دانشگاه الزهرا

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات25
تعداد شماره‌ها931
تعداد مقالات7,652
تعداد مشاهده مقاله12,492,156
تعداد دریافت فایل اصل مقاله8,884,418
خواجه‌ئیان, نیلوفر, جمالی, جاسم, فاتحی دیندارلو, محمدحسین, تقی‌زاده, مهدی. (1400). مقاله پژوهشی: طراحی و شبیه‌سازی یک نیم‌جمع‌کنندۀ تمام‌نوری با استفاده از حلقه‌های تشدید غیرخطی مبتنی بر بلور فوتونی. جلوه هنر, 11(3), 15-24. doi: 10.22051/ijap.2021.36720.1218
نیلوفر خواجه‌ئیان; جاسم جمالی; محمدحسین فاتحی دیندارلو; مهدی تقی‌زاده. "مقاله پژوهشی: طراحی و شبیه‌سازی یک نیم‌جمع‌کنندۀ تمام‌نوری با استفاده از حلقه‌های تشدید غیرخطی مبتنی بر بلور فوتونی". جلوه هنر, 11, 3, 1400, 15-24. doi: 10.22051/ijap.2021.36720.1218
خواجه‌ئیان, نیلوفر, جمالی, جاسم, فاتحی دیندارلو, محمدحسین, تقی‌زاده, مهدی. (1400). 'مقاله پژوهشی: طراحی و شبیه‌سازی یک نیم‌جمع‌کنندۀ تمام‌نوری با استفاده از حلقه‌های تشدید غیرخطی مبتنی بر بلور فوتونی', جلوه هنر, 11(3), pp. 15-24. doi: 10.22051/ijap.2021.36720.1218
خواجه‌ئیان, نیلوفر, جمالی, جاسم, فاتحی دیندارلو, محمدحسین, تقی‌زاده, مهدی. مقاله پژوهشی: طراحی و شبیه‌سازی یک نیم‌جمع‌کنندۀ تمام‌نوری با استفاده از حلقه‌های تشدید غیرخطی مبتنی بر بلور فوتونی. جلوه هنر, 1400; 11(3): 15-24. doi: 10.22051/ijap.2021.36720.1218

مقاله پژوهشی: طراحی و شبیه‌سازی یک نیم‌جمع‌کنندۀ تمام‌نوری با استفاده از حلقه‌های تشدید غیرخطی مبتنی بر بلور فوتونی

فیزیک کاربردی ایران
مقاله 2، دوره 11، شماره 3 - شماره پیاپی 26، مهر 1400، صفحه 15-24    اصل مقاله (573.8 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/ijap.2021.36720.1218
نویسندگان
نیلوفر خواجه‌ئیان1؛ جاسم جمالی* 2؛ محمدحسین فاتحی دیندارلو2؛ مهدی تقی‌زاده2
1دانشجوی دکترا، گروه مهندسی برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون، کازرون، ایران
2استادیار، گروه مهندسی برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون، کازرون، ایران
چکیده
جمع‌کننده‌های تمام‌نوری نقشی کلیدی در تحقق نسل جدید مدارهای دیجیتال تمام‌نوری ایفا می‌کنند. در این مقاله، با استفاده از حلقه‌های تشدید غیرخطی مبتنی بر بلورهای فوتونی دوبعدی ساختار جدیدی برای پیاده‌سازی نیم‌جمع‌کنندۀ تمام‌نوری طراحی و ارائه شده است. برای پیاده‌سازی حلقه‌های غیرخطی از یک لایه میله ناراستی از جنس شیشۀ آلاییده‌شده بین هسته و لایۀ بیرونی حلقۀ تشدید استفاده شده است. در موادی که ضریب کِر بزرگی دارند، ضریب‌شکست به‌شدت به تغییرات شدت نور وابسته است، لذا با ترکیب این مواد با تشدیدکننده‌های تمام‌نوری می‌توان سوئیچ نوری را پیاده‌سازی کرد. برای طراحی ساختار پیشنهادی، از دو حلقۀ تشدید غیرخطی استفاده شده است. هر دو حلقه چنان طراحی شده‌اند که پرتوهای نوری با شدت نور کمتر از آستانۀ سوئیچ‌زنی را بین دو موجبر منتقل می‌کنند. ولی اگر شدت نور بیشتر از حد آستانۀ سوئیچ‌زنی باشد، حلقه‌ها نمی‌توانند پرتوهای نوری را بین دو موجبر منتقل کنند. ساختار طراحی‌شده با استفاده از نرم‌افزار آرسافت شبیه‌سازی شده است. ساختار پیشنهادی دو پایۀ ورودی و دو پایۀ خروجی دارد. مطابق با نتایج شبیه‌سازی‌ها، در حالتی‌که هر دو پایۀ ورودی خاموش است، هر دو پایۀ خروجی نیز خاموش خواهد بود. درصورتی‌که فقط یکی از پایه‌های ورودی روشن باشد، پایۀ خروجی S روشن می‌شود و در صورتی‌که هر دو پایۀ ورودی روشن باشد، پایۀ خروجی C روشن می‌شود. این نتایج کاملاً با عملکرد یک نیم‌جمع‌کننده مطابقت دارند. بیشترین مقدار برای زمان صعود ساختار طراحی‌شده برابر ps 1٫5 است.
