Использование массива фотонно-кристаллических резонаторов для интегрирования оптических сигналов во времени
Казанский Н.Л., Серафимович П.Г.

Аннотация:
В работе предложен и численно исследован интегратор комплексной огибающей оптического сигнала на основе фотонно-кристаллического резонатора. Показано, что массив фотонно-кристаллических резонаторов позволяет выполнять интегрирование более высоких порядков. Рассмотрены особенности использования фотонно-кристаллического резонатора в качестве полностью оптического интегратора, в частности, влияние свободной спектральной зоны на точность интегрирования оптического сигнала. Продемонстрировано влияние значений коэффициентов связности резонаторов в массиве на точность интегрирования. Рассчитан компактный интегратор на основе фотонно-кристаллического волновода, который позволяет с высокой точностью интегрировать оптические импульсы субпикосекундной длительности.

Ключевые слова :
интегрированные на кристалле устройства, полностью оптическая обработка сигналов, интегрирование оптических импульсов, фотонно-кристаллический волновод, массивы фотонно-кристаллических резонаторов.

Литература:

  1. Сойфер, В.А. Дифракционная нанофотоника и перспективные информационные технологии // Вестник Российской академии наук. – 2014. – Т. 84, № 1. – С. 11-24.
  2. Гаврилов, А.В. Принципы создания оптических аналоговых вычислительных машин / А.В. Гаврилов, В.А. Сойфер // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 2. – С. 140-150.
  3. Cotter, D. Nonlinear optics for high-speed digital information processing / D. Cotter [et al.] // Science. – 1999. – V. 286. – P. 1523-1528.
  4. Ngo, N.Q. Design of an optical temporal integrator based on a phase-shifted Bragg grating in transmission // Optics Letters. – 2007. – V. 32(20). – P. 3020-3022.
  5. Ferrera, M. On-chip CMOS-compatible all-optical integrator / M. Ferrera, Y. Park, L. Razzari, B.E. Little, S.T. Chu, R. Morandotti, D.J. Moss and J. Azaña // Nature Communications. – 2010. – V. 1.
  6. Ding, Y. Active microring optical integrator associated with electroabsorption modulators for high speed low light power loadable and erasable optical memory unit / Y. Ding, X. Zhang, X. Zhang, D. Huang // Optics Express. – 2009. – V. 17(15). – P. 12835-12848.
  7. Slavík, R. Photonic temporal integrator for all-optical computing / R. Slavík, Y. Park, N. Ayotte, S. Doucet, T. J. Ahn, S. LaRochelle, and J. Azaña // Optics Express. – 2008. – V. 16(22). – P. 18202-18214.
  8. Akahane, Y. Fine-tuned high-Q photonic-crystal nanocavity / Y. Akahane, T. Asano, B.-S. Song, and S. Noda // Optics Express. – 2005. – V. 13(4). – P. 1202–1214.
  9. Velha, P. Ultra-high-reflectivity photonic-bandgap mirrors in a ridge SOI waveguide / P. Velha, J.C. Rodier, P. Lalanne, J.P. Hugonin, D. Peyrade, E. Picard, T. Charvolin and E. Hadji // New Journal of Physics (IOP). – 2006. – V. 8(204). – P. 1-13.
  10. Haus, H. A. Waves and Fields in Optoelectronics / H. A. Haus. – Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1984.
  11. Liu, H. C. Synthesis of high-order bandpass filters based on coupled-resonator optical waveguides (CROWs) / H.C. Liu, A. Yariv // Optics Express. – 2011. – V. 19(18). – P. 17653-17668.
  12. Asghari, M.H. On the design of efficient and accurate arbitrary-order temporal optical integrators using fiber bragg gratings / M.H. Asghari, J. Azaña // Journal of Lightwave Technology. – 2009. – V. 27(17). – P. 3888-3895.
  13. Kazanskiy, N.L. Use of photonic crystal cavities for temporal differentiation of optical signals / N.L. Kazanskiy, P.G. Serafimovich, S.N. Khonina // Optics Letters. – 2013. – V. 38(7). – P. 1149-1151.
  14. Liu, H. C. Designing coupled-resonator optical waveguides based on high-Q tapered grating-defect resonators / H. C. Liu, A. Yariv // Optics Express. – 2012. – V. 20(8). – P. 9249-9263.
  15. Taflove, A. Computational Electrodynamics: The Finite-Dif­ference Time-Domain Method / A. Taflove and S.C. Hagness. – 3rd ed. – Norwood, MA: Artech House, 2005.
  16. Asghari, M.H. Design of all-optical high-order temporal integrators based on multiple-phase-shifted Bragg gratings / M.H. Asghari, J. Azaña // Optics Express. – 2008. – V. 16(15). – P. 11459-11469.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20