عنوان

طراحی و شبیه سازی گیت های منطقی نوری مبتنی بر بلورهای فوتونی

Country Code

IR

Number

۴۶۳۷پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Country of publication

IR

Title Proper

طراحی و شبیه سازی گیت های منطقی نوری مبتنی بر بلورهای فوتونی

General Material Designation

[پایان‌نامه]

Parallel Title Proper

Desingn and Simulation of Optical Logic Gates based on Photonic Crystal

First Statement of Responsibility

/افسانه حیدری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی برق

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۶

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۰۰ص.

Other Physical Details

:

Text of Note

زبان: فارسی

Text of Note

زبان چکیده: فارسی

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Text of Note

مصور، جدول، نمودار

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی برق- افزاره‌های میکرو و نانوالکترونیک

Date of degree

۱۳۹۶/۱۱/۰۱

Body granting the degree

صنعتی سهند

Text of Note

بلور های فوتونی محیطی با خواص نوری متناوب هستند .یکی از خواص مهم این ساختارها، کنترل نور به علت وجود باند ممنوعه فوتونی به دلیل ایجاد نقص هایی در آنها است .هرگاه نوری با فرکانسی در محدوده باند ممنوعه، به بلور اعمال کنیم نور مورد نظر منعکس /بازتاب خواهد شد .با استفاده از رفتاری که این ساختارها از خود نشان می دهند و همچنین به دلیل تلفات کم و قابلیت بالا در هدایت و کنترل نور به عنوان ساختارهای مناسب برای ایجاد پردازنده های تمام نوری در نظر گرفته شده و قطعات نوری زیادی از قبیل گیت های منطقی نوری با استفاده از آن ها طراحی و ساخته شده است .در این راستا در این تحقیق چهار ساختار برای ارائه گیت های منطقی مختلف و نیم جمع کننده تمام نوری مبتنی بر بلور فوتونی با استفاده از فرمت باینری- فاز- شیفت- کی (BPSK) و رینگ رزوناتور ها طراحی شده اند .لذا ما سعی کردیم در این طراحی ها با وجود داشتن چند خروجی در ساختار، حداکثر نور ورودی به درگاه خروجی مورد نظر انتقال یابد .در تمامی شبیه سازی ها از نرم افزار آرسافت استفاده شده است .در محاسبات ساختار باند فوتونی و مد نقص، از روش بسط امواج تخت (PWE) و جهت بررسی منحنی توان خروجی بر حسب زمان روش تفاضل متناهی در حوزه زمان (FDTD) استفاده شده است .در طرح اول و دوم، ساختار به کار رفته برای طراحی گیت های منطقی مورد نظر آرایه ای از میله های سیلیکونی در بستر با ثابت دی الکتریک به ترتیب ۴۸.۳ و ۴۵.۱ است .شعاع میله های سیلیکونیa ۲.۰ و a ثابت شبکه بلور فوتونی و ۴۵۴.۰ میکرومتر می باشد .در طرح اول گیت های منطقی نوریXOR ،XNOR ، OR وNAND ، با استفاده از یک کوپلرdB -۳ مبتنی بر بلور فوتونی بر اساس سیگنال های BPSK به دست آمده اند .بزرگترین مزیت این طرح به دست آوردن چهار گیت منطقی با استفاده از یک ساختار ساده بلور فوتونی میباشد .در طرح دوم نیز با استفاده از یک کوپلرdB -۳ مبتنی بر بلور فوتونی و یک ورودی کنترل یک نیم جمع کننده تمام نوری مبتنی بر بلور فوتونی بر اساس سیگنال های BPSK ارائه شده است که اساس کار این دو طرح با استفاده از تغییر فاز سیگنال های ورودی برای به دست آوردن خروجی مورد نظر میباشد .در طرح سوم و چهارم نیز از یک رینگ رزوناتور با اثر kerr غیر خطی برای طراحی گیت های منطقی AND تمام نوری دو و سه ورودی مبتنی بر بلور فوتونی استفاده شده است .در این ساختار نیز از میله های سیلیکونی با ضریب شکست ۴۶.۳ و شعاعa ۲.۰ که a ثابت شبکه ساختار و ۶۰۰ نانومتر است استفاده شده است .شعاع میله های ناراستی داخل رینگ رزوناتور به کار برده شدهa ۱۴.۰ میباشد و ضریب شکست خطی آنها ۴.۱ می باشد .این میله ها از جنس شیشه داپ شده با ضریب kerr ۰۱.۰ هستند .مزیت های گیت های پیشنهادی به این صورت هستند که ورودی گیت ها در یک طرف و خروجی در طرف دیگر گیت تعبیه شده است .همچنین توان های خروجی ناچیزی به عنوان صفر منطقی و توان های بالای ۸۰ درصد را به عنوان یک منطقی در خروجی گیت ها مشاهده خواهیم کرد .

