Konstruksi gerbang logika serba optik menggunakan resonator mikro-optik.

Penelitian

Konstruksi gerbang logika serba optik menggunakan resonator mikro-optik.

Analisis teoretis dan presentasi masalah untuk demonstrasi.

Perangkat serba optik seperti gerbang logika yang menggunakan resonator optik mikro diharapkan dapat direalisasikan karena kelebihannya, seperti konsumsi daya yang rendah dan penggandaan sinyal, tetapi sirkuit optik yang rumit belum dapat didemonstrasikan. Dalam studi ini, konfigurasi gerbang logika serba optik yang ideal diusulkan untuk membangun sistem aktual di mana panjang gelombang input/output cocok dan panjang gelombang resonansi semua resonator adalah sama, dan pengoperasiannya didemonstrasikan secara numerik.

Elemen dasar dari gerbang logika cahaya sisa yang diusulkan adalah resonator cincin mikro add-drop yang ditunjukkan pada Gbr. 1. Prinsip sakelar optik yang menggunakan elemen ini disajikan di bawah ini. λ1 menyimpang dari panjang gelombang resonator ketika tidak ada input cahaya, tetapi ketika input dinyalakan, panjang gelombang resonansi resonator cocok dengan λ1 karena efek Kerr optik dan input cahaya λ1 adalah output pada sisi drop (Gbr. 1 (kiri)). Ketika hanya λ2 yang aktif, cahaya tidak masuk ke resonator dan ditransmisikan sebagaimana adanya karena pemisahan dari frekuensi resonansi terlalu besar (Gbr. 1 (tengah)). Namun, ketika λ1 dan λ2 menyala, frekuensi resonansi pertama-tama cocok dengan λ1, dan akibatnya cahaya λ2 juga masuk ke resonator, frekuensi resonansi dimodulasi lebih lanjut untuk mencocokkan dengan λ2, dan sekarang cahaya λ1 ditransmisikan apa adanya dan cahaya λ2 dijatuhkan.

Gbr. 1 Prinsip operasi swich Kerr berdasarkan rongga microring

Kami telah menganalisis gerbang NAND yang terdiri dari elemen-elemen dasar yang ditunjukkan pada Gbr. 1. Resonator memiliki desain yang sama, dan satu-satunya parameter desain untuk membangun gerbang logika adalah cara resonator digabungkan dan kopling antara pandu gelombang resonator. Konfigurasi ditunjukkan pada Gbr. 2(a) dan hasil verifikasi operasi ditunjukkan pada Gbr. 2(b), yang menunjukkan input dan output ke sirkuit, yang menunjukkan bahwa operasi NAND yang diinginkan telah tercapai. Dalam penelitian ini, efek kesalahan fabrikasi pada sirkuit yang diusulkan dan toleransi terhadap fluktuasi daya input juga diverifikasi untuk pertama kalinya di dunia untuk jenis sirkuit logika optik. Ini adalah pertama kalinya desain seperti itu dilakukan dengan mempertimbangkan eksperimen demonstrasi, dan kami akan terus mencari struktur dengan toleransi fluktuasi yang lebih tinggi.

Gbr. 2 (a) Desain sirkuit fotonik dari gerbang NAND. (b) Bentuk gelombang input dan output yang dihitung oleh CMT.

Hasil penelitian ini dipublikasikan di Optics Express 22, 4466-4479 (2014).