طراحي گيت منطقي an‎d تمام نوري مبتني بر بلور فوتوني با ابعاد بسيار كم و مناسب براي مدارهاي مجتمع نوري

Design of an All-Optical an‎d Logic Gate based on Photonic Crystal with Small Dimensions Suitable for Integrated Optical Circuits

در اين مقاله با استفاده از شبكه بلور فوتوني دو بعدي يك ساختار فشرده و ساده به‌منظور ايجاد گيت منطقي تمام نوري an‎d معرفي شده است. ساختار طراحي شده متشكل از سه موج بر بلور فوتوني است كه توسط يك نانو تشديدگر به هم متصل شده‌اند. نانو تشديدگر با افزايش شعاع ميله‌ دي‌الكتريك شكل گرفته است. تحليل و بررسي‌ها با استفاده از روش تفاضل متناهي در حوزه زمان و بسط امواج تخت صورت گرفته است كه روش بسط امواج تخت براي به‌دست آوردن شكاف باند فوتوني و روش تفاضل متناهي در حوزه زمان براي بررسي رفتار ميدان الكترومغناطيس در ساختار بلور فوتوني استفاده شده است. مزاياي اين طراحي ابعاد كوچك، بالا بودن امكان تحقق، هماهنگي با فن‌آوري سيليكون و بالا بودن توان خروجي در حالت يك منطقي است. زمان تاخير اين گيت برابر با ps 0/32 است. نسبت كمينه توان نوري دريافت شده به توان ورودي در حالت يك منطقي برابر با 1/968 و نسبت بيشينه توان نوري به توان ورودي در حالت صفر منطقي 0/492 است. در نتيجه ميزان نسبت كنتراست براي گيت طراحي شده برابر با dB 6 است. بالا بودن توان نور در خروجي، گيت منطقي طراحي شده را قادر مي‌سازد گيت‌هاي منطقي طبقه بعدي را فعال سازد و در مدارات مجتمع قرار گيرد. با توجه به ويژگي‌هاي مطرح شده اين گيت منطقي مي‌تواند در مدارات مجتمع تمام نوري استفاده شود

In this paper, using a two-dimensional photonic crystal, a compact and simple structure is introduced for an all-optical an‎d logic gate. The designed structure consists of three photonic crystal waveguides connected by a nano resonator. The nano resonator is formed by increasing the radius of the dielectric rod. Analysis and investigations have been done using the finite-difference time-domain and plane wave expansion methods. The plane wave expansion method is used to obtain photonic band gap and finite-difference time-domain method is used to study the electromagnetic field behavior in photonic crystal structure. The advantages of this design are small dimension, the high possibility of realization, and high output power in logical state of 1. The delay time of this gate is 0.32 ps. The minimum ratio of the received optical power to the input power in logical state 1, is 1.968 and the maximum ratio of the optical power to the input power in logic zero mode is 0.492. So, the contrast ratio for the designed logic gate is 6 dB. The high output power allow the logic gate to enable to be integrated the next level logic gates into the optical integrated circuits. Considering the features mentioned, this logic gate can be used in optical integrated circuits.