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Título: Portas lógicas de duas e três entradas numa fibra de cristal fotônico de três núcleos
Título em inglês: Two and three - input logic gates on a three - core photonic crystal fiber
Autor(es): Martins, Francisco Leonardo Bezerra
Orientador(es): Nascimento, José Cláudio do
Palavras-chave: Porta lógica totalmente óptica
Acoplador direcional não linear (NLDC)
Data do documento: Out-2018
Citação: Martins F. L. B. Portas lógicas de duas e três entradas numa fibra de cristal fotônico de três núcleos. 2018. 44 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e da Computação, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2018.
Resumo: A propagação de pulsos solitônicos de 100 fs numa fibra de cristal fotônico (PCF) pode ser simulada através da resolução de equações não lineares de modos acoplados usando o método Runge-Kutta de 4a ordem. Neste trabalho objetivamos obter um dispositivo capaz de realizar as operações lógicas OR e AND pra três sinais de entrada. O dispositivo deve ser de pequeno comprimento e funcionar com pulsos de baixa intensidade modulados em PAM - ASK. Para isso utilizamos uma nova metodologia na qual damos foco especial ao dimensionamento do comprimento de acopladores (buscando portas lógicas em acopladores cujos comprimentos são menores que o comprimento de acoplamento) e no aproveitamento dos núcleos (aproveitando todos os núcleos do acoplador como guias de sinais a serem processados). Deste modo, demonstramos numericamente a aquisição de dois dispositivos totalmente ópticos que realizam as operações lógicas OR e AND numa PCF de três núcleos sólidos em arranjo planar simétrico. Para o primeiro dispositivo, obtivemos as portas lógicas triplas passivas OR e AND, ambas operando com taxas de contraste superiores à 0,3 dB (alto desempenho), podendo, portanto, serem usadas para substituir circuitos ópticos mais complexos (onde a ocorrência de expressões booleanas como as portas OR e AND triplas são muito comuns). Esse resultado descarta a necessidade de concatenação de portas elementares, economizando espaço e eliminando os problemas relacionados ao cascateamento de portas. Para o segundo dispositivo, obtivemos as portas lógicas ativas OR e AND, ambas operando com taxas de contraste excepcionalmente altas e, portanto, podendo ser usadas no processamento de sinais ópticos.
Abstract: The propagation of 100 femto-second (fs) solitonic pulses in a photonic crystal fiber (PCF) can be simulated by solving the coupled mode non-linear equations with the 4th order Runge-Kutta method. In this work we aim to obtain a device capable of performing the three - input OR and AND logic operations. The device must be of small length and operate with low-intensity pulses modulated in PAM-ASK. For this we use a new methodology in which we give special focus to the dimensioning of the couplers’ length (by searching for logic gates in couplers whose lengths are smaller than the coupling length) and in the utilization of cores (using of all cores as guides in which signals can be processed). Like this, we numerically demonstrate the acquisition of two all-optical devices that perform the OR and AND logic operations on a solid core PCF with three symmetrical cores in planar array. For the first device, we obtained the passive three-input OR and AND all-optical logic gates, which operated with contrast rations higher than 0,3 dB (high performance), so they could be used to replace more complex optical circuits (in which the occurrence of Boolean expressions like the three-input OR and three-input AND are very common). This result eliminates the need for the concatenation of elementary logic gates, therefore saving space and eliminating problems regarding the cascading of logic gates. For the second device, we obtained the active two-input OR and AND all-optical logic gates, which operated with exceptionally high contrast ratios and could therefore be used in optical signals processing.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/37726
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