کلیدواژه‌ها
بلور فوتونی؛ نیم‌جمع‌کنندۀ نوری؛ اثر کر؛ حلقۀ تشدید غیرخطی
عنوان مقاله [English]
Research Paper: Design and Simulation of an All-optical Half Adder Using Nonlinear Photonic Crystal Ring Resonators
نویسندگان [English]
Niloofar Khajeheian1؛ Jasem Jamali2؛ Mohammadhossein Fatehi-Dindarlou2؛ Mehdi Taghizadeh2
1Ph. D. Student, Department of Electrical Engineering, Kazerun Branch, Islamic Azad University, Kazerun,
2Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Kazerun Branch, Islamic Azad University, Kazerun, Iran
چکیده [English]
All-optical adders play a key role in the next generation of all-optical digital circuits. In this paper, using nonlinear resonance rings based on 2D photon crystals, a new structure has been designed to implement an all-optical half adder. To implement the required nonlinear ring resonators, some nonlinear defects made of doped glass were introduced between the core and outer layer of the resonant rings. The refractive index of nonlinear materials with high Kerr coefficients is very sensitive to the variation of optical intensity, so one can design optical switches by combining these materials with resonant rings. Two nonlinear resonant rings are used for designing the proposed all-optical half adder. Both rings are designed such that they can drop optical waves when the optical intensity is less than the switching threshold, but when the optical intensity is more than the switching threshold, they cannot drop the optical waves. The final structure has two input and two output ports. The proposed structure was simulated using Rsoft photonics CAD. According to the simulation results when both inputs ports are OFF, both output ports will remain OFF. If only one of the input ports is ON, the S port will be ON, and C will be OFF. Finally, when both input ports are ON, the C port will be ON, and S will be OFF. Therefore, these results prove that the proposed structure can work as an all-optical half adder. The maximum rise time for the proposed structure is about 1.5 ps.
کلیدواژه‌ها [English]
Photonic Crystal, Optical Half Adder, Nonlinear Ring Resonator, Kerr Effect
مراجع
  1. Youcef Mahmoud M., Bassou G., Metehri F., Channel drop filter using photonic crystal ring resonators for CWDM communication systems. - Int. J. Light Electron Opt., 125, 4718–4721, 2014.
  2. Chiu W.-Y., Huang T.-W., Wu Y.-H., Chan Y.-J., Hou C.-H., Chien H.T., Chen C.-C., A photonic crystal ring resonator formed by SOI nano-rods, Express. 15, 15500, 2007.
  3. Ren C., Wang P., Cheng L., Feng S., Gan L., Li Z., Multichannel W3 Y-branch filter in a two dimensional triangular-lattice photonic crystal slab, - Int. J. Light Electron Opt. 125, 7203–7206, 2014.
  4. Alipour-banaei H., Mehdizadeh F., A Proposal for Anti-Uvb Filter Based on One-Dimensional Photonic Crystal Structure, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 7, 367–371, 2012.
  5. Mehdizadeh F., Alipour-Banaei H., Daie-Kuzekanani Z., All optical multi reflection structure based on one dimensional photonic crystals for WDM communication systems. Adv. Mater. Rapid Commun. 6, 527–531, 2012.
  6. Kannaiyan V., Savarimuthu R., Dhamodharan S.K., Investigation of 2D-photonic crystal resonant cavity based WDM demultiplexer, Opto-Electronics Rev. 26, 108–115, 2018.
  7. Abolhaasani-Kaleibar A., Andalib A., Studying photonics crystal cavities by design and simulation of a 1 to 8 optical demultiplexer, 72, 459–464, 2018.
