Оптимизация логического оптического вентиля на Y-образном волноводном сумматоре

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Оптические логические вентили являются перспективными компонентами для построения фотонных схем, выполняющих логические операции и вычисления. Проведено исследование методом конечных разностей во временной области (FDTD) логического вентиля на основе Y-образного волноводного сумматора, выполняющего функции "НЕ", "ИЛИ", "исключающее ИЛИ". По результатам исследования оптимизирована конфигурация Y-образного сумматора, обеспечивающая коэффициент затухания (контрастность) порядка 35,4 дБ между логическими "1" и "0" при времени задержки передачи сигнала на выходной порт 0,33 пс. Рассмотрена возможность реализации каскадной схемы для функции "И-НЕ" с контрастностью порядка 34 дБ и временной задержкой передачи 0,73 пс. Предложенная конструкция логического вентиля потенциально может быть использована при разработке фотонных схем на кристалле для повышения их быстродействия и эффективности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Амеличев

ПК "Технологический центр"

Email: V.Amelichev@tcen.ru
ORCID iD: 0000-0002-4204-2626

к.т.н., нач. отдела

Россия, Москва

А. С. Кадочкин

ПК "Технологический центр"

Автор, ответственный за переписку.
Email: V.Amelichev@tcen.ru
ORCID iD: 0000-0002-7960-1583

к.ф. -м.н., ст. науч. сотр.

Россия, Москва

С. С. Генералов

ПК "Технологический центр"

Email: V.Amelichev@tcen.ru
ORCID iD: 0000-0002-7455-7800

нач. лаб.

Россия, Москва

Д. В. Горелов

ПК "Технологический центр"

Email: V.Amelichev@tcen.ru
ORCID iD: 0000-0002-0887-9406

нач. НИЛ

Россия, Москва

Список литературы

  1. Minzioni P. et al. Roadmap on all-optical processing // Journal of Optics. 2019. Vol. 21. No. 6. P. 063001.
  2. Pal A., Kumar S., Sharma S. Design of optical decoder circuits using electrooptic effect inside Mach–Zehnder interferometers for high speed communication // Photonic Network Communications. 2018. Vol. 35. PP. 79–89
  3. Chrostowski L., Hochberg M. Silicon photonics design: from devices to systems. / Cambridge University Press, 2015.
  4. Zamhari N., Ehsan A.A. Large cross-section rib silicon-on-insulator (SOI) S-bend waveguide // Optik. 2017. Vol. 130. PP. 141421420.
  5. D’souza N.M., Mathew V. Interference based square lattice photonic crystal logic gates working with different wavelengths // Optics & Laser Technology. 2016. Vol. 80. PP. 214–219.
  6. Charles I. et al. Enhanced all-optical Y-shaped plasmonic OR, NOR and NAND gate models, analyses, and simulation for high speed computations // Optical and Quantum Electronics. 2022. Vol. 54. No. 6. P. 330.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис.1. Структура и поперечное сечение оптического логического вентиля на Y-образного волноводном сумматоре

Скачать (226KB)
3. Рис.2. Диаграммы интерференций двух входных сигналов при разных фазовых состояниях: a – φА = φB = 0; b – φА = 0, φB = π/2; c – φА = 0, φB = π

Скачать (181KB)
4. Рис.3. Параметры оптического логического вентиля на Y-образном волноводе: D = 2Ys-bend – расстояние между входными плечами; Ls – длина выходного прямолинейного волновода; Rbend – минимальный радиус изгиба

Скачать (199KB)
5. Рис.4. Зависимость коэффициента затухания от длины прямолинейного участка Ls при расстоянии между входными плечами D = 10 мкм

Скачать (211KB)
6. Рис.5. Зависимость коэффициента затухания от расстояния между входными плечами D при длине прямолинейного участка Ls = 7,5 мкм

Скачать (313KB)
7. Рис.6. Распределение интенсивностей полей для функции "ИЛИ"

Скачать (196KB)
8. Рис.7. Распределение интенсивностей полей для функции "исключающее ИЛИ"

Скачать (322KB)
9. Рис.8. Распределение интенсивностей полей для функции "НЕ"

Скачать (233KB)
10. Рис.9. Временная задержка передачи сигнала на порт С для логических вентилей "ИЛИ", "исключающее ИЛИ" и "НЕ"

Скачать (382KB)
11. Рис.10. Каскадная схема реализации логического вентиля с функцией "И-НЕ"

Скачать (234KB)
12. Рис.11. Распределение интенсивностей полей для функции "И-НЕ"

Скачать (991KB)
13. Рис.12. Временная задержка передачи сигнала на порт D в логическом вентиле "И-НЕ"

Скачать (436KB)

© Амеличев В.В., Кадочкин А.С., Генералов С.С., Горелов Д.В., 2024