Author Affiliations
Abstract
1 China University of Petroleum, Qingdao 266580, China
2 Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
We developed a general framework for parallel all-optical logic operations with independent phase control of arbitrary orthogonal polarization state enabled by a single-layer metasurface. A pair of orthogonal circular polarized bases are used as two input channels of the logic operator, and their four combinations perfectly match various binary input states. Correspondingly, distinct phase profiles are encoded into the metasurface, which enables parallel operation of the two logic gates by way of polarization switching. It allows for an efficient and compact way to implement multi-channel multiplexed logic gate operations with the capability of fast optical computing at the chip scale.
parallel all-optical logic operation metasurface polarization 
Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101602
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院,江苏 南京 210023
在完整的二维三角晶格硅中引入线缺陷和点缺陷,利用波导耦合和线性干涉,提出了一种基于光子晶体的全光半加器结构。半加器由波导分束器、全光逻辑与门和全光逻辑异或门组成。利用Rsoft软件,结合平面波展开法和时域有限差分法对所提半加器进行仿真研究。结果表明,所提半加器在波长为1530 nm时“进位”和“和位”端口的对比度分别为4.67 dB和10.77 dB,响应时间约为2.67 ps。为了提高“进位”端口的对比度,文中对半加器的结构进行了优化。优化后的半加器“进位”和“和位”端口的对比度分别为8.26 dB和15.34 dB,响应时间为3.67 ps,理论上可以达到0.273 Tbps的数据传输速率。所提出优化后的半加器具有较高的对比度,在全光信号处理系统和集成光路中具有重要作用。
光学器件 光逻辑器件 半加器 光子晶体 
激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0123001
作者单位
摘要
1 中国传媒大学 数据科学与智能媒体学院,北京00024
2 中国传媒大学 信息与通信工程学院,北京10004
利用半导体光放大器(SOA)的交叉相位调制效应(XPM),首先设计实现了一种全光逻辑OR门,进而利用所设计的全光OR门的级联,设计出了一种全光8⁃3线编码器。利用OptiSystem光子模拟软件,验证了所设计的全光逻辑OR门的逻辑运算功能和全光8⁃3线编码器的编码功能,OR运算结果的Q值可达33.94,全光8⁃3线编码器输出结果的Q值可达39.87。设计的全光8⁃3线编码器,不需要使用滤波器,所用元器件较少,实现成本低廉,在未来全光信息处理方面具有良好的应用前景。
半导体光放大器(SOA) 马赫⁃曾德尔干涉仪(MZI) 交叉相位调制(XPM) 全光8⁃3线编码器 全光逻辑或门(OR) semiconductor optical amplifier(SOA) Mach-Zehnder interferometer(MZI) cross-phase modulation (XPM) all-optical 8-3 line encoder all-optical logic OR gate 
光电子技术
2021, 41(3): 192
作者单位
摘要
沈阳工业大学 信息科学与工程学院, 沈阳 110870
随着互联网的发展, 网络数据流量极速增长, 全光网(AON)概念的提出有利于解决可用带宽受限、信号传输速率较低等问题。其中, 全光逻辑信号处理为AON的重要组成部分。根据周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的二阶非线性效应原理, 将产生的输出信号连续送入不同的PPLN波导进行叠加处理, 设计出全光2线-4线译码器的波导级联结构, 通过数值计算仿真得到了波形图和眼图, 分析了全光2线-4线译码器输出信号的半高全宽(FWHM)、峰值功率、延迟时间和消光比。仿真结果表明: 采用PPLN波导级联的方式实现了2线-4线译码器在光域中的逻辑功能, 同时保证了光信号的传输质量, 为PPLN波导的全光信号处理提供了新的器件类型。
光逻辑器件 全光2线-4线译码器 波导级联 周期性极化铌酸锂波导 全光信号处理 optical logic devices all-optical 2-4 line decoder waveguide cascade periodically poled lithium niobate waveguide all-optical signal processing 
光通信技术
2020, 44(2): 37
作者单位
摘要
1 兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730070
基于线性干涉效应和环形谐振器,提出了一种二维光子晶体全光逻辑门的设计方法。通过在环形腔中引入光程差,产生相应的相位差,从而导致光波发生相长干涉或相消干涉,实现了或、与、异或、非、或非和与非等光学逻辑门。利用平面波展开法和时域有限差分法对逻辑器件进行模拟分析,对逻辑功能进行验证,结果表明:所设计的器件不仅物理尺寸小,而且透射率、对比度高,响应周期快,均在218 fs以内,在集成光学领域具有潜在的应用前景。
光学器件 全光逻辑门 时域有限差分法 光子晶体 
激光与光电子学进展
2019, 56(18): 182301
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
In this Letter, an all-optical logic sequence generator based on two different polarization holographic gratings has been proposed and demonstrated, which has one input port and four output ports. The polarization state of input light signal determines logic output signals. It can produce four kinds of logic sequence output signals: 1000, 0100, 0010, and 0001, corresponding to the input light signal of four different polarization states: the p-linear, s-linear, left-handed circular, and right-handed circular. The two polarization gratings have been fabricated, and the working principle of the logic sequence generator has been proved by diffraction pattern analysis of polarization gratings.