  8. Moungar A., Badaoui H., Abri M., 16-Channels wavelength efficient demultiplexing around 1.31/1.55 μm in 2D photonic crystal slab, Optik (Stuttg). 193, 162685, 2019.
  9. Hassangholizadeh-Kashtiban M., Alipour-Banaei H., Tavakoli M.B., Sabbaghi-Nadooshan R., All-optical Fredkin gate using photonic-crystal-based nonlinear cavities, Opt. 59, 635–641, 2020.
  10. Hassangholizadeh-Kashtiban M., Alipour-Banaei H., Tavakoli M.B., Sabbaghi-Nadooshan R., Creation of a fast optical Toffoli gate based on photonic crystal nonlinear ring resonators, Comput. Electron. 19, 1281–1287, 2020.
  11. Hassangholizadeh-Kashtiban M., Alipour-Banaei H., Tavakoli M.B., Sabbaghi-Nadooshan R., An ultra fast optical reversible gate based on electromagnetic scattering in nonlinear photonic crystal resonant cavities, Mater. (Amst). 94, 371–377, 2019.
  12. Zhang Q., Zhen Z., Liu C., Jariwala D., Cui X., Gate-tunable polariton superlens in 2D/3D heterostructures. Express. 27, 18628, 2019.
  13. Mehdizadeh F., Soroosh M., Designing of all optical NOR gate based on photonic crystal, Indian J. Pure Appl. Phys., 54, 35–39, 2016.
  14. Khosravi S., Zavvari M., Design and analysis of integrated all-optical 2 × 4 decoder based on 2D photonic crystals., Photonic Netw. Commun. 35, 122–128, 2018.
  15. Daghooghi T., Soroosh M., Ansari-Asl K., Ultra-fast all-optical decoder based on nonlinear photonic crystal ring resonators, Opt. 57, 2250, 2018.
  16. Daghooghi T., Soroosh M., Ansari-Asl K., Slow light in ultracompact photonic crystal decoder. Opt. 58, 2050, 2019.
  17. Daghooghi T., Soroosh M., Ansari-Asl K., A low-power all optical decoder based on photonic crystal nonlinear ring resonators, Optik (Stuttg), 174, 400–408, 2018.
  18. Gholamnejad S., Zavvari M., Design and analysis of all-optical 4--2 binary encoder based on photonic crystal, Quantum Electron, 49, 302, 2017.
  19. Haddadan F., Soroosh M., Low-power all-optical 8-to-3 encoder using photonic crystal-based waveguides, Photonic Netw. Commun, 37, 83–89, 2019.
  20. Moniem T.A., All-optical digital 4 × 2 encoder based on 2D photonic crystal ring resonators, Mod. Opt. 63, 735–741, 2016.
  21. Rahmani A., Mehdizadeh F., Application of nonlinear PhCRRs in realizing all optical half-adder, Quantum Electron, 50, 30, 2017.
  22. Serajmohammadi S., Alipour-Banaei H., Mehdizadeh F., Proposal for realizing an all-optical half adder based on photonic crystals, Opt, 57, 1617, 2018.
  23. Jalali-Azizpoor M.R., Soroosh M., Seifi-Kavian Y., Application of self-collimated beams in realizing all-optical photonic crystal-based half-adder, Photonic Netw. Commun, 36, 344–349, 2018.
  24. Neisy M., Soroosh M., Ansari-Asl K., All optical half adder based on photonic crystal resonant cavities, Photonic Netw. Commun, 35, 245–250, 2018.
  25. Cheraghi F., Soroosh M., Akbarizadeh G., An ultra-compact all optical full adder based on nonlinear photonic crystal resonant cavities, Superlattices Microstruct, 113, 359–365, 2018.
  26. Askarian A., Akbarizadeh G., Fartash M., All-optical half-subtractor based on photonic crystals, Opt, 58, 5931, 2019.
  27. Askarian A., Akbarizadeh G., Fartash M., A novel proposal for all optical half-subtractor based on photonic crystals, Quantum Electron, 51, 264, 2019.
  28. Moradi R., All optical half subtractor using photonic crystal based nonlinear ring resonators, Quantum Electron, 51, 1–9, 2019.
  29. Serajmohammadi S., Alipour-Banaei H., Mehdizadeh F., A novel proposal for all optical 1-bit comparator using nonlinear PhCRRs, Photonics Nanostructures - Fundam. Appl., 34, 19–23, 2019.
