21503

21503

طراحي سوييچ تمام نوري با بهره مندي از نقاط كوانتومي دهنده-گيرنده

كارشناسي ارشد

فوتونيك

1398/9/12

دكتر محمود ملاباشي - دكتر سپهر رازي

فيزيك

سوييچ ها جزء اصلي تمام مدارهاي مجتمع به شمار مي روند. با ورود علم فوتونيك به عرصه محاسبات، مبناي مدارهاي محاسباتي از الكترونيكي به فوتونيكي تغيير يافته و بالطبع استفاده از سوييچ هاي نوري، به جاي همتاي الكترونيكي آن ها، به امري ضروري تبديل گرديد. سوييچ هاي تمام نوري، مبناي مدارهاي فوتونيكي مدرن بوده و برخلاف ديگر سوييچ ها، فاقد هرگونه بخش الكترونيكي هستند. در اين سوييچ ها، عبور يا عدم عبور يك پالس نوري توسط پالس نوري ديگر كنترل مي گردد و سرعت پاسخ دهي آن ها به مراتب بسيار بالاتر از ديگر سوييچ هاي نوري است. اغلب سوييچ¬هاي تمام نوري پيشنهاد شده تا به اكنون، يا مبتني بر فناوري فيبرهاي نوري بوده و يا داراي يك محيط غيرخطي بسيار قوي مي باشند؛ اين در حالي است كه علاوه بر مشكلات متعدد موجود در بخش فني و ساخت، بي ترديد محدوديت بازه فركانس كاري نيز از مشكلات آن ها به شمار مي رود. در اين پايان نامه در نظر داريم كه بر روي سوييچ تمام نوري جديدي متمركز گرديم كه در آن نقاط كوانتومي نقش محيط فعال را ايفا كرده و ضمن توجه به كليه پديده هاي محتمل كوانتومي، انتقال انرژي بين نقاط را بررسي خواهيم كرد. در ادامه، تضعيف و يا تقويت باريكه تابشي به سوييچ را مورد بررسي قرار داده و با لحاظ كردن پديده هاي دوپايايي نوري و چندپايايي نوري، توانايي سوييچ پيشنهادي را مورد مطالعه قرار خواهيم داد. انجام محاسبات به صورت تحليلي، اعمال كمترين تقريب هاي محاسباتي، بهره مندي از رهيافت ماتريس چگالي و لحاظ كردن تمام واهلش ها و گذارهاي تشديدي بين ترازها در شبيه سازي ها، از جمله مزاياي محاسباتي پروژه پيشنهادي هستند. سادگي ساخت، ارزان قيمت بودن محصول نهايي و پاسخ دهي در بازه وسيع فركانسي را نيز مي توان از جمله مزاياي فني سوييچ پيشنهاد شده در پايان نامه و برتري آن نسبت به ديگر پيشنهادات موجود به شمار آورد.

1398/10/02

ِDesigning an all-optical switch using donor-acceptor quantum dots

12/23/2019 12:00:00 AM

Switches are the cornerstone of every Integrated Circuit (IC). As Photonics permeated the data-processing field, the ICs’ infrastructures have experienced a transition from electronics to optics; hence, employing optical switches has inevitably prevailed their electronic counterparts. All-optical switches lie at the heart of modern Photonic ICs (PICs) and, unlike other switches, are destitute of any electronic division. In these switches, optical pulse transmission is controlled by a second optical pulse, and in this case, the responsivity would, by far, be ameliorated in comparison with other optical switches. Hitherto, proposed all-optical switches are mostly based on Fiber-Optics or simply possess highly nonlinear media. Not only do such devices suffer from numerous technical and structural issues, they also confront bandwidth limitations. In this thesis, we are to restrict ourselves to a new type of all-optical switches, in which quantum dots (QDs) act as the main active medium. Investigating the energy transfer between these QDs, we scrutinize any other involving quantum phenomena as well. In doing so, we discuss the radiation beam attenuation and amplification, upon propagating the switch. Optical Bistability (OB) and Optical Multistability (OM) will also be studied thoroughly, in order to demonstrate our proposed switch remarkability. Analytic calculations, adopting minimum approximations, using density matrix approach, including all decay processes and resonant transitions are the primary theoretical advantages of the proposed project. Moreover, synthesizability, cost-effective architecture and wide bandwidth are considered to be the assets of this switch, and thus, make it superior to the other proposed designs.