All-optical logic gates, including OR, XOR, NOT, XNOR, and NAND gates, are realized theoretically in a two-dimensional silicon photonic crystal using the light beam interference effect. The ingenious photonic crystal waveguide component design, the precisely controlled optical path difference, and the elaborate device configuration ensure the simultaneous realization of five types of logic gate with low-power and a contrast ratio between the logic states of “1” and “0” as high as 20 dB. High power is not necessary for operation of these logic gate devices. This offers a simple and effective approach for the realization of integrated all-optical logic devices

چکیده

گیت های منطقی تمام نوری، از جمله گیت های OR، XOR، NOT، XNOR، و NAND، از نظر تئوری در یک کریستال سیلیکون فوتونیک دو بعدی با استفاده از اثر تداخل پرتو نور تحقق می یابند. طراحی مبتکرانه مولفه موجبر کریستال فوتونیک، اختلاف مسیر نوری کنترل شده بصورت دقیق، و پیکربندی استادانه­ دستگاه، تحقق همزمان پنج نوع از گیت های منطقی با توان پایین و نسبت کنتراست بین حالات منطقی "1" و "0" را تا اندازه 20 دسی بل تضمین می کند. توان بالا برای عملکرد این تجهیزات گیت منطقی، لازم نیست. این یک روش ساده و موثر برای تحقق تجهیزات منطقی تمام نوری مجتمع ارائه می دهد.

1-مقدمه

به تازگی، گیت های منطقی تمام نوری به دلیل کاربردهای بالقوه شان در زمینه سیستم های محاسبات نوری و شبکه های میان ارتباطی نوری، در حال جذب توجه گسترده ای بوده اند. طرح های بسیاری برای تحقق بخشیدن به گیت های منطقی تمام نوری ارائه شده است، از جمله استفاده از کریستال های مایع نماتیک [1]، موجبرهای فلز (یا دی الکتریک) [2-4]، و رزوناتورهای نوری سیلیکونی [5]. بدلیل توانایی منحصر به فردشان برای کنترل حالات انتشار فوتون ها، کریستال های فوتونی، با شکاف های باند فوتونی شان، یک پلت فرم کامل برای تحقق تجهیزات فوتونی مجتمع ارائه می دهیم. گیت های منطقی تمام نوری مبتنی بر کریستال­ فوتونی، برای کاربردهای عملی روی تراشه، امیدوارکننده هستند...