طراحي و شبيه‌سازي يك نيم‌جمع‌كنندۀ تمام‌نوري با استفاده از حلقه‌هاي تشديد غيرخطي مبتني بر بلور فوتوني

جمع‌كننده‌هاي تمام‌نوري نقشي كليدي در تحقق نسل جديد مدارهاي ديجيتال تمام‌نوري ايفا مي‌كنند. در اين مقاله، با استفاده از حلقه‌هاي تشديد غيرخطي مبتني بر بلورهاي فوتوني دوبعدي ساختار جديدي براي پياده‌سازي نيم‌جمع‌كنندۀ تمام‌نوري طراحي و ارائه شده است. براي پياده‌سازي حلقه‌هاي غيرخطي از يك لايه ميله ناراستي از جنس شيشۀ آلاييده‌شده بين هسته و لايۀ بيروني حلقۀ تشديد استفاده شده است. در موادي كه ضريب كِر بزرگي دارند، ضريب‌شكست به‌شدت به تغييرات شدت نور وابسته است، لذا با تركيب اين مواد با تشديدكننده‌هاي تمام‌نوري مي‌توان سوئيچ نوري را پياده‌سازي كرد. براي طراحي ساختار پيشنهادي، از دو حلقۀ تشديد غيرخطي استفاده شده است. هر دو حلقه چنان طراحي شده‌اند كه پرتوهاي نوري با شدت نور كمتر از آستانۀ سوئيچ‌زني را بين دو موجبر منتقل مي‌كنند. ولي اگر شدت نور بيشتر از حد آستانۀ سوئيچ‌زني باشد، حلقه‌ها نمي‌توانند پرتوهاي نوري را بين دو موجبر منتقل كنند. ساختار طراحي‌شده با استفاده از نرم‌افزار آرسافت شبيه‌سازي شده است. ساختار پيشنهادي دو پايۀ ورودي و دو پايۀ خروجي دارد. مطابق با نتايج شبيه‌سازي‌ها، در حالتي‌كه هر دو پايۀ ورودي خاموش است، هر دو پايۀ خروجي نيز خاموش خواهد بود. درصورتي‌كه فقط يكي از پايه‌هاي ورودي روشن باشد، پايۀ خروجي S روشن مي‌شود و در صورتي‌كه هر دو پايۀ ورودي روشن باشد، پايۀ خروجي C روشن مي‌شود. اين نتايج كاملاً با عملكرد يك نيم‌جمع‌كننده مطابقت دارند. بيشترين مقدار براي زمان صعود ساختار طراحي‌شده برابر ps 1٫5 است.