Σχεδιασμός οπτικών μνημών RAM για ταχύτητες 40 GHz:
Creators: name: Φίτσιος, Δημήτριος Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Οπτική μνήμη
Οπτική μεταγωγή
Οπτική επεξεργασία σήματος
Optical memory
Optical flip-flop
Semiconductor optical amplifier

description: Σκοπός της διπλωματικής εργασίας αυτής είναι η εξερεύνηση και ο προσδιορισμός των παραγόντων εκείνων που οδηγούν στο σχεδιασμό οπτικών μνημών, ικανών για επίτευξη ταχυτήτων που φτάνουν τα 40 GHz. Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε αναλυτικές εκφράσεις για τη συνάρτηση μεταφοράς στο πεδίο της συχνότητας για ένα οπτικό κύτταρο μνήμης άμεσης προσπέλασης (Random Access Memory – RAM) που χρησιμοποιεί δύο ON/OFF διακόπτες βασισμένους σε ενισχυτές SOA και δύο συζευγμένες πύλες SOA-MZI, οι οποίες σχηματίζουν το οπτικό flip-flop. Το θεωρητικό μας μοντέλο βασίζεται σε υπολογισμός με βάση τη θεωρία διαταραχών Α’ τάξης, η οποία για πρώτη φορά εφαρμόζεται σε συζευγμένες οπτικές διατάξεις, οδηγώντας σε μια απόκριση συχνότητας για το οπτικό κύτταρο RAM που επιτρέποντας μια ποιοτική και ποσοτική ανάλυση για την ταχύτητα μνήμης της οπτικής RAM, καθώς και για τα χαρακτηριστικά απόδοσης και την εξάρτηση τους από συγκεκριμένες παραμέτρους της συσκευής κυττάρου RAM. Δείχνουμε ότι η συνάρτηση μεταφοράς ενός οπτικού κυττάρου RAM και της ενσωματωμένης συσκευής flip-flop παρουσιάζει περιοδικές συχνότητες συντονισμού, έχοντας παρόμοια συμπεριφορά με διατάξεις οπτικών συντονιστών τύπου δακτυλίου. Η Ελεύθερη Φασματική Περιοχή της συσκευής κυριαρχείται κυρίως από το μήκος του κυματοδηγού που επιτρέπει τη σύζευξη των δύο πυλών SOA-MZI, αναδεικνύοντας το μήκος σύζευξης ως τον κυρίαρχο παράγοντα καθορισμού της ταχύτητας μνήμης. Τα ληφθέντα αποτελέσματα είναι πολύ κοντά με τις αντίστοιχες πειραματικές παρατηρήσεις και δείχνουν ότι βελτιστοποιημένες διατάξεις κυττάρου RAM με μήκη σύζευξης μικρότερα από 5mm μπορούν να οδηγήσουν σε λειτουργία RAM με ταχύτητες μνήμης πάνω από τα 40GHz.
description: We demonstrate analytical frequency-domain transfer function expressions for an optical Random Access Memory (RAM) cell that employs two SOA-based ON/OFF switches and two coupled SOA-MZI gates forming an optical flip-flop. Our theoretical model relies on first-order perturbation theory approximations applied for the first time to coupled optical switching structures, resulting to an optical RAM cell frequency response that allows for a qualitative and quantitative analysis of optical RAM memory speed and performance characteristics and their dependence on certain RAM cell device parameters. We show that the transfer function of an optical RAM cell and its incorporated flip-flop device exhibits periodic resonance frequencies resembling the behavior of optical ring resonator configurations. Its Free Spectral Range is mainly dictated by the length of the waveguide that enables the coupling of the two SOA-MZI gates, yielding this coupling length as the dominant memory speed determining factor. The obtained results are in close agreement with experimental observations, demonstrating that optimized RAM cell designs with waveguide coupling lengths lower than 5mm can enable RAM operation at memory speeds well beyond 40GHz.