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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4169| Puerta lógica NXOR basada en el efecto Stark de confinamiento cuántico All optic logic gate NXOR based on the Quantum-confined Stark effect | |
| JOSE LUIS MAYORAL MENDEZ | |
| HORACIO SOTO ORTIZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Puerta lógica óptica, amplificador óptico de semiconductor de múltiples pozos cuánticos, efecto Stark de confinamiento cuántico, procesamiento de señales Optical logic gate, multi-quantum-well semiconductor optical amplifier, quantum- confined Stark effect, optical signal processing | |
| El enorme crecimiento del volumen de datos que experimenta el Internet debido a las aplicaciones multimedia, el Internet de las cosas, la inteligencia artificial, etc., demanda un aumento significativo en el ancho de banda y en la capacidad de los sistemas de comunicaciones ópticas. Para ello, se requiere que el procesamiento digital de las señales, que se efectúa en los nodos de interconexión, incremente drásticamente su velocidad con el fin de acelerar las operaciones de conmutación y enrutamiento de los paquetes de datos. Actualmente, dichas operaciones exigen que los datos se conviertan del dominio óptico al electrónico al óptico, lo que genera retardos y cuellos de botella. Para evitar estos retardos y acelerar las operaciones antes mencionadas, el procesamiento digital de señales totalmente óptico es una solución prometedora. Por esta razón, en este trabajo se presenta, por primera vez, la demostración experimental y la caracterización de una puerta lógica NXOR totalmente óptica basada en el efecto Stark de confinamiento cuántico autoinducido en un amplificador óptico de semiconductor de pozos cuánticos múltiples (MQW-SOA). Dicha puerta lógica, no requiere de alimentación eléctrica, es compacta, es potencialmente integrable en óptica integrada y es crucial para efectuar aplicaciones como la detección del bit de paridad y la comparación de direcciones. Para desarrollar la puerta lógica NXOR se elaboró un modelo matemático, alimentado con datos experimentales, con el objeto de predecir la localización y el corrimiento espectral, en función de la potencia óptica inyectada al MQW-SOA, de la resonancia excitónica 1S e-hh. Además, se efectuó la demostración de la puerta lógica en estado estático, y con ello se determinaron las longitudes de onda y las potencias ópticas de las señales lógicas de datos que permitieron finalmente demostrar experimentalmente la operación de la puerta lógica NXOR en estado dinámico con señales de 10 Gb/s. Los resultados demostraron que la puerta lógica NXOR implementada es funcional con potencias y longitudes de onda de las señales de datos utilizadas dentro de los sistemas de comunicaciones ópticas. Asimismo, se fundamentó teóricamente que, la puerta lógica NXOR desarrollada, puede potencialmente funcionar con señales de datos de más de100 Gb/s. The accelerated growth in the volume of data on the Internet due to multimedia applications, the Internet of Things, artificial intelligence, etc., demands a significant increase in the bandwidth and capacity of optical communications systems. To achieve the above, the speed of digital signal processing, which takes place within the interconnection nodes, is required to increase dramatically to accelerate data packet routing and switching operations. Currently, such operations need data to be converted from the optical to electronic to optical domain, resulting in delays and bottlenecks. All- optical digital signal processing is a promising solution to avoid these delays and speed up the aforementioned operations. For this reason, in this work, we present for the first time, the experimental demonstration and characterization of an all-optical NXOR logic gate based on the self-induced quantum-confined Stark effect in a multi-quantum well semiconductor optical amplifier(MQW-SOA). This logic gate does not require biasing, is compact, can potentially be integrated using integrated optics, and is crucial for implementing applications such as parity bit detection and address comparison. To design the NXOR logic gate, a mathematical model, fed with experimental data, was developed to predict the location and spectral shift, as a function of the input optical power, of the 1S e-hh excitonic resonance. In addition, the logic gate demonstration in steady-statewas carried out to determine the wavelengths and optical powers of the data logic signals that, finally, allowed the experimental demonstration of the NXOR logic gate operation in dynamic-statewith 10 Gb/s signals. The results demonstrated the implemented NXOR logic gate works withoptical powers and wavelengths of the data signals used within optical communications systems. Furthermore, it was theoretically substantiated that the developed NXOR logic gate can potentially work with more than 100 Gb/s data signals. | |
| CICESE | |
| 2024 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Mayoral Méndez, J.L. 2024. Puerta lógica NXOR basada en el efecto Stark de confinamiento cuántico. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 77 pp. | |
| DISPOSITIVOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Jose Luis Mayoral Méndez_15 agosto 2024.pdf | Descripción completa de la tesis | 3.69 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |