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All-optical majority gate based on an injection-locked laser

Lerber, Tuomo von ; Lassas, Matti ; Lyubopytov, Vladimir S. ; Ylinen, Lauri ; Chipouline, Arkadi ; Hofmann, Klaus ; Küppers, Franko (2022)
All-optical majority gate based on an injection-locked laser.
In: Scientific Reports, 2019, 9
doi: 10.26083/tuprints-00013232
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

An all-optical computer has remained an elusive concept. To construct a practical computing primitive equivalent to an electronic Boolean logic, one should utilize nonlinearity that overcomes weaknesses that plague many optical processing schemes. An advantageous nonlinearity provides a complete set of logic operations and allows cascaded operations without changes in wavelength or in signal encoding format. Here we demonstrate an all-optical majority gate based on a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). Using emulated signal coupling, the arrangement provides Bit Error Ratio (BER) of 10⁻⁶ at the rate of 1 GHz without changes in the wavelength or in the signal encoding format. Cascaded operation of the injection-locked laser majority gate is simulated on a full adder and a 3-bit ripple-carry adder circuits. Finally, utilizing the spin-flip model semiconductor laser rate equations, we prove that injection-locked lasers may perform normalization operations in the steady-state with an arbitrary linear state of polarization.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2022
Autor(en): Lerber, Tuomo von ; Lassas, Matti ; Lyubopytov, Vladimir S. ; Ylinen, Lauri ; Chipouline, Arkadi ; Hofmann, Klaus ; Küppers, Franko
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: All-optical majority gate based on an injection-locked laser
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 2022
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2019
Verlag: Springer Nature
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Scientific Reports
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 9
Kollation: 7 Seiten
DOI: 10.26083/tuprints-00013232
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/13232
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Herkunft: Zweitveröffentlichung
Kurzbeschreibung (Abstract):

An all-optical computer has remained an elusive concept. To construct a practical computing primitive equivalent to an electronic Boolean logic, one should utilize nonlinearity that overcomes weaknesses that plague many optical processing schemes. An advantageous nonlinearity provides a complete set of logic operations and allows cascaded operations without changes in wavelength or in signal encoding format. Here we demonstrate an all-optical majority gate based on a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). Using emulated signal coupling, the arrangement provides Bit Error Ratio (BER) of 10⁻⁶ at the rate of 1 GHz without changes in the wavelength or in the signal encoding format. Cascaded operation of the injection-locked laser majority gate is simulated on a full adder and a 3-bit ripple-carry adder circuits. Finally, utilizing the spin-flip model semiconductor laser rate equations, we prove that injection-locked lasers may perform normalization operations in the steady-state with an arbitrary linear state of polarization.

Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-132326
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Mikrowellentechnik und Photonik (IMP)
Hinterlegungsdatum: 08 Mär 2022 12:20
Letzte Änderung: 10 Mär 2022 08:49
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