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01.04.2019 | Ausgabe 4/2019

Optical and Quantum Electronics 4/2019

Digital signal processing in coupled photonic crystal waveguides and its application to an all-optical AND logic gate

Zeitschrift:
Optical and Quantum Electronics > Ausgabe 4/2019
Autoren:
Vakhtang Jandieri, Tornike Onoprishvili, Ramaz Khomeriki, Daniel Erni, Jaromir Pistora
Wichtige Hinweise
This article is part of the Topical Collection on Optical Wave and Waveguide Theory and Numerical Modelling, OQTNM 2018.
Guest Edited by Stefan Helfert, Manfred Hammer, Dirk Schulz.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

The realization of all-optical AND logic gates for pulsed signal operation based on the photonic bandgap transmission phenomenon is proposed. We are using realistic planar air-hole type coupled photonic crystal waveguides (C-PCWs) with Kerr-type nonlinear background medium. The novelty of our analysis is that the proposed AND logic gate operates with the temporal solitons, which maintain a stable envelope propagating in the nonlinear C-PCWs, enabling true ultrafast full-optical digital signal processing in the time-domain. The bandgap transmission takes place when the operating frequency is chosen at the very edge of the dispersion curve of one of the supermodes in the C-PCWs. In this regard, our original fast and accurate method is used to efficiently calculate the supermodes of the C-PCW system. The underlying semi-analytical full-wave modal analysis is based on the evaluation of the lattice sums for complex wavenumbers using the transition-matrix method in combination with the generalized reflection-matrix approach. As a proof of concept successful pulse operation of the all-optical AND logic gate is demonstrated in the framework of extensive full-wave finite-difference time-domain electromagnetics analysis.

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Literatur
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