ترجمه طراحی ضرب کننده های تمام نوری با استفاده از تداخل سنج های ماخ زندر

توضیحات

 عنوان فارسی: طراحی ضرب کننده های تمام نوری با استفاده از تداخل سنج های ماخ زندر

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

On Designing All-Optical Multipliers using Mach-Zender Interferometers

طراحی ضرب کننده های تمام نوری با استفاده از تداخل سنج های ماخ زندر

چکیده:

در سال های اخیر، طراحی مدارهای تمام اپتیکی با توجه به ویژگی های سرعت بالا و توان کم و سازگاری با تکنولوژی CMOS توجه زیادی را به خود جلب کرده است. بعضی از مدارهای منطقی ترکیبی مانند جمع کننده ها، تفریق گرها، ضرب کننده ها، مالتی پلکسرها، که در شبکه های ارتباطی نوری در مراکز داده و رایانه های با کارایی بالا مفید هستند، با استفاده از اجزای نوری طراحی شده اند. دو سبک طراحی متفاوت وجود دارد که به نام Design1 (بر اساس روش معمول مبتنی بر جدول درستی) و Design2 (بر اساس نمودار تصمیم گیری باینری) نامیده می شود. در این مقاله، چهار ضرب کننده تمام نوری برای ضرب کننده های آرایه ای و carry save adder (CSA) بر اساس این دو سبک طراحی با استفاده از تداخل سنج های ماخ زندر (MZIs) مبتنی بر تقویت کننده نوری نیمه هادی (SOA) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ضرب کننده CSA مبتنی بر( MZI (Design1 دارای کمترین هزینه و تأخیر نوری در مقایسه با سایر طرح های ضرب کننده (CSA multiplier – Design2، multiplier array – Design1، array multiplier – Design2) با دقت  بیت2 و یا بیشتر است. علاوه بر این، طرح های ضرب کننده CSA تمام اپتیکی با توجه به هزینه های نوری و تاخیر در مقایسه با طرح های پیشرفته ترین تقویت کننده های تمام اپتیکی، از لحاظ عملکرد بهتر است.

مقدمه:

اگر چه قانون مور در پنج دهه گذشته به طور مداوم در صنعت VLSI حکمفرما بود اما این قانون به حد مجاز رسانده شده است زیرا تعداد بیشتر ترانزیستورها باعث مصرف بیشتر انرژی می شوند که به نوبه خود گرمای بیشتری تولید می کنند و باعث از دست دادن اطلاعات در مدارهای غیر قابل برگشت می شوند . در نتیجه، تکنولوژی فعلی VLSI نمی تواند برای کاهش بیشتر اندازه تراشه در هنگام کنترل جریان گرما استفاده شود. چندین تکنولوژی در حال ظهور، مانند محاسبات برگشت پذیر، محاسبات کوانتومی و فوتونیک کوانتومی، و غیره برای طراحی مدار برای مقابله با این مسئله اتلاف گرما مورد آزمایش قرار گرفته اند. در میان تمام این فن آوری ها، محاسبات اپتیکی مبتنی بر سیلیکون (a.k.a.، Si-photonics) به عنوان یکی از فن آوری های بالقوه برای محاسبات نسل بعدی نشان داده شده است. Si-photonics ترکیبی از الکترونیک و مدارهای فوتونی در یک تراشه است که مزایای هر دو فناوری، یعنی الکترونیک و فوتونیک را به ارمغان می آورد. این نیز بیشتر با تکنولوژی CMOS سازگار است و دارای هزینه ساخت کم با عملکرد بهتر در مقایسه با سایر فناوری های مبتنی بر InP و TriPleX  است. در میان تمام تحقیقات گزارش شده، WIPE پروژه ای است که هدف آنرا قرار دادن مدارهای مجتمع فتونی (تراشه های PIC) و مدارهای مجتمع الکترونیکی (تراشه های EIC) را در کنار هم در دستیابی به انتقال داده های با سرعت بالا در سرورهای رایانه ای می دانند. به عنوان یک PIC تنها ممکن است شامل هزاران اجزاء سی-فوتونی (نوری) باشد، نیاز به توسعه تکنیک های اتوماسیون طراحی مشابه با تراشه های VLSI برای تولید PIC با عملکرد بهتر با هزینه پایین تر و عملکرد بالاتر وجود دارد. برای طراحی مدارهای منطقی تمام اپتیکی  و سنتز مدارات منطقی ترکیبی و برای طراحی Si-photonics، طراحی کامپیوتری (CAD) مورد بررسی قرار گرفته است. چنین مدارهای نوری با استفاده از فناوری های مختلف مانند MZI های الکترو اپتیک ، حلقه های رزوناتور، دروازه های کریستال فتوونی [11]، دروازه های منطقی برگشت پذیر [12]، سوئیچ های ترمو اپتیک، ترهارت سوئیچ های تداخل سنجی متقارن اپتیک نامتقارن TOAD و غیره محقق شده اند. با این حال، در میان این تقویت کننده نوری نیمه هادی (SOA) مبتنی بر تداخل سنج ماخ زندر (MZI) مدولاسیون متقابل فاز است که به عنوان یک سوئیچ نوری عمل می کند و به عنوان یک بلوک ساختمان در طراحی مدارهای تمام نوری مورد استفاده قرار گرفته است. در طراحی مدارهای تمام نور، سوئیچ SOA-MZI به دلیل مزایای آن از قبیل بالا بودن غیر خطی، سرعت بالا، سوئیچینگ انرژی کم ، سادگی، فشرده سازی، پایداری و سازگاری تمام اپتیکی استفاده می شود. از این رو، SOA-MZI ها برای طراحی مدارهای مختلف تمام نوری از قبیل جمع کننده ها، تفریق گرها، مالتی پلکسرها، شمارنده ها ، ضرب کننده ها ، و غیره استفاده می شود.ضرب کننده یک بلوک محاسباتی مهم استفاده شده در تراشه های ارتباطی برای ضریب فرکانس، در معماری های شبکه عصبی نور برای محاسبات با کارایی بالا برای ضرب ماتریس و غیره است. اگرچه ضرب کننده الکترو اپتیکی دو بیتی و ضرب کننده قابل برنامه ریزی منطقی (PLD) گزارش شده است، سخت است که ضریب الکترونی را برای n-bit ها تعمیم دهیم، در حالی که ضرب کننده PLD یک افزایش چشمگیر هزینه نوری را با دقت بیت بالاتر را نشان می دهد.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.