Comparison of Optical Bistability of Photonic Crystal Microring Resonator Switch with Different Input Signal

توضیحات

ABSTRACT

In this paper, a structure of nonlinear photonic crystal microring resonator (PC-MRR) has been analyzed by the finite-difference time-domain (FDTD) method and its optical bistability for different input signals have been derived. It has been shown that bistability threshold of PC-MRR is related to the speed of variation of input signal.

INTRODUCTION

Optical resonators have been considered as the attractive way to enhance the nonlinear optical phenomena, such as optical bistability which has been studied in many different fields, including optical computing, logic gates, optical limiting, pulse reshaping, and optical switching . Dielectric MRRs can enhance the nonlinearity because of their small size and high quality factor. The small size of dielectric MRR leads to high radiation loss. This problem makes small dielectric MRRs inapplicable for optical integrated circuits . Photonic crystal microring resonators (PC-MRRs), according to the band gap waveguiding mechanism, have negligible radiation loss, which makes them suitable for all-optical integrated circuits. Small ring resonators have high quality factor which leads to high nonlinear effects. Therefore, PC-MRRs are appropriate structures for enhancing nonlinear effects and having optical bistability . In this paper, a structure of PC-MRR is proposed and its optical bistability for different input signals, have been derived. It has been shown that for lower speed of variation of input signal, the bistability threshold is lower.A typical ring resonator can be obtained by removing or changing a ring shape of rods from a square lattice of dielectric rods in air, as shown in Fig. 1. The microring resonator between two parallel waveguides can show switching behaviour. These two waveguides should be single moded in the whole band gap of the structure. In addition, the ring resonator should have two symmetric degenerate modes . In the corners of PC-MRRs, four rods with the same radius and material are added prevent the reflection of thelightwave at the corners . For increasing the interaction of wave and material, all the waveguides are made by reducing the radii of rods to 0.1a where a is the lattice constant, instead of removing them and the ring resonator is stretched vertically.

چکیده

در این مقاله، یک ساختار رزوناتور میکرونی کریستال فوتونی (PC-MRR) با استفاده از روش زمانبندی اختیاری محدود (FDTD) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و بیسپتیب نوری آن برای سیگنال های مختلف ورودی حاصل شده است. نشان داده شده است که آستانه بی ثبات PC-MRR با سرعت تغییر سیگنال ورودی مرتبط است.

مقدمه

رزوناتورهای نوری به عنوان راه جذاب برای افزایش پدیده های غیر خطی نوری مانند بیستایی نوری است که در بسیاری از زمینه های مختلف، از جمله محاسبات نوری، دروازه های منطقی، محدودیت های نوری، تغییر شکل پالس و سوئیچینگ نوری مورد بررسی قرار گرفته اند. MRR های دی الکتریک به دلیل اندازه کوچک و کیفیت بالا می توانند غیر خطی را افزایش دهند. اندازه کوچک MRR دی الکتریک منجر به از دست دادن تابش بالا می شود. این مشکل موجب می شود MRR های دی الکتریک کوچک برای مدارهای مجتمع اپتیکی قابل استفاده نباشد. رزوناتورهای میکروینگ کریستال فوتونی (PC-MRRs)، با توجه به مکانیزم موجبندی شکاف باند، از دست دادن تابش ناچیز است که باعث می شود آنها برای مدارهای مجتمع همهپتیک مناسب باشند. رزوناتورهای حلقه کوچک دارای فاکتور با کیفیت بالا هستند که منجر به اثرات غیر خطی بالا می شود. بنابراين، PC-MRR ها ساختار مناسبي براي افزايش اثرات غيرخطي و داشتن دوامگيري نوری هستند. در این مقاله، یک ساختار PC-MRR پیشنهاد شده است و بیسپتیب نوری آن برای سیگنال های مختلف ورودی، مشتق شده است. نشان داده شده است که برای سرعت پایین تر تغییر سیگنال ورودی، آستانه بی ثباتی پایین تر است. رزوناتور حلقه معمولی را می توان با حذف یا تغییر شکل حلقه از میله ها از یک شبکه مربعی از میله های دی الکتریک در هوا، همانطور که در شکل 1. رزوناتور میکروارگرافی بین دو موجبر موازی می تواند رفتار سوئیچینگ را نشان دهد. این دو موجبر باید در تمام شکاف باند ساختار تک تک باشد. علاوه بر این، رزوناتور حلقه باید دو حالت متناوب degenerate داشته باشد. در گوشه های PC-MRR ها، چهار میله با همان شعاع و مواد افزوده شده، جلوگیری از انعکاس موج نور در گوشه ها است. برای افزایش تعامل موج و ماده، تمام موجبرها با کاهش شعاع میله ها به 0.1a ساخته می شوند که a ثابت است، بجای برداشتن آنها، رزوناتور حلقه به صورت عمودی کشیده می شود.

Year: 2010

Publisher : Eighteenth International Energy Conference of Iran

By : T. Ahmadi Tameh, N. Granpayeh, B. Memarzadeh Isfahani, and A. R. Maleki Javan

File Information: Enghlish Language/ 3 Page / size: 945 KB

سال :1389

ناشر : هجدهمین کنفرانس بین المللی برق ایران

کاری از : ت. احمدی طامه، ناصر گرانپایه، بیرمارزاده اصفهانی، و علی رضا ملکی جوان

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 3 صفحه / حجم : KB 945