  30. Zhu L., Mehdizadeh F., Talebzadeh R., Application of photonic-crystal-based nonlinear ring resonators for realizing an all-optical comparator, Opt, 58, 8316–8321, 2019.
  31. Surendar A., Asghari M., Mehdizadeh F., A novel proposal for all-optical 1-bit comparator using nonlinear PhCRRs, Photonic Netw. Commun, 38, 244–249, 2019.
  32. Fakouri-Farid V., Andalib A., Design and simulation of an all optical photonic crystal-based comparator, Optik (Stuttg). 172, 241–248, 2018.
  33. Zhao T., Asghari M., Mehdizadeh F., An All-Optical Digital 2-to-1 Multiplexer Using Photonic Crystal-Based Nonlinear Ring Resonators, Electron. Mater, 48, 2482–2486, 2019.
  34. Zamanian-Dehkordi S.S., Soroosh M., Akbarizadeh G., An ultra-fast all-optical RS flip-flop based on nonlinear photonic crystal structures, Rev., 25, 523–531, 2018.
  35. Tanabe T., Notomi M., Mitsugi S., Shinya A., Kuramochi E., Fast bistable all-optical switch and memory on a silicon photonic crystal on-chip, Lett., 30, 2575, 2005.
  36. Amiri I.S., Yupapin P., Palai G., Realization of photonic memory using 1D optical metamaterial structure through absorption, reflection, and transmission analysis, Optik (Stuttg), 185, 264–268, 2019.
  37. Mehdizadeh F., Soroosh M., Alipour-Banaei H., Farshidi E., A Novel Proposal for All Optical Analog-to-Digital Converter Based on Photonic Crystal Structures, IEEE Photonics J., 9, 1–11, 2017.
  38. Mehdizadeh F., Soroosh M., Alipour-Banaei H., Farshidi E., All optical 2-bit analog to digital converter using photonic crystal based cavities, Quantum Electron, 49, 38, 2017.
  39. Mehdizadeh F., Soroosh M., Alipour-Banaei H., Farshidi E., Ultra-fast analog-to-digital converter based on a nonlinear triplexer and an optical coder with a photonic crystal structure, Opt., 56, 1799–1806, 2017.
  40. Tavousi A., Mansouri-Birjandi M.A., Optical-analog-to-digital conversion based on successive-like approximations in octagonal-shape photonic crystal ring resonators, Superlattices Microstruct. 114, 23–31, 2018.
  41. Massoudi R., Najjar M., Mehdizadeh F., Janyani V., Investigation of resonant mode sensitivity in PhC based ring resonators, Quantum Electron, 51, 87, 2019.
  42. Liu D., Gao Y., Tong A., Hu S., Absolute photonic band gap in 2D honeycomb annular photonic crystals, Lett. A. 379, 214–217, 2015.
  43. Mirjalili S.M., Mirjalili S.Z., Asymmetric Oval-Shaped-Hole Photonic Crystal Waveguide Design by Artificial Intelligence Optimizers, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron, 22, 258–264, 2016.
  44. Tavousi A., Mansouri-Birjandi M.A., Ghadrdan M., Ranjbar-Torkamani M., Application of photonic crystal ring resonator nonlinear response for full-optical tunable add--drop filtering, Photonic Netw. Commun, 34, 131–139, 2017.
  45. Liu Q., Ouyang Z., Wu C.J., Liu C.P., Wang J.C., All-optical half adder based on cross structures in two-dimensional photonic crystals, Express, 16, 18992–19000, 2008.
  46. Ghadrdan M., Mansouri-Birjandi M.A., Concurrent implementation of all-optical half-adder and AND & XOR logic gates based on nonlinear photonic crystal, Quantum Electron, 45, 1027–1036, 2013.
  47. Jiang Y.-C., Liu S.-B., Zhang H.-F., Kong X.-K., Realization of all optical half-adder based on self-collimated beams by two-dimensional photonic crystals, Commun, 348, 90–94, 2015.
  48. Xavier S.C., Arunachalam K., Caroline E., Johnson W., Design of two-dimensional photonic crystal-based all-optical binary adder, Eng., 52, 25201, 2013.
  49. Alipour-Banaei H., Seif-Dargahi H., Photonic crystal based 1-bit full-adder optical circuit by using ring resonators in a nonlinear structure. Photonics Nanostructures - Fundam. Appl., 24, 29–34, 2017.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 752
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 512


سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب