هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

طراحی رمزگذار اپتیکی مبتنی بر بلور فوتونی دو بعدی با کاربرد در سیستم‌های ارتباطی دریایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2 'گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
چکیده
سیستم‌های ارتباطی در محیط‌های دریایی همواره با چالش‌هایی مانند افت سیگنال، تداخل امواج و محدودیت‌های پهنای باند مواجه بوده‌اند. استفاده از بلورهای فوتونی به عنوان بستری برای پیاده‌سازی رمزگذارهای نوری در سیستم‌های ارتباطی، به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد این ساختارها مانند هدایت دقیق نور و کنترل پراکندگی، توجه محققان را به خود جلب کرده است. رمزگذارهای نوری ساختارهایی هستند که در طراحی پردازنده‌های نوری استفاده می‌شوند. برای کاهش اندازه دستگاه‌های نوری، ضروری است که مدارهای منطقی کوچک‌مقیاس طراحی شوند. در این مطالعه، یک رمزگذار تمام‌نوری 2×4 مبتنی بر بلورهای فوتونی دو‌بعدی طراحی و شبیه‌سازی شده است. ساختار ساده این رمزگذار نوری امکان استفاده از آن در مدارهای مجتمع نوری را فراهم می‌کند. به دلیل ساختار کوچک‌مقیاس و استفاده از مسیرهای نقص، زمان تأخیر رمزگذار کاهش یافته و در نتیجه نرخ بیت داده افزایش می‌یابد. زمان تأخیر انتقال توان نرمالیز شده به دست آمده برای این رمزگذار پیشنهادی کمتر از 90 فمتوثانیه بدست آمد. ویژگی دیگر این رمزگذار نوری پیشنهادی این است که توان نوری خروجی در حالت منطقی "0" بسیار کم است که نسبت کنتراست را افزایش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Design of a Two-Dimensional Photonic Crystal-Based Optical Encoder for Marine Communication Systems

نویسندگان English

Abdolrasoul Gharaati 1
Ghasem Forozani 1
Soheila Godarzi 2
1 Department of Physics, Payame Noor University, Tehran, Iran
2 Department of Physics, Payame Noor University, Tehran ,Iran
چکیده English

Marine communication systems have always faced challenges such as signal attenuation, wave interference, and bandwidth limitations. The use of photonic crystals as a platform for implementing optical encoders in communication systems has attracted the attention of researchers due to the unique features of these structures, such as precise light guiding and dispersion control. Optical encoders are circuits used in the design of optical processors. To reduce the size of optical devices, it is essential to design small-scale logic circuits. In this study, a 2×4 all-optical encoder based on two-dimensional photonic crystals is designed and simulated. The simple structure of this optical encoder enables its use in integrated optical circuits. Due to its small-scale structure and the use of defect pathways, the encoder’s transmission delay is reduced, resulting in an increased data bit rate. The transmission delay obtained for this proposed encoder is less than 90 femtoseconds. Another feature of this proposed optical encoder is that the optical output power in the logic "0" state is very low, which increases the contrast ratio.

کلیدواژه‌ها English

All-optical encoder
Two-dimensional photonic crystal
contrast ratio
[1] Kebkal KG, Mashoshin AI, Morozs NV. Solutions for underwater communication and positioning network development. Gyroscopy and navigation. 2019;10:161-79
[2] Makvandi M, Maleki MJ, Soroosh M. Compact all-optical encoder based on silicon photonic crystal structure. Journal of Applied Research in Electrical Engineering. 2022;1(1):1-7.
[3] Kamal SM, Ali TA, Rafat NH. New designs of 4× 2 photonic crystal encoders using ring resonators. Optical and Quantum Electronics. 2023 Mar;55(3):261.
[4] Huang L, Tanguy QA, Fröch JE, Mukherjee S, Böhringer KF, Majumdar A. Photonic advantage of optical encoders. Nanophotonics. 2024 Mar 27;13(7):1191-6.
[5] Arunkumar R, Robinson S. Design and Comparative Analysis of an Ultra-Fast, Low-Power All-Optical 4× 2 Encoder Using a Silicon Y-Shaped 2D Photonic Crystal. Silicon. 2024 Jun 14:1-2.
[6] Arunkumar R, Robinson S. Design and Comparative Analysis of an Ultra-Fast, Low-Power All-Optical 4× 2 Encoder Using a Silicon Y-Shaped 2D Photonic Crystal. Silicon. 2024 Jun 14:1-2.
[7] Hosseinzadeh Sani M, Saghaei H, Mehranpour MA, Asgariyan Tabrizi A. A novel all-optical sensor design based on a tunable resonant nanocavity in photonic crystal microstructure applicable in MEMS accelerometers. Photonic Sensors. 2021 Dec;11:457-71.
[8] Robinson S, Balaji VR. Photonic crystal-based optical devices for photonic intergraded circuits. InMicro-and Nanotechnology Enabled Applications for Portable Miniaturized Analytical Systems 2022 Jan 1 (pp. 217-258). Elsevier.
[9] Mohebzadeh, A, Olyaee S. Ultra-fast and compact all-optical encoder based on photonic crystal nano-resonator without using nonlinear materials. Photonics Lett. Pol. 2019, 11(1): 10-12.
[10] Rajasekar R, Thavasi Raja G, Jayabarathan JK, Robinson S. High speed nano-optical encoder using photonic crystal ring resonator. Photonic Network Communications. 2020 Aug;40:31-9.
[11] Chhipa MK, Madhav BT, Suthar B, Janyani V. Ultra-compact with improved data rate optical encoder based on 2D linear photonic crystal ring resonator. Photonic Network Communications. 2022 Aug;44(1):30-40.
[12] Talebzadeh R, Nasab AM, Moayed SH. Design and simulation of an all-optical priority encoder based on 2-D photonic crystal. Optical and Quantum Electronics. 2023 Apr;55(4):314.

  • تاریخ دریافت 10 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری 03 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش 03 آذر 1403