Implementação de portas lógicas utilizando modulação PPM e PAM em diferentes configurações de interferômetro de Mach-Zehnder baseado em fibras de cristais fotônicos

Abstract

Neste trabalho implementamos um dispositivo capaz de fornecer operações lógicas, totalmente ópticas, em um interferômetro de Mach-Zehnder (MZI) composto por fibra de cristal fotônico PCFs. O presente trabalho apresenta configurações distintas de interferômetros, variando entre simétrico e assimétrico. Foram considerados neste estudo pulsos ultracurtos, a análise para obtenção de portas lógicas inclui os efeitos não-lineares advindas da automodulação de fase, os efeitos dispersivos de segunda e terceira ordem, a não-linearidade proveniente de modulação de fase cruzada, espalhamento Raman intrapulso e self-steepening presentes no sistema, as perdas não foram consideradas devido ao exíguo comprimento utilizado nos acopladores (1,8 cm). Os efeitos são analisados através da equação não linear generalizada de Schrodinger (ENLGS), simulada pelo método numérico de Runge-Kutta de quarta ordem. O estudo foi realizado sob dois diferentes tipos de modulação, PPM e PAM , em ambos, os bits são definidos por pulsos do tipo secante hiperbólica com largura temporal a meia altura de 100 fs. Para a modulação PPM foram estudadas quatro configurações distintas de ϵ para o interferômetro de Mach-Zehnder proposto: na primeira configuração utilizasse um ϵ = 0,1 fs, a segunda configuração apresenta um ϵ = 1 fs, na terceira se tem um ϵ = 5 fs e por fim, na quarta configuração utilizou-se um ϵ = 10 fs, todos para um MZI simétrico. Já para a modulação PAM utilizou-se três configurações distintas, onde foram combinados interferômetros de MachZehnder simétricos com assimétricos. Para a primeira configuração utiliza-se o acoplador 1 simétrico e o acoplador 2 assimétrico, a segunda configuração invertemos os acopladores em relação a primeira configuração, para a terceira utilizamos os dois acopladores assimétricos. Obteve-se com esse estudo, portas lógicas para todas as configurações propostas. Em todas as configurações do PPM foram implementadas portas lógicas do tipo OR e AND e para as configurações utilizadas no PAM foram obtidas portas lógicas do tipo OR, AND, NAND e NOR