اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شماره‌ها | 1,240 |
| تعداد مقالات | 8,994 |
| تعداد مشاهده مقاله | 7,848,059 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,708,212 |
طراحی و شبیه‌سازی مقایسه‌کننده تک‌بیتی تمام نوری فوق سریع با استفاده از تشدیدگرهای حلقوی بلور فوتونی | ||
| الکترومغناطیس کاربردی | ||
| دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 23، دی 1400، صفحه 99-106 اصل مقاله (1.28 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسنده | ||
| حامد سقایی* | ||
| استادیار، گروه مهندسی برق، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد،شهرکرد، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 27 شهریور 1400، تاریخ پذیرش: 27 شهریور 1400 | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله یک طرح جدید از یک مقایسه‌کننده تک‌بیتی تمام نوری فوق سریع ارائه می‌شود که بر اساس تشدیدگرهای حلقوی بلور فوتونی متشکل از شیشه‌های آلائیده با ضریب غیرخطی بالا ساخته می‌شود. ساختار کلی این مقایسه‌کننده شامل دو ورودی، چهار تشدیدگر حلقوی همراه با تعدادی موج‌بر برای مقایسه و سه خروجی برای ارائه نتیجه است که همه در بستر بلور فوتونی ایجاد شده‌اند. با استفاده از روش عددی بسط امواج تخت ساختار باندی آن محاسبه و نتایج حاصل شده نشان می‌دهند که بلور فوتونی پایه دارای شکاف باند فوتونی در مد پلاریزه TM در پنجره طول‌موجی باند S، C و L است و برای کاربردهای مخابراتی ابزاری مناسب می‌باشد. برای حل معادلات ماکسول از روش تفاضلی محدود در حوزه زمان استفاده شده است که هدف از آن بررسی رفتار انتشاری نور درون ساختار نهایی است. نتایج مطالعات عددی نشان می‌دهند ساختار طراحی شده دارای پاسخ زمانی بسیار کوتاه 3 پیکوثانیه است که نسبت به تمامی مقایسهکنندههای طراحی‌شده تاکنون شامل مقایسهکنندههای الکترونیکی، و تمام نوری از سرعت بالاتری برخوردار است. همچنین مساحت نسبتاً کوچک آن‌که در حدود 826 میکرومتر مربع است، استفاده از آن در طراحی مدارهای فوتونیکی مجتمع را ممکن می‌سازد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| مقایسه‌کننده تمام نوری؛ تشدیدگر حلقوی بلور فوتونی؛ اثر غیرخطی کر؛ بسط امواج تخت؛ روش اجزا محدود در حوزه زمان | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Design and Simulation of an Ultra-Fast All-Optical Single-Bit Comparator Based on Photonic Crystal Ring Resonators | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hamed Saghaei | ||
| Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, Shahrekord Branch, Shahrekord, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| A digital comparator is a logic circuit used to compare two binary numbers. So far, various designs have been proposed using logic gates, which are mainly based on electrical signals and lack the desired high speed. This paper presents a new design of an ultra-fast all-optical single-bit comparator based on photonic crystal ring resonators consisting of highly nonlinear glass. The structure of this comparator consists of two inputs, four ring resonators with a number of waveguides for comparison and three outputs for displaying the result, all created in a photon crystal bed. Using the plane wave expansion method, its band structure is calculated and the results show that the fundamental photonic crystal has a photonic band gap in the polarized TM mode in S, C and L bands that is a suitable tool for telecommunication applications. To solve the Maxwell's equations, the finite-difference time-domain method is used, which aims to investigate the light propagation inside the final structure. The results of numerical studies show that the designed structure has a very short response time of 3 ps, making it faster than all the comparators designed so far, including electronic, electro-optical and all-optical comparators. Also, its relatively small area of 826 μm2 makes it applicable in the design of photonic integrated circuits. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| All-Optical Comparator, Photonic Crystal, Nonlinear Ring Resonator, Optical Kerr Effect, Plane Wave Expansion Method, Finite-Difference Time-Domain Method | ||
| مراجع | ||
|
[1] E. Yablonovitch, T. J. Gmitter, and K. M. Leung, “Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms,” Physical Review Letters, vol. 67, no. 17, pp. 2295–2298, 1991.##
[2] E. Yablonovitch, “Photonic band-gap crystals,” Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 5, no. 16, p. 2443, 1993.##
[3] E. Yablonovitch, “Photonic crystals,” Journal of Modern Optics, vol. 41, no. 2, pp. 173–194, 1994.##
