تحلیل و شبیه سازی سوئیچینگ تمام نوری سرعت بالا در نقاط کوانتومی نیمه هادی

افزایش روز افزون تقاضا برای ایجاد ظرفیت بیشتر در شبکه های ارتباطی موجب علاقه مندی بیشتر پژوهشگران ‏برای استفاده از ادوات نوری در سرعت های بسیار بالا برای پردازش نوری گشته است و این امر جز با استفاده از ‏ادوات بسیار سریع و تماماً نوری امکان پذیر نمی باشد. از طرفی دیگر استفاده از موجهای تراهرتز علاوه بر مزیت ‏های منحصر بفردی که در مخابرات نوری، کاربردهای حسگری و تصویربرداری و همچنین اپتوالکترونیک ‏پرسرعت دارند، اخیراً در نسل جدیدی از کاربردها همانند دستکاری پدیده های نوری در ساختارهای حالت جامد ‏وارد شده اند که نوید سوئیچینگ در مقیاس فمتوثانیه را