230.1150 All-optical devices 230.3750 Optical logic devices 050.2770 Gratings 
Chinese Optics Letters
2019, 17(8): 082302
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
All-optical logic gates including AND, XOR, and NOT gates, as well as a half-adder, are realized based on two-dimensional lithium niobate photonic crystal (PhC) circuits with PhC micro-cavities. The proposed all-optical devices have an extinction ratio as high as 23 dB due to the effective all-optical switch function induced by two-missing-hole micro-cavities. These proposed devices can have potential implementation of complex integrated optical functionalities including all-optical computing in a lithium niobate slab or thin film.
230.3750 Optical logic devices 230.5298 Photonic crystals 
Chinese Optics Letters
2019, 17(7): 072301
作者单位
摘要
1 北京信息职业技术学院, 北京 100055
2 清华大学 水利水电工程系, 北京 100010
光逻辑门是未来全光网络中光信息处理的核心元件, 它可以实现高速光包交换, 全光地址识别,数据编码, 奇偶校验, 信号再生等功能。采用微环谐振器设计了一种新型的电光逻辑门, 结构通过三个非对称微环组成, 分析耦合区的传输矩阵方程得出加载电压信号的变化能够实现微环折射率的变化, 利用光强的逻辑开关特性可以实现光门逻辑。计算机仿真验证了工作波长1 600 nm时, 实现的高电平50.7 V定义为逻辑1, 低电平0 V定义为逻辑0, 通过光强变化得出了6位逻辑运算; 整个系统的响应时间理论上得到了1.8 ps, 运算速率可达近200 Gbit/s。逻辑的双稳态分析中得出: 微环发生最大谐振值时对应的控制波长等于微环未发生形变前的谐振波长和偏移量之和; 调制可以通过微环谐振波长实现控制。这一研究对于未来全光通信的实现具有一定的意义。
全光网络 光逻辑门 微环谐振器 耦合区 optical network optical logic gates micro ring resonator coupling area 
红外与激光工程
2017, 46(1): 0122003
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 兰州 730070
提出了一种二维三角晶格光子晶体“或非”和“非”全光逻辑门设计。该设计使用空气中的硅介质柱光子晶体材料, 其主体为四根光子晶体波导组成的四端口结构。通过平面波展开法和有限时域差分法计算了其能带结构和光学传输特性, 并对其逻辑功能进行了分析。结果显示, 通过控制光相位, 该结构能够实现“或非”和“非”逻辑功能, 结构尺寸为9.675μm×7.820μm, 响应周期为0.388ps。
光子晶体 全光逻辑门 有限时域差分法 光相位控制 photonic crystal all-optical logic gates FDTD optical phase control 
半导体光电
2017, 38(1): 45
作者单位
摘要
1 Department of Electrical Engineering, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
photonic crystal (PhC) all optical logic gate ring resonator Kerr effect 
Frontiers of Optoelectronics
2016, 9(4): 578–584

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