Inverse design of silicon-based photonic digital circuit components using topology optimization

光子学 计算机科学 光子集成电路 硅光子学 电子工程 逻辑门 加法器 光学计算 数字电子学 和大门 异或门 传输(电信) 电子线路 CMOS芯片 工程类 电气工程 电信 物理 光电子学
作者
Fakhriyya Mammadova,Berkay Neşeli,Junhyeong Kim,Jae‐Yong Kim,Seokjin Hong,Jinhyeong Yoon,Hyo‐Hoon Park,Hamza Kurt
标识
DOI:10.1117/12.3012399
摘要

The field of electronics and digital technology is constantly changing, and logic gates continue to play a crucial role in it. In this dynamic environment, photonic gates offer a variety of advantages such as signal transmission over long distances with minimal loss, compactness, and high-speed data processing. As such, photonic logic gates are paving the way for the development of photonic computing; however, their integration into high-performance systems remains a challenge. To address this problem, we proposed Silicon-photonics based analog signal optical logic operations utilizing complex interference phenomena. The study deals with the wave analysis using the finite-difference time-domain method and inverse design technique to develop topologically-optimized scalable photonic logic gates and their complex combinations. In our study, we designed the fundamental OR, AND, NOT gates and achieved a good contrast ratio greater than 17 dB in terms of the devices' transmission for the wavelength range of 1520-1600 nm. We could also demonstrate their successful integration to construct a half-adder and XOR gate. This represents a significant advancement in the search for effective photonic computing and also highlights the potential for these structures to be used as the foundation for more complex and sophisticated on-chip photonic computing architectures in the future.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
倪好完成签到,获得积分10
刚刚
yyymmm完成签到,获得积分10
刚刚
xxs完成签到 ,获得积分10
2秒前
俭朴的乐巧完成签到 ,获得积分10
3秒前
boymin2015完成签到 ,获得积分10
4秒前
surain发布了新的文献求助10
4秒前
羽冰酒完成签到 ,获得积分10
5秒前
夏来应助jason0023采纳,获得10
5秒前
叶y发布了新的文献求助10
5秒前
开放凝珍完成签到 ,获得积分10
6秒前
nqterysc完成签到,获得积分10
8秒前
留胡子的之云完成签到 ,获得积分10
9秒前
慕容杏子完成签到,获得积分10
9秒前
明理含芙完成签到 ,获得积分10
11秒前
lyf完成签到 ,获得积分10
11秒前
14秒前
wwz应助优雅芷波采纳,获得10
16秒前
小高同学完成签到,获得积分10
18秒前
wwww发布了新的文献求助10
18秒前
SciGPT应助海猫食堂采纳,获得10
19秒前
丹青完成签到 ,获得积分10
20秒前
浮游应助海猫食堂采纳,获得10
21秒前
完美世界应助海猫食堂采纳,获得10
23秒前
小杭76应助海猫食堂采纳,获得10
25秒前
乐观的问兰完成签到 ,获得积分10
26秒前
木雨亦潇潇完成签到,获得积分10
27秒前
无花果应助海猫食堂采纳,获得10
29秒前
冒昧硕完成签到,获得积分10
29秒前
针尖上的王子完成签到,获得积分10
29秒前
xin完成签到 ,获得积分10
31秒前
科研通AI2S应助海猫食堂采纳,获得10
31秒前
葡紫明完成签到 ,获得积分10
32秒前
零食宝完成签到 ,获得积分10
34秒前
鸡蛋灌饼与掉渣饼完成签到,获得积分10
35秒前
科研通AI2S应助海猫食堂采纳,获得10
36秒前
上官若男应助peili采纳,获得10
36秒前
Echo1128完成签到 ,获得积分10
37秒前
浮尘完成签到 ,获得积分0
37秒前
行云流水完成签到 ,获得积分10
37秒前
村长热爱美丽完成签到 ,获得积分10
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
A complete Carnosaur Skeleton From Zigong, Sichuan- Yangchuanosaurus Hepingensis 四川自贡一完整肉食龙化石-和平永川龙 600
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 500
Fiction e non fiction: storia, teorie e forme 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5325651
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4466021
关于积分的说明 13895204
捐赠科研通 4358353
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2394037
邀请新用户注册赠送积分活动 1387459
关于科研通互助平台的介绍 1358320