14960

14960

تحليل، طراحي و شبيه سازي ادوات منطقي تمام نوري فوتونيك كريستالي با بررسي اثر غيرخطي

دكتري

الكترونيك

آبان ماه 1394

آبان ماه 1394

دكتر شهرام محمدنژاد

برق

چكيده در اين پايان¬نامه از ساختارهاي فوتونيك كريستالي به¬منظور دست¬يابي به ادوات منطقي تمام نوري بهره گرفته ¬شده است. در ابتدا مطالعات صورت گرفته تاكنون و مزايا و معايب هر يك از آنها به¬صورت كامل مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. به¬منظور رسيدن به نسبت تباين و سرعت عملكرد بالا و حداقل نشت سيگنال درگاه¬هاي ورودي به يكديگر با توجه به نقش اساسي موج‌برهاي نوري و كاواك¬هاي فوتونيك كريستالي در پياده¬سازي ادوات مجتمع نوري، برخي از طراحي¬هايي كه به¬¬منظور بهينه¬سازي عملكرد اين ادوات ارائه شده، تشريح شده است و برهم¬كنش كاواك¬هاي تشديد با موج‌برها و سازوكار¬هاي مرتبط و ادواتي كه به اين وسيله قابل پياده¬سازي¬اند، مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين با توجه به استفاده از خم¬ها، تشديدگرهاي حلقوي و تزويج¬گرهاي مستقيم در ساختار¬هاي پيشنهاد شده، طراحي آنها تحليل شده است. فوتونيك كريستال¬ها هندسه¬هاي متفاوتي دارند كه در اين پايان¬نامه از فوتونيك كريستال¬هاي دو بعدي مربعي و مثلثي براي طراحي ساختارها استفاده شده است. از روش¬هاي بسط موج صفحه¬اي و تفاضل¬ متناهي در حوزه زمان براي محاسبه شكاف باند و تحليل ساختارهاي فوتونيك كريستالي بهره گرفته شده است. در اين پايان¬نامه از اثرات غيرخطي براي پياده¬سازي ادوات منطقي استفاده شده است. يكي از ساختارهاي بيان شده گيت منطقي AND، XOR و OR با استفاده از اثر غيرخطي و تشديدگرهاي حلقوي است. نتايج تحليل نشان مي-دهد كه نسبت تباين ساختارهاي AND-XOR و AND-OR پيشنهادي حدود dB 29/20 و dB 7/16 هستند و پاسخ زماني آن حدود ps 3 است. در ادامه گيت منطقي XOR كم¬مصرف با استفاده از تزويج¬گرهاي سمتي طراحي و تحليل شده است. نتايج شبيه¬سازي حاكي از آن است كه نسبت تباين و نرخ بيت گيت مذكور به¬ترتيب حدود dB 56/37 و Tbit/s 63/1 است و حساسيت آن به پارامترهاي ساخت حداقل است. يكي از راه¬هاي توليد عمليات منطقي استفاده از ساختارهاي سوييچينگ است، سوييچ¬هاي دو حالته طراحي شده بدين منظور در پايان نامه تشريح شده است و سپس گيت منطقي XOR طراحي شده مبتني بر كاواك درون و كنار موج¬بر، تحليل و شبيه¬سازي شده است. همچنين نسبت تباين و پاسخ زماني آن به¬ترتيب حدود dB 8/22 و ps 4 به¬دست آمده است. در بخش انتهايي گيت¬هاي منطقي طراحي شده براي پياده¬سازي عمليات منظقي NOT و OR با استفاده از اثر غيرخطي و تشديدگرهاي حلقوي ارائه گرديد. نتايج شبيه¬سازي نشان مي¬دهد نسبت تباين ساختار پيشنهادي dB 7/18 و پاسخ زماني آن حدود ps 3 مي-باشد. واژه¬هاي كليدي: فوتونيك كريستال¬، گيت¬هاي منطقي، اثر غيرخطي، تشديدگر، تزويج¬گر