[4] S. Mukherjee, R. Maiti, A. Midya, S. Das, and S. K. Ray, “Tunable direct bandgap optical transitions in MoS2 nanocrystals for photonic devices,” Acs Photonics, vol. 2, no. 6, pp. 760–768, 2015.##
[5] C. Trigona, B. Ando, and S. Baglio, “Design, fabrication, and characterization of BESOI-accelerometer exploiting photonic bandgap materials,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 63, no. 3, pp. 702–710, 2014.##
[6] R. M. Younis, N. F. F. Areed, and S. S. A. Obayya, “Fully integrated and and or optical logic gates,” IEEE Photonics Technology Letters, vol. 26, no. 19, pp. 1900–1903, 2014.##
[7] P. Andalib and N. Granpayeh, “All-optical ultracompact photonic crystal and gate based on nonlinear ring resonators,” Journal of the Optical Society of America B, vol. 26, no. 1, p. 10, 2009.##
[8] H. M. E. Hussein, T. A. Ali, and N. H. Rafat, “New designs of a complete set of Photonic Crystals logic gates,” Optics Communications, vol. 411, pp. 175–181, 2018.##
[9] M. Hosseinzadeh Sani, A. Ghanbari, and H. Saghaei, “An ultra-narrowband all-optical filter based on the resonant cavities in rod-based photonic crystal microstructure,” Optical and Quantum Electronics, vol. 52, no. 6, p. 295, 2020.##
[10] M. Zamani, “Photonic crystal-based optical filters for operating in second and third optical fiber windows,” Superlattices and Microstructures, vol. 92, pp. 157–165, 2016.##
[11] A. Foroughifar, H. Saghaei, and E. Veisi, “Design and analysis of a novel four channel optical filter using ring resonators and line defects in photonic crystal microstructure,” Optical and Quantum Electronics, vol. 53, no. 2, 2021.##
[12] S. Naghizade, H. Khoshsima, “Low input power an all optical 4×2 encoder based on triangular lattice shape photonic crystal,” Journal of Optical Communications, vol. 1, pp. 1–8, 2018.##
[13] T. A. Moniem, “All-optical digital 4 × 2 encoder based on 2D photonic crystal ring resonators,” Journal of Modern Optics, vol. 63, no. 8, pp. 735–741, 2016.##
[14] F. Mehdizadeh, M. Soroosh, and H. Alipour-Banaei, “Proposal for 4-to-2 optical encoder based on photonic crystals,” IET Optoelectronics, vol. 11, no. 1, pp. 29–35, 2017.##
[15] T. Daghooghi, M. Soroosh, and K. Ansari-Asl, “Ultra-fast all-optical decoder based on nonlinear photonic crystal ring resonators,” Applied Optics, vol. 57, no. 9, p. 2250, 2018.##
[16] Z. Chen, Z. Li, and B. Li, “A 2-to-4 decoder switch in SiGe/Si multimode inteference,” Optics Express, vol. 14, no. 7, p. 2671, 2006.##
[17] F. Parandin, M. M. Karkhanehchi, M. Naseri, and A. Zahedi, “Design of a high bitrate optical decoder based on photonic crystals,” Journal of Computational Electronics, vol. 17, no. 2, pp. 830–836, 2018.##
[18] G. Manzacca, D. Paciotti, A. Marchese, M. S. Moreolo, and G. Cincotti, “2D photonic crystal cavity-based WDM multiplexer,” Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications, vol. 5, no. 4, pp. 164–170, 2007.##
[19] M. Koshiba, “Wavelength division multiplexing and demultiplexing with photonic crystal waveguide couplers,” Journal of Lightwave Technology, vol. 19, no. 12, pp. 1970–1975, 2001.##
[20] V. Fakouri-Farid and A. Andalib, “Design and simulation of an all optical photonic crystal-based comparator,” Optik, vol. 172, pp. 241–248, 2018.##
[21] H. Jile, “Realization of an all-optical comparator using beam interference inside photonic crystal waveguides,” Applied Optics, vol. 59, no. 12, p. 3714, 2020.##
[22] C. Lu, X. Hu, H. Yang, and Q. Gong, “Chip-integrated ultrawide-band all-optical logic comparator in plasmonic circuits,” Scientific Reports, vol. 4, no. 1, pp. 1–8, 2014.##
[23] R. Moradi, “All optical half subtractor using photonic crystal based nonlinear ring resonators,” Optical and Quantum Electronics, vol. 51, no. 4, p. 119, 2019.##
[24] E. Kuramochi et al., “Large-scale integration of wavelength-addressable all-optical memories on a photonic crystal chip,” Nature Photonics, vol. 8, no. 6, pp. 474–481, 2014.##
[25] T. Alexoudi, G. T. Kanellos, and N. Pleros, “Optical RAM and integrated optical memories: a survey,” Light: Science and Applications, vol. 9, no. 1, pp. 1–16, 2020.##
[26] T. Uda, A. Ishii, and Y. K. Kato, “Single Carbon Nanotubes as Ultrasmall All-Optical Memories,” ACS Photonics, vol. 5, no. 2, pp. 559–565, 2018.##
[27] A. Poustie, R. J. Manning, A. E. Kelly, and K. J. Blow, “All-optical binary counter,” Optics Express, | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 535 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 319 |
||