, Jean-Pierre, “A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves,” Journal of computational physics, vol. 114.2, pp. 185-200, 1994.## [11] F. Bohren Craig and R. Donald Huffman, “Absorption and scattering of light by small particles,” John Wiley & Sons, 2008.## [12] R. W. Boyd, Nonlinear Optics 3rd edn, Academic, 2008.## [13] A. Taflove and M. E., Brodwin, “Numerical Solution of Steady-State Electromagnetic Scattering Problems Using the Time-Dependent Maxwell's equations,” IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, pp. 623-630, 1975.## [14] A. Igor and A. Sukhoivanov, “Photonic crystals: Physics and Practical Modeling,” Springer Series in Optical Sciences, vol. 152, pp. 41-65, 2009.## [15] Y. Kane, “Numerical solution of initial boundary value problems involving maxwell's equations in isotropic media,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 14, pp. 302-307, 1966.## [16] R. Rajasekar, R. Latha, and S. Robinson, “Ultra-contrast ratio optical encoder using photonic crystal waveguide,” 0167-577X, 2019.## [17] R. Sattibabu and G. Pranabendu, “Design of reversible optical Feynman gate using directional couplers,” Optical Engineering, vol. 59.2, p. 027104, 2020.## [18] M. M. Karkhanehchi, F. Parandin, and A. Zahedi, “Design of an all optical half-adder based on 2D photonic crystals,” Photonic Network Communications, vol. 33.2, pp. 159-165, 2017.## [19] M. J. Maleki, A. Mir, and M. Soroosh, “Ultra-fast all-optical full-adder based on nonlinear photonic crystal resonant cavities,” Photonic Network Communications, pp. 1-9, 2020.## [20] M. Danaie and H. Kaatuzian, “Design and simulation of an all-optical photonic crystal AND gate using nonlinear Kerr effect,” Optical and Quantum Electronics, vol. 44.1, pp. 27-34, 2012.## [21] Z. Mohebbi, N. Nozhat, and F. Emami, “High contrast all-optical logic gates based on 2D nonlinear photonic crystal,” Optics Communications, vol. 355, pp. 130-136, 2015.## [22] T. Sadeghi, et al., “Improving the performance of nanostructure multifunctional graphene plasmonic logic gates utilizing coupled-mode theory,” Applied Physics B, vol. 125.10, pp. 1-12, 2019.## [23] A. Farmani, A. Mir, and M. Irannejad, “2D-FDTD simulation of ultra-compact multifunctional logic gates with nonlinear photonic crystal,” JOSA B 36.4, pp. 811-818, 2019.## | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 365 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 235 |
||