با همکاری محققان گیلانی صورت گرفت:

طراحی سوئیچ‌های نوری بر پایه‌ نقاط کوانتومی

پژوهشگران دانشگاه زنجان با همکاری محققان گیلانی، به مدل سازی و طراحی سوئیچ‌های نوری پرداخته‌اند که می‌تواند جایگزین سوئیچ‌های الکترونیکی شود. استفاده از سوئیچ‌های نوری سبب افزایش سرعت ذخیره‌ اطلاعات و کاهش هزینه‌ها خواهد شد. در طراحی این سوئیچ‌ها از نقاط کوانتومی استفاده شده است.

کد خبر: ۱۱۹۳۶۶۰

تاریخ: ۰۶ خرداد ۱۳۹۴ - ۱۴:۰۱

به گزارش خبرگزاری دانا، نسل آینده‌ سیستم‌های الکترونیکی-نوری به سمت سیستم‌های تمام نوری با سوئیچ‌های نوری سوق پیدا خواهد کرد. سوئیچ‌های تمام نوری در طراحی تجهیزات مخابراتی و تجهیزات فعال نوری همچون حافظه‌ اپتیکی، عناصر کلیدزنی در کامپیوترهای نوری و طراحی ترانزیستورهای نوری جایگاه ویژه‌ای دارند.

به گفته‌ رجب ناصحی، به واسطه‌ گسترش روزافزون نانومواد در شاخه‌ اپتیک، استفاده از آن‌ها در سوئیچ‌های تمام نوری نیز طی سال‌های اخیر افزایش پیدا کرده است.

وی در ادامه با اشاره به این مطلب که سرعت و حساسیت بالا، دو ویژگی اساسی در سوئیچ‌های تمام نوری است، افزود: هدف این کار تحقیقاتی، طراحی یک سوئیچ تمام نوری بر پایه‌ نقاط کوانتومی به جای یک سوئیچ الکترونیکی بوده است. در واقع با استفاده از سیستم نقاط کوانتومی (ایندیم گالیوم نیترید) و با بکارگیری میدان‌های قوی لیزری، ساختاری جدیدی برای طراحی یک سویچ نوری ارائه شده است. این سوئیچ راندمان بالاتری نسبت به سوئیچ‌های الکترونیکی داشته و تنها با شدت میدان‌های لیزری کنترل می‌شود.

این نتایج باعث شده گامی مؤثر به سوی طراحی سوئیچ نوری فوق سریع با کارایی بیشتر برداشته شود. در نتیجه جایگزینی سوئیچ‌های نوری با سوئیچ‌های الکترونیکی به دلیل سادگی ساخت و طراحی، منجر به کاهش هزینه‌های جانبی نسبت به نسل الکترونیکی موجود خواهد شد.

ناصحی در ادامه به کابردهای این سوئیچ‌ها اشاره کرد و افزود: از مهم‌ترین کاربردهای سیستم‌های سوئیچ تمام نوری مبتنی بر نقطه‌های کوانتومی، در مسیر تولید کامپیوترهای سریع نوری، ذخیره سازی و پردازش سریع اطلاعات است. همچنین بیشترین کاربرد فناوری نوری در حوزه‌ مخابرات، در فیبرهای نوری برای اتصالات پرسرعت مانند شبکه‌های شهری و حتی ارتباطات بین قاره‌ای از طریق کابل‌های زیردریایی است.

به گفته‌ این محقق، در این کار با استفاده از یک سامانه‌ پنج ترازی، رفتار دوپایایی نوری در نقطه‌ کوانتومی دوگانه‌ نامتقارن مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از کنترل شدت میدان قوی لیزری و در حضور اثر تونل زنی کوانتومی مدلی طراحی شده تا سیستم را در شدت میدان پایین از حالت دوپایا به حالت چند پایا تبدیل کند. لازم به ذکر است که در محاسبات انجام شده از روش نیمه کلاسیک و فرمالیسم ماتریس چگالی برای حل معادلات کوانتومی استفاده شده است.

رجب ناصحی، دانشجوی دکترای فیزیک دانشگاه زنجان، دکتر محمد محمودی، عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان، دکتر حمید رحیم پور سلیمانی، عضو هیأت علمی دانشگاه گیلان، امیر سلطانی و سید حسین اسدپور در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ Applied Optics (جلد 54، شماره 10، سال 2015، صفحات 2606 تا 2614) به چاپ رسیده است.