Оптичний логічний елемент “або”

Оптичний логічний елемент "АБО", що включає прозору діелектричну плівку із двома паралельними відбивними торцями, перпендикулярними поздовжній осі, який відрізняє ться тим, що містить два плоских діелектричних хвилеводи, виконані із двома входами й одним виходом, прикріплені до торців плівки. (19) (21) u200705037 (22) 07.05.2007 (24) 25.10.2007 (72) ДЗЕДОЛІК ІГОР ВІКТОРОВИЧ, U A (73) ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОН АЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.І. ВЕРН АДСЬКОГО, UA (56) 3 27196 сприйнятливість середовища, c3 - кубічна сприйнятливість середовища, І~|Е|2 - інтенсивність лектромагнітного поля. Думаємо, що в плівці порушене електромагнітне поле таке, що електричне поле однорідне уздовж осі в і має тільки поперечний компонент Еу= е у(х)е хр(-іωt+ikzℓ z), а магнітне поле ck = - z Ey Bx w має два компоненти , dE y c p = -i Bz k =l w dx , де zl L - постійна поширення моди уздовж осі z резонатора, L - довжина резонатора по осі z, ℓ=±1,±2,.... Тоді рівняння для електричного поля запишемо у вигляді d2 e dx 2 + q1e y ± q2 e3 = 0 y де x = xw / c , q1=1+4pc1-ℓ с p /ω L , q2=4p|c3|, знак плюс відповідає нелінійному середовищу, що фокусує знак мінус - середовищу, що де фокусує. X = x q1 ey = 2 2 q 1 / q 2 f (X ) , де , то рівняння (1) здобуває вид 2 d f (2) + f ± f3 = 0 dX2 Припустимо, що в резонаторі уздовж осі z порушена одна нелінійна ℓ - мода. Дві взаємодіючі стаціонарні хвилі f1(X) й f2(Х) з однаковими частотами в середовищу, що дефокусує описуються системою рівнянь d2 f dX2 d2 f ( ) 2 + f1 - f12 + f 2 = 0 ( 2 f1 2 f2 ) реєстрація інтенсивності поля виробляється за рівнем І=І1,8+I8,6~0,3. Коли один із входів хвилеводу А або В збуджений, а в іншому хвилеводі сигнал відсутній, вид функції f1 описується кривій 1 на фіг. 2 при значенні а0=0,491. Якщо обидва входи хвилеводу А и В порушені, то вид функцій f1 і f2 при а 0=0,491 збігається, що представлено кривій 2 на Фіг.2. Наприклад, для оптичного сигналу з довжиною хвилі λ=1,55мкм для моди ℓ=10 при значенні діелектричної проникності ε1=1+4pc1=1,96, 4pc2=1,0·10-10м/B в плівці з довжиною по осі z, рівної L=7,75мкм, нормалізована одиниця Х=1 дорівнює 0,7 мікрона, тобто товщина плівки повинна становити 7,35мкм, товщина торців хвилеводів 1,96 мкм. (1) 2 2 2 Якщо ввести нормування 4 (3) + f2 + =0 dX2 Чисельні рішення системи (3) для квадратів функцій f1, f2 представлені на Фіг.2. З виду чисельного рішення системи рівнянь (3) треба, що в діелектричній плівці з торцями, що відбивають, генеруються просторові хвилі з нулями поля уздовж поперечної осі х на вихідному дзеркалі резонатора. Наявність або відсутність максимумів і нулів поля на вихідному дзеркалі резонатора у відповідних крапках при порушенні просторових хвиль f1 , f 2 дозволяє реалізувати оптичний логічний елемент. Для цього на входи А и В логічного елемента подаються один або два оптичних сигнали, а на виході Z реєструється наявність або відсутність оптичного сигналу. Логічний елемент «АБО» з позитивною логікою (за рівнем інтенсивності поля, див. таблицю) реалізується за допомогою діелектричної плівки з нормалізованою товщиною h=10,5, при якій на поверхні плівки мають місце нулі поля нелінійної моди. У таблиці логічна одиниця позначена 1, логічний нуль позначений 0. Вихідний хвилевід Z із двома входами (з нормалізованою товщиною 2.8) (Фіг.1) приєднаний до вихідного дзеркала, при цьому поперечні осі входів вихідного хвилеводу проходять через крапки Х1=1,8, Х2=8,6 (Фіг.2), Таблиця. Логічний елемент АБО Вхід А 0 0 1 1 Вхід В 0 1 0 1 Вихід Z 0 1 1 1