Análise numérica de estruturas planares baseadas em cristais fotônicos para aplicações em circuitos integra
| dc.contributor.advisor1 | COSTA, Marcos Benedito Caldas | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7636226766852440 | |
| dc.contributor.advisor1ORCID | ****** | |
| dc.contributor.member | COSTA, Karlo Queiroz da | |
| dc.contributor.member | SILVA, Rômulo Luiz Oliveira da | |
| dc.contributor.member | SOUSA, Fábio Barros de | |
| dc.contributor.member | OLIVEIRA, Lélis Araújo de | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7932708321834647 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8265719000886842 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3498127081933118 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9001133154793053 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-4393-3217 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0001-6255-8016 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-4170-5261 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0001-6577-2800 | |
| dc.creator | ALMEIDA, Léo César Parente de | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4081029452825767 | |
| dc.creator.ORCID | ****** | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-06T20:11:42Z | |
| dc.date.available | 2026-02-06T20:11:42Z | |
| dc.date.issued | 2025-02-10 | |
| dc.description.abstract | In this work, the concept of two-dimensional photonic crystals was used for the design, numerical simulations and analysis of the proposed planar structures for applications in photonic integrated circuits. The proposed devices consist of: an all-optical logic gate (NAND gate), in addition to two graphene-based wavelength routers, of the type 2 × 2 (2 ×2 λ-router) and 4 × 4 (4 ×4 λ-router). These all-optical structures are composed of photonic crystal ring resonators, consisting of silicon dielectric rods in air. The plane wave expansion method and the finite-difference time-domain method are used to analyze the structures. The plane wave expansion method is used to calculate the photonic band gap for the structures, which is 0.320267−0.3924 (a/λ) for the all-optical logic gate, and 0.330944−0.396419 (a/λ) for the all-optical routers. The two proposed periodic structures are implemented using operating wavelengths spanning the C, L and U bands. The performance of the proposed structures is analyzed by means of the following parameters: footprint, output power, contrast ratio, insertion loss, quality factor, response time, bit rate and crosstalk. The numerical results of the simulations show that the proposed structures are suitable for the design of ultrafast digital optical circuits, featuring high transmission power, low power consumption, a clear operating principle and a simple design. Furthermore, the proposed structures have a smaller size when compared to other structures, presenting a footprint of approximately 119.58 µm2, thus contributing to increase the integration density of miniaturized and high-performance components for various applications in photonic integrated circuits. | |
| dc.description.affiliation | UFOPA - Universidade Federal do Oeste do Pará | |
| dc.description.resumo | Neste trabalho, utilizou-se o conceito de cristais fotônicos bidimensionais para o design, as simulações numéricas e para a análise das estruturas planares propostas para aplicações em circuitos integrados fotônicos. Os dispositivos propostos consistem em: uma porta lógica totalmente óptica (NAND gate), além dos dois roteadores de comprimento de onda baseados em grafeno, do tipo 2 × 2 (2×2 λ-router) e 4×4 (4×4 λ-router). Estas estruturas totalmente ópticas são compostas por anéis ressoadores de cristais fotônicos, constituídos de hastes dielétricas de silício em ar. O método da expansão em ondas planas e o método das diferenças finitas no domínio do tempo são utilizados para analisar as estruturas. O método da expansão em ondas planas é utilizado para calcular o intervalo de banda fotônica para as estruturas, que é de 0,320267−0,3924 (a/λ) para a porta lógica totalmente óptica, e de 0,330944−0,396419 (a/λ) para os roteadores totalmente ópticos. As duas estruturas periódicas propostas são implementadas utilizando-se de comprimentos de onda operacionais abrangendo as bandas C, L e U. A performance das estruturas propostas é analisada por meio dos seguintes parâmetros: footprint, potência de saída, razão de contraste, perda de inserção, fator de qualidade, tempo de resposta, taxa de bits e diafonia. Os resultados numéricos das simulações evidenciam que as estruturas propostas são adequadas para a concepção de circuitos ópticos digitais ultrarrápidos, apresentando uma alta potência de transmissão, um consumo de energia reduzido, um claro princípio de funcionamento e um simples design. Além do mais, as estruturas propostas possuem um tamanho menor quando comparadas com outras estruturas, apresentando um footprint de cerca de 119,58 µm2, contribuindo assim para aumentar a densidade de integração de componentes miniaturizados e de alto desempenho para diversas aplicações em circuitos integrados fotônicos. | |
| dc.identifier.citation | ALMEIDA, Léo César Parente de. Análise numérica de estruturas planares baseadas em cristais fotônicos para aplicações em circuitos integra. Orientador: Marcos Benedito Caldas Costa. 2025. 120 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17975. Acesso em:. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17975 | |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Pará | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.department | Instituto de Tecnologia | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPA | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.source.uri | Disponível via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br | |
| dc.subject | Porta lógica totalmente óptica | |
| dc.subject | Roteador de comprimento de onda | |
| dc.subject | Expansão em ondas planas | |
| dc.subject | Diferenças finitas no domínio do tempo | |
| dc.subject | Grafeno | |
| dc.subject | All-optical logic gate | |
| dc.subject | Wavelength router | |
| dc.subject | Plane wave expansion | |
| dc.subject | Finite-difference time-domain | |
| dc.subject | Graphene | |
| dc.subject.areadeconcentracao | TELECOMUNICAÇÕES | |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES | |
| dc.subject.linhadepesquisa | ELETROMAGNETISMO APLICADO | |
| dc.title | Análise numérica de estruturas planares baseadas em cristais fotônicos para aplicações em circuitos integra | |
| dc.type | Tese | pt_BR |
