Projeto de porta lógica XOR óptica em cristal fotônico bidimensional usando ANN e PSO

Neste artigo, apresentamos uma porta XOR totalmente óptica baseada em cristais fotônicos bidimensionais (PCs). A porta proposta é projetada para ser utilizada em computação óptica e aplicações lógicas totalmente ópticas, oferecendo vantagens como computação rápida e processamento paralelo. Para aprimorar o processo de design e otimizar seu desempenho, empregamos uma rede neural artificial (ANN) para modelar o comportamento da porta. Um conjunto de dados de 555 amostras, obtido pelo método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD), é utilizado para treinar o modelo de ANN. Subsequentemente, a otimização por enxame de partículas (PSO) é usada para encontrar valores ótimos dos parâmetros de design XOR, incluindo a constante de rede e o raio das hastes. Este processo de otimização leva a uma estrutura otimizada que melhora o desempenho da porta. A porta XOR totalmente óptica proposta apresenta uma faixa de potências de saída nos respectivos estados lógicos (estado desejado): 0 (0), 0.995 (1), 0.935 (1) e 0.015 (0). A estrutura proposta alcançou uma razão de contraste aceitável de 17.947 dB. Ao aproveitar a abordagem ANN-PSO para melhorar o desempenho dos PCs, demonstramos uma estratégia promissora para desenvolver sistemas de computação óptica complexos e eficientes.