Полностью оптические логические элементы являются важными элементами для оптической обработки информации, поскольку они преодолевают фундаментальные трудности своих электронных аналогов, в частности, ограниченную скорость передачи данных и пропускную способность.

В последнее время кремний используется в качестве основного элемента при создании пассивных и активных фотонных устройств благодаря его высоким термическим и механическим свойствам, стабильности, высокому качеству, низким потерям и широкой полосе пропускания от 1,55 мкм до почти 7 мкм.

В новом исследовании Амер Котб и Ли Вей из Чанчуньского института оптики, точной механики и физики (CIOMP) Китайской академии наук (CAS) и Кириакос Зойрос из Фракийского университета Демокрита в Греции разработали семь основных логических операций: NOT, XOR, AND, OR, NOR, NAND и XNOR — с использованием волноводов кремний-на-кремнеземе, работающих на длине волны 1,55 мкм.

Эти логические операции реализуются на основе конструктивных и деструктивных интерференций между входными лучами. Производительность операций оценивается по коэффициенту контрастности (CR).

Со сверточным идеально согласованным слоем в качестве поглощающего граничного условия запускается люмерическая конечно-разностная временная область для моделирования и демонстрации работы предлагаемых логических операций.

Результаты моделирования, опубликованные в журнале Physica Scripta, позволяют предположить, что компактный волновод можно использовать для реализации полностью оптических логических элементов с более высоким CR и скоростью до 120 Гбит/с по сравнению с предыдущими конструкциями.