نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

چکیده

با طراحی ساختارهای تناوبی بلورهای فوتونی، امواج الکترومغناطیسی را می‌توان در محدوده فرکانسی معینی از سطح آنها منعکس کرد. با استفاده از ویژگی فوق می‌توان امواج الکترومغناطیسی موجود در موجبر طراحی شده را در داخل ساختار شبکه بلوری فوتونی هدایت کرد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای بلورهای فوتونی در ساخت دریچه‌های منطقی است. بنابراین در این مقاله با استفاده از شبیه‌سازی، انتشار امواج الکترومغناطیسی در داخل بلورهای فوتونی دوبعدی بررسی شده و ساختار شکاف نواری و توزیع میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در ساختار شبکه بلوری فوتونی محاسبه می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از ساختار منحصر به فرد بلور فوتونی طراحی شده که دارای نقص در شبکه است، می‌توان عملکرد دریچه‌های منطقی AND و NOT را مشاهده کرد.

کلیدواژه‌ها

[1] J. Cirac, P. Zoller, “A scalable quantum computer with ions inan array of microtraps” Nature 404, 579–581 (2000)
[2] K. Igarashi, K. Kikuchi. “Topics Quantum Electron. Optical signal processing by phase modulation and subsequent spectralfiltering aiming at applications to ultrafast optical communication systems”, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 14, no. 3, pp. 551-565, May-june 2008
[3] H. Soto, et al, “All-optical AND gate implementation using crosspolarization modulation in a semiconductor optical amplifier”, IEEE Photonics Technol. Lett. 14(4), 498–500 (2002)
[4] H. Wei, et al, “Quantum dot-based local field imaging reveals plasmon-based interferometric logic in silver nanowire networks”, NanoLett. 11(2), 471–475 (2011)
[5] Y. Fu, et al, “All-optical logic gates based on nanoscale plasmonic slot waveguides”, Nano Lett. 12(11), 5784–5790 (2012)
[6] D. Pan, H. Wei and H. Xu, “Optical interferometric logic gates based on metal slot waveguide network realizing whole fundamental logic operations”, Opt. Express. 21(8), 9556–9562 (2013)
[7] H. Kosaka, T. Kawashima, A. Tomita, M. Notomi, T. Tamamura, T. Sato,S. Kawakami, “Self-collimating phenomena in photonic crystals”, Appl. Phys. Lett. 74(9), 1212-1214 (1999)
[8] J. Witzens, M. Lončar, and A. Scherer. “Self-collimation in planar photonic crystals”, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 8(6), 1246-1257 (2002)
[9] X. Yu, S. Fan, Appl. Phys. Lett. “Bends and splitters for self-collimated beams in photonic crystals”, A. Scherer, IEEE J. Sel. Top. 83(16), 3251-3253 (2003)
[10] W. Fraga, J. Menezes, M. Silva, C. Sobrinho, “All optical logic gates based on an asymmetric nonlinear directional coupler”, A. Sombra, Optics Communications. 262(1), 32-37 (2006)
[11] A. Rostami, G. Rostami, “Full optical analog to digital (A/D) converter based on Kerr-like nonlinear ring resonator”, Optics Communications. 228, 39-48 (2003)
[12] K. Igarashi, K. Kikuchi, “Optical Signal Processing by Phase Modulation and Subsequent Spectral Filtering Aiming at Applications to Ultrafast Optical Communication Systems”, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electro- nronics. 14(3), 551-565 (2008)
[13] Y. Wu, T. Shih, M. Chen, “New all-optical logic gates based on the local nonlinear Mach-Zehnder interferometer”, Optical Express. 16(1), 248-257 (2008)
[14] A. Mohebzadeh-Bahabady, S Olyaee, “All-optical NOT and XOR logic gates using photonic crystal nano-resonator and based on an interference effect”, IET Optoelectron. 12(4), 191–195 (2018)
[15] F. Parandin, M.R. Malmir, M. Naseri, A. Zahedi, “Reconfigurable all-optical NOT, XOR, and NOR logic gates based on two dimensional photonic crystals”, Superlattices Microstruct. 113, 737–744 (2018)
[16] E. Yablonovitch, “Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics”, Phys. Rev. Lett. 58(20), 2059–2062 (1987)
[17] Z. Zhu, W. Ye, J. Ji, X. Yuan, C. Zen, “High-contrast light-by-light  switching and AND gate based on nonlinear photonic crystals”, Opt. Express. 14(5), 1783–1788 (2006)
[18] P. Rani, Y. Kalra, R. Sinha, “Commun. Realization of AND gate in Y shaped photonic crystal waveguide”, Opt. 298, 227–231 (2013)
[19] S. Zivanovic, K. Yee, K. Mei, “A subgridding method for the time-domain finite-difference method to solve Maxwell's equations”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 39(3), 471-479 (1991)
[20] A. Taflove, S. Hagness, Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd edn. (Artech, Norwood, 2005)
[21] K. Kunz, R. Luebbers, The Finite-Difference Time-Domain Method for Electromagnetics, 1st  edn. (CRC Press, Boca Raton, 1993)
[22] D.M. Sullivan, Electromagnetic Simulation Using the FDTD Method, 2nd edn. (Wiley–IEEE Press, New York 2000)
[23] A. Elsherbeni, V. Demir, The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics: With MATLAB Simulations, 2nd edn. (SciTech, Rayleigh, NC 2009)
[24] W. Yu, R. Mittra, T. Su, Y. Liu, X. Yang, Parallel Finite-Difference Time-Domain Method, 1st edn.(Artech House, Norwood, 2006)
[25] A. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. Joannopoulos, S. Johnson, “Meep: A flexible free-software package for electromagnetic simulations by the FDTD method”, Computer Phys. Commun. 181(3), 687 (2010)
[26] P. Andalib, N. Granpayeh, “All-optical ultracompact photonic crystal AND gate based on nonlinear ring resonators”, J. Opt. Soc. Am B. 26(1), 10-16 (2009)
[27] M.I. Babak, A.T. Tahereh, G. Nosrat, M.J. Alireza, “All-optical NOR gate based on nonlinear photonic crystal microring resonators”, J. Opt. Soc. Am B. 26(5), 1097-1102 (2009)
[28] S.Q. Zeng, Y. Zhang, B.J. Li, E.Y.B. Pun, “Ultrasmall optical logic gates based on silicon periodic dielectric waveguides,”. Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications. 8(1), 32-37 (2010)