Text of Note

Photonic crystals are the periodic structures which can guide the light in very small space. Since at some frequencies these structures do not let the incident light propagate to the device and in fact create a forbidden frequency zone for propagating waves, they are called photonic band gap (PBG) devices. Researchers pay high attention to photonic crystal structures because of the possibility of fabricating them with low loss and compact size. Their properties help researchers to make all optical logic gates and devices that are important parameters for fabricating integrated circuits and optical processors. So, in this research, four structures have been designed to provide all optical half adder and different logic gates based on photonic crystal using Binary-Phase-Shift-Key (BPSK) format and ring resonators. In order to enhance the performance and decrease losses in the photonic crystal gates with multiple outputs, we have aimed to minimize the transmitted light the structure to the unwanted outputs and maximize the light entering the desired output. Rsoft software is used in all simulations. Plane wave expansion (PWE) method is used for photonic band structure calculations and defect mode analysis and finite difference in time domain (FDTD) method is used to study the power curve over time. In the first and second design, the structure for optical logic gates is a square array of silicon rods in SiO2 substrate with refractive index of 3.45 and 1.45, respectively. The radius of these rods are 0.2a. a is the constant of the lattice. In the first design, XOR, XNOR, OR and NAND logic gates using BPSK 3-dB coupler based on photonic crystal have been designed. The biggest advantage of this design is to provide four logic gates using a simple geometric shape with clear operating principle, it is potentially applicable for photonic integrated circuits. In the second design, using BPSK 3-dB coupler based on photonic crystal and a control input, a BPSK half adder based on photonic crystal has been provided. The basis of these two designs is to change the phase of the input signals to obtain the desired output. In the third and fourth designs, using a nonlinear ring resonator with Kerr effect to design all optical two and three photonic crystal AND logic gates. In these structures using silicon rods, too. The refractive index and the radius of these rods are 3.46 and 0.2a, that a is the constant of the lattice and 600 nm. The radius and linear refractive index inside rods of the resonator ring is 0.14a and 1.4, respectively. These rods are made of doped glass. The Kerr coefficient of these rods is 0.01 . The advantages of proposed gates are: 1. The gate inputs are installed on one side and the outputs on the other side of the gates. 2. Also the gates use small output powers as logical zero and power above 80 as logical 1 outputs.

ba

Parallel Title

Desingn and Simulation of Optical Logic Gates based on Photonic Crystal

گیت های منطقی نوری

بلورهای فوتونی

سیگنال های BPSK

Subject Term

all-optical logic gate. Photonic crystal. BPSK signal

Subject Term

گیت های منطقی نوری- بلورهای فوتونی- سیگنال های BPSK

حیدری، افسانه

بهرامی، علی، استاد راهنما

Country

ایران

Date of Transaction

20230813

Call Number

برق ،۱۰۶۹۱ ،۱۳۹۶

Host name

ی‌نوتوف‍ ی‌اهرولب‍ رب‍ ی‌نتبم‍ ی‌رون‍ ی‌قطنم‍ ی‌اه‍ ت‌یگ‍ ی‌زاس‍ ه‌یبش‍ و ی‌حارط.pdf

Access number

عادی

Compression information

عادی

Date and Hour of Consultation and Access

31046.pdf

Date and Hour of Consultation and Access

b10691.pdf

Bits per second

0

Contact for access assistance

ایمانی

Electronic Format Type

متن

File size

0

Record control number

پ۴۶۳۷

Public note

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y