بهینه‌سازی موجبر گرافین- فوتونیک کریستال در گیت‌های منطقی با استفاده از شبکه عصبی
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترعلی نامدار 1 , مریم محیط‌پور 2 , گوهر ورامینی 3
1 - گروه مهندسی برق، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
2 - گروه مهندسی برق، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی،شیراز،ایران.
3 - گروه مهندسی برق، واحد بیضا، دانشگاه آزاد اسلامی،بیضا ،ایران.
کلید واژه: موجبر گرافین- فوتونیک کریستال, گیت‌های منطقی, فناوری پلاسمونیک, شبکه عصبی,
چکیده مقاله :
تحقیق پیرامون موضوع بررسی و بهینه‌سازی گیت‌های منطقی پلاسمونیک ، به منظور افزایش سرعت و کارایی در پردازش اطلاعات و ارتباطات بین دستگاه‌ها و شبکه‌های الکترونیکی صورت می‌گیرد. در این تحقیق، از تکنولوژی پلاسمونیک برای طراحی و ساخت گیت‌های منطقی در نرم افزار کامسول استفاده می‌شود. هدف اصلی این تحقیق، بهبود عملکرد دستگاه‌های الکترونیکی و افزایش کارایی آن‌ها است. در این راستا، از شبکه عصبی پیشرو به کمک نرم افزار متلب، نیز برای بهینه‌سازی گیت‌های منطقی پلاسمونیک استفاده می‌شود. تحقیقات انجام‌شده در این زمینه، نشان داده است که استفاده از گیت‌های منطقی پلاسمونیک باعث افزایش سرعت و کاهش انرژی مصرفی در پردازش اطلاعات می‌شود. اما جهت دستیابی به یک پارامتر بهینه، به‌ناجار بخشی از پارمترهای دیگر نادیده گرفته می‌شوند به‌طورکلی، این تحقیق به منظور بهبود عملکرد دستگاه‌های الکترونیکی و افزایش کارایی آن‌ها در بهینه‌ترین حالت ممکن و بررسی کلیه پارامترهای اساسی موجود به کمک ابزار قدرتمند شبکه عصبی صورت می‌گیرد. بررسی و تجزیه و تحلیل نتایج و عملکرد شبکه بر روی داده‌های ارزیابی و اعمال تغییرات لازم نیز جزئی مهم از فرایند بهبود و بهینه‌سازی شبکه است.
Research on the subject of studying and optimizing plasmonic logic gates is carried out in order to increase the speed and efficiency of information processing and communication between electronic devices and networks. In this research, plasmonic technology is used to design and manufacture logic gates in COMSOL software. The main goal of this research is to improve the performance of electronic devices and increase their efficiency. In this regard, the leading neural network with the help of MATLAB software is also used to optimize plasmonic logic gates. Research conducted in this field has shown that the use of plasmonic logic gates increases the speed and reduces the energy consumption in information processing. However, in order to achieve an optimal parameter, some of the other parameters are inevitably ignored. In general, this research is carried out in order to improve the performance of electronic devices and increase their efficiency in the most optimal way possible and to examine all the basic parameters available with the help of the powerful neural network tool. . .
[1] Meng, H., Wang, L., Liu, G., Xue, X., Lin, Q., & Zhai, X. (2017). Tunable graphene-based plasmonic multispectral and narrowband perfect metamaterial absorbers at the mid-infrared region. Applied optics, 56(21), 6022-6027.
[2] Yi, Z., Chen, J., Cen, C., Chen, X., Zhou, Z., Tang, Y., ... & Wu, P. (2019). Tunable graphene-based plasmonic perfect metamaterial absorber in the THz region. Micromachines, 10(3), 194.
[3] Guo, C., Zhang, J., Xu, W., Liu, K., Yuan, X., Qin, S., & Zhu, Z. (2018). Graphene-based perfect absorption structures in the visible to terahertz band and their optoelectronics applications. Nanomaterials, 8(12), 1033.
[4] Sang, T., Gao, J., Yin, X., Qi, H., Wang, L., & Jiao, H. (2019). Angle-insensitive broadband absorption enhancement of graphene using a multi-grooved metasurface. Nanoscale research letters, 14(1), 1-8.
[5] Bao, Z., Tang, Y., Hu, Z. D., Zhang, C., Balmakou, A., Khakhomov, S., ... & Wang, J. (2020). Inversion method characterization of graphene-based coordination absorbers incorporating periodically patterned metal ring metasurfaces. Nanomaterials, 10(6), 1102.
