Experimental modeling of algorithms and components for all–optical high–bit–rate digital processors–multipliers using light bullets

A.S. Shcherbakov*, A. Aguirre Lopez**

* National Institute for Astrophysics, Optics and Electronics, Phone: 52 (222) 266 3100, ext. 2205; Fax: 52 (222) 247 2940, e–mail: alex@inaoep.mx

** Mixteca University of Technology, Huajuapan de Leon, Oaxaca, 69000, Mexico, Phone: 52(953) 532 0399, ext. 500; Fax: 52 (953) 532 0214, e–mail: aaguirre@mixteco.utm.mx

Recibido el 12 de agosto de 2005
Aceptado el 30 de noviembre de 2006

Abstract

We present both the estimations of main parameters and the experimental data related to the modeling of algorithms and components for all–optical digital processors–multipliers, exploiting the spatio–temporal optical solitons or light bullets as bit carriers. The modern approach, based on the concept of arranging light beams in space and time using the regime of spatio–temporal solitons is examined from the viewpoint of arresting the collapse of light bullets in a graded–index self–defocusing medium with normal group–velocity dispersion. To perform all–optical computations, the beams of picosecond optical pulses, whose parameters were in one to one coincidence with previously estimated light bullets, have been shaped and employed. Two all–optical algorithms for binary data multiplication in a mixed binary format as well as the corresponding components are designed and experimentally tested with an array of non–collinear second–harmonic generation based optical AND–gates arranged in a square–law optically nonlinear medium.

Keywords: Spatio–temporal soliton; light bullet; all–optical digital multiplication; non–collinear second harmonic generation.

Resumen

En este artículo se presentan tanto la estimación de los parámetros principales como los datos experimentales en relación al modelaje de algoritmos y los componentes de un procesador–multiplicador digital todo–óptico, explotando los solitones temporales ópticos o balas de luz como portadores de información. Esta moderna aproximación se basa en el concepto de arreglar haces de luz en el espacio y tiempo, usando el regimen de solitones espacio–temporal; estos son examinados desde el punto de vista de detener el desplome de las balas de luz en un medio con índice–graduado de auto–desenfocamiento con dispersión normal de la velocidad de grupo. Para realizar cómputos todo–óptico, se formaron y se emplearon haces de pulsos ópticos de picosegundos de duración, cuyos parámetros coincidían uno a uno con las balas de luz previamente estimadas. Dos algoritmos para la multiplicacion todo–óptica de datos binarios en un formato binario mezclado, como también los componentes correspondientes, han sido diseñados y probados experimentalmente con un arreglo de generación de segundo–armónico no–colineal basado en las compuertas–AND ópticas arregladas en un medio óptico no lineal con ley cuadrática.

Descriptores: Solitones espacio–temporal; balas de luz, multiplicacion todo–óptica; generación de segundo armónico no colineal.

PACS: 42.65.Pc; 42.65.Re; 42.65.Tg.

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Acknowledgments

This work was financially supported by the CONACyT (Project #U41998–F).

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