Báo cáo nghiên cứu khoa học: All-optical NAND and AND gates based on 3x3 general interference multimode interference couplers
Thông tin tài liệu:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " All-optical NAND and AND gates based on 3x3 general interference multimode interference couplers"VNU Journal of Science, Mathematics - Physics 26 (2010) 107-113 All-optical NAND and AND gates based on 3x3 general interference multimode interference couplers Le Trung Thanh* Department of Telecommunication Engineering, University of Transport and Communications Received 23 March 2009 Abstract. This paper presents a new design method for all-optical NAND and AND logic gates based on 3x3 general interference multimode interference (GI MMI) coupler. The whole device is realized on the silicon on insulator (SOI) platform. The transfer matrix method (TMM) and three dimensional beam propagation method (3D-BPM) are used to optimally design these devices. Key words: Optical logic gate, multimode interference (MMI) coupler, silicon on insulator (SOI), beam propagation method (BPM)1. Introduction All-optical logic gates are important elements in photonic signal processing systems. They havemany applications such as adders, subtractors, header recognizers, parity checkers, and encryptionsystems. In practice, it is desirable to implement all-optical logic gates having small size, low powerconsumption and high-speed [1, 2]. There are many existing approaches for realizing optical logic gates. Many materials and deviceshave been suggested for use in optical logic. So far, optical logic schemes have been mainly based onnonlinear materials [3, 4]. The disadvantage of these approaches is that high optical powers are neededin order to obtain a nonlinear interaction. In addition, since the nonlinear coefficient is often small,long interaction lengths are generally required. Moreover, devices based on nonlinear effects are notalways suitable for circuit integration. Another disadvantage is that nonlinear materials are usuallyexpensive [5-9]. A second approach for realizing optical logic is to use semiconductor optical amplifiers (SOAs).SOAs are devices that amplify an optical signal without the use of optical-electrical-optical conversion[10]. Amplification is achieved in materials that exhibit optical gain. Recently, we have shown a general theory for realizing optical logic gates using MMI couplers[11, 12]. In this paper, we show that all-optical NAND and AND logic gates based on 3x3 GI MMIcouplers can be realized. Moreover, silicon on insulator (SOI) technology is used for the design ofMMI devices because SOI technology is compatible with existing complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) technologies for making compact, highly integrated, and multifunctiondevices [13, 14]. The SOI platform uses silicon both as the substrate and the guiding core material.The large index contrast between Si ( nSi =3.45 at wavelength 1550nm) and SiO 2 ( nSiO2 =1.46) allows______* Email: thanh.latrobe@gmail.com 107108 L.T. Thanh / VNU Journal of Science, Mathematics - Physics 26 (2010) 107-113light to be confined within submicron dimensions and single mode waveguides can have core cross-sections with dimensions of only few hundred nanometres and bend radii of a few micrometers withminimal losses. The designs for the devices are optimized by the 3D-BPM method.2. Design of All-optical NAND and AND Gates based on 3x3 GI-MMI couplers Theory: The conventional MMI coupler has a structure consisting of a homogeneous planarmultimode waveguide region connected to a number of single mode access waveguides [15]. TheMMI coupler can be operated using the general interference or restricted interference theory [16].Consider a 3x3 GI-MMI coupler having a width of the MMI region WMMI , and a length LMMI = Lπ asshown in Fig. 1; where ai (i=1,2,3) and b j ( j = 1, 2,3) are the complex amplitudes of the signals atinput and output ports, respectively; L π is the beat length of the MMI coupler [15]. Fig. 1. A 3x3 GI-MMI structure used for realizing optical logic gates. Using the transfer matrix method [15], the relationship between the output complex amplitudesb j (j=1,2,3) and the input complex amplitudes ai (i=1,2,3) of the device can be expressed by − e − j 2π / 3 a1 e − j 2π / 3 −1 b1 1 − j 2π / 3 e − j 2π / 3 a2 b2 = 3 e −1 (1) ...
Tìm kiếm theo từ khóa liên quan:
trình bày báo cáo tài liệu báo cáo nghiện cứu khoa học cách trình bày báo cáo báo cáo ngành văn học báo cáo tiếng anhGợi ý tài liệu liên quan:
-
HƯỚNG DẪN THỰC TẬP VÀ VIẾT BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
18 trang 358 0 0 -
Hướng dẫn trình bày báo cáo thực tập chuyên ngành
14 trang 284 0 0 -
Hướng dẫn thực tập tốt nghiệp dành cho sinh viên đại học Ngành quản trị kinh doanh
20 trang 235 0 0 -
Đồ án: Nhà máy thủy điện Vĩnh Sơn - Bình Định
54 trang 222 0 0 -
23 trang 207 0 0
-
40 trang 200 0 0
-
Báo cáo môn học vi xử lý: Khai thác phần mềm Proteus trong mô phỏng điều khiển
33 trang 185 0 0 -
BÁO CÁO IPM: MÔ HÌNH '1 PHẢI 5 GIẢM' - HIỆN TRẠNG VÀ KHUYNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN
33 trang 179 0 0 -
8 trang 177 0 0
-
9 trang 173 0 0
-
Tiểu luận Nội dung và bản ý nghĩa di chúc của Chủ tịch Hồ Chí Minh
22 trang 169 0 0 -
8 trang 159 0 0
-
Chuyên đề mạng máy tính: Tìm hiểu và Cài đặt Group Policy trên windows sever 2008
18 trang 156 0 0 -
Báo cáo đề tài: Chất chống Oxy hóa trong thực phẩm
19 trang 154 0 0 -
6 trang 152 0 0
-
Thuyết trình môn kiến trúc máy tính: CPU
20 trang 148 0 0 -
Báo cáo nghiên cứu khoa học: Về một mô hình bài toán quy hoạch ngẫu nhiên
8 trang 144 0 0 -
Báo cáo Các loại cáp được sử dụng phổ biến trong viễn thông
25 trang 133 0 0 -
Tiểu luận: Tư tưởng Hồ Chí Minh với vấn đề đại đoàn kết dân tộc
14 trang 130 0 0 -
Báo cáo khoa học: TÍNH TOÁN LÚN BỀ MẶT GÂY RA BỞI THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM THEO CÔNG NGHỆ KÍCH ĐẨY
8 trang 127 0 0