An all-optical 4-bit register based on a four-order scattering of light by coherent acoustic phonons in single crystals

A.S. Shcherbakov, E. Tepichin Rodriguez, and A. Aguirre Lopez

National Institute for Astrophysics, Optics & Electronics, Apartado Postal 51 y 216, 72000, Puebla, México Fax/Tel. +52 (222) 2472940, E-mail: alex@inaoep.mx, tepichin@inaoep.mx, aaguirre@inaoep.mx

Recibido el 18 de septiembre de 2003; ]]> Aceptado el 28 de noviembre de 2003.

Abstract

A specific case of a four-order non-collinear light scattering in anisotropic media is presented. Compared to our previous studies, an innovation lies in the fact that now we consider passing just the quartet of incident light waves through a single crystal that is perturbed by a coherent stream of acoustic phonons. The exact and closed analytical model for describing this strongly nonlinear phenomenon is developed. In fact, a specially designed regime of a four-order light scattering, when transitions of four input light beams into four output light modes are allowed and electronically controlled, is examined. The feasibility of applying such an effect to perform an all-optical switching is analyzed. An opportunity for arranging the digital 4-bit register is revealed and algorithmically analyzed.

Keywords: All-optical switching; logic-based data processing; acousto-optical device.

Resumen

Se presenta el caso específico de la dispersión de la luz no-colineal de cuarto orden en un medio anisotrópico. Comparado con nuestros previos estudios, la innovación yace en la consideración de hacer pasar cuatro haces incidentes de ondas de luz a través de un cristal el cuál es perturbado por una columna de fonones acústicos coherentes. La solución analítica y exacta al modelo que describen este fenómeno fuertemente no lineal es desarrollada. De hecho, se examina el régimen especialmente diseñado de la dispersión de la luz de cuarto orden, cuando las transiciones de cuatro ondas de luz de entrada hacia cuatro haces de luz de salida son permitidas y electrónicamente controladas. Se describe también la posibilidad de aplicar tal efecto para desarrollar el proceso de un interruptor todo-óptico. Se presenta la posibilidad de implementar un registro digital de 4 bits la cuál es analizada algorítmicamente.

Descriptores: Interruptores todo-ópticos, lógica basada en el procesamiento de datos; dispositivos acusto-ópticos.

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Acknowledgements

This work was financially supported by the CONACyT (Project # U41998-F), and the INAOE (Opto-Electronic Project).

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