[6] Vahed, H., & Ahmadi, S. S. (2017). Graphene-based plasmonic electro-optic modulator with sub-wavelength thickness and improved modulation depth. Applied Physics B, 123(11), 1-6.
[7] Gao, F., Zhu, Z., Xu, W., Zhang, J., Guo, C., Liu, K., ... & Qin, S. (2017). Broadband wave absorption in single-layered and nonstructured graphene based on far-field interaction effect. Optics express, 25(9), 9579-9586.
[8] Li, H., Ji, C., Ren, Y., Hu, J., Qin, M., & Wang, L. (2019). Investigation of multiband plasmonic metamaterial perfect absorbers based on graphene ribbons by the phase-coupled method. Carbon, 141, 481-487.
[9] Ogawa, S., & Kimata, M. (2018). Metal-insulator-metal-based plasmonic metamaterial absorbers at visible and infrared wavelengths: a review. Materials, 11(3), 458.
[10] Liu, B., Tang, C., Chen, J., Xie, N., Tang, H., Zhu, X., & Park, G. S. (2018). Multiband and broadband absorption enhancement of monolayer graphene at optical frequencies from multiple magnetic dipole resonances in metamaterials. Nanoscale research letters, 13(1), 1-7.
[11] Li, Y., Xu, Y., Jiang, J., Ren, L., Cheng, S., Wang, B., ... & Wang, Z. (2021). Dual dynamically tunable plasmon-induced transparency and absorption in I-type-graphene-based slow-light metamaterial with rectangular defect. Optik, 246, 167837.
[12] Ghosh, S. K., Das, S., & Bhattacharyya, S. (2020). Graphene based metasurface with near unity broadband absorption in the terahertz gap. International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, 30(12), e22436.
[13] Ghods, M. M., & Afsahi, M. (2021). Quad-band tunable graphene-based metamaterial absorber operating at THz frequencies. Optical and Quantum Electronics, 53(10), 1-11.
[14] Parmar, J., & Patel, S. K. (2022). Tunable and highly sensitive graphene-based biosensor with circle/split ring resonator metasurface for sensing hemoglobin/urine biomolecules. Physica B: Condensed Matter, 624, 413399.
[15] Madadi, Z. (2021). Graphene-based tunable plasmonic perfect absorber in FIR-band range. Plasmonics, 1-6.
[16] Lin, H., Sturmberg, B. C., Lin, K. T., Yang, Y., Zheng, X., Chong, T. K., ... & Jia, B. (2019). A 90-nm-thick graphene metamaterial for strong and extremely broadband absorption of unpolarized light. Nature Photonics, 13(4), 270-276.
[17] Jin, X., Wang, F., Huang, S., Xie, Z., Li, L., Han, X., ... & Zhou, H. (2019). Coherent perfect absorber with independently tunable frequency based on multilayer graphene. Optics Communications, 446, 44-50.
[18] Luo, X., Cheng, Z. Q., Zhai, X., Liu, Z. M., Li, S. Q., Liu, J. P., ... & Zhou, Y. H. (2019). A tunable dual-band and polarization-insensitive coherent perfect absorber based on double-layers graphene hybrid waveguide. Nanoscale research letters, 14(1), 1-8.
[19] Wu, J. (2021). Multichannel Absorption Enhancement in Graphene Based on Metal-Photonic Crystal Hetero-Structure. ES Energy & Environment.
[20] Akhavan, A., Abdolhosseini, S., Ghafoorifard, H., & Habibiyan, H. (2018). Narrow band total absorber at near-infrared wavelengths using monolayer graphene and sub-wavelength grating based on critical coupling. Journal of Lightwave Technology, 36(23), 5593-5599.
[21] Li, T., Chen, K., Luo, X., Zhao, J., & Feng, Y. (2019, August). Graphene-based Terahertz metasurface Salisbury screen with tunable wideband absorption. In 2019 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium-China (ACES) (Vol. 1, pp. 1-2). IEEE.
[22] Aghaee, T., & Orouji, A. A. (2020). Reconfigurable multi-band, graphene-based THz absorber: circuit model approach. Results in Physics, 16, 102855.
[23] Qi, Y., Zhang, Y., Liu, C., Zhang, T., Zhang, B., Wang, L., ... & Yu, Y. (2020). A tunable terahertz metamaterial absorber composed of hourglass-shaped graphene arrays. Nanomaterials, 10(3), 533.
[24] Ogawa, S., Shimatani, M., Fukushima, S., Okuda, S., & Matsumoto, K. (2018). Graphene on metal-insulator-metal-based plasmonic metamaterials at infrared wavelengths. Optics express, 26(5), 5665-5674.
