2023 Fiscal Year Final Research Report

Multifunctional all-optical logic gate using quantum-dot semiconductor optical amplifiers

Research Project

PDF

Project/Area Number	20K04473
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research Institution	Tokyo University of Science
Principal Investigator	Yashima Hiroyuki 東京理科大学, 工学部情報工学科, 教授 (30230197)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	五十嵐保隆東京理科大学, 創域理工学部電気電子情報工学科, 准教授 (80434025)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	光論理回路 / QS-SOA
Outline of Final Research Achievements	In this paper, we propose and investigate the reconfigurable all optical multifunctional logic gates using quantum-dot (QD) semiconductor optical amplifiers (SOA). An all-optical switchable logic gate using a single QD-SOA for return to zero binary phase shift keying signal inputs is proposed. The proposed gate can switch the two and three input operations and can also switch the four logical operators. This multifunctionality is achieved by introducing the external control signal. To evaluate the quality of the proposed logic gates, we perform numerical simulations. The quality of the output signal is approximately 12.28 dB in the extinction ratio. We also investigate the effect of amplified spontaneous emission noise and phase error tolerance. We have revealed the effectiveness of the all-optical logic gates introducing QD-SOAs for RZ BPSK inputs. This reserach contributes to improving the development of the multifunctional all optical signal processing using QD-SOAs.
Free Research Field	通信工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	通信の大容量化に向けて全光信号処理のための全光論理回路を実現する必要があり、AND,OR,NOR,XORなどいくつか提案されているが、いずれもその構成が大きく異なり、入出力信号強度が異なるため、これらを組み合わせた回路を構成するのは難しいという問題がある。提案する全光論理回路は、一つの回路で論理演算子を切替可能な機能を有しており、各論理演算に対する特性も均一で、組み合わせ論理回路の設計が容易になり、全光信号処理の実現に向けて大きな意義がある。また、提案回路は位相変調された信号に対するものであり、コヒーレント光通信の全光受信機の実現にも寄与できる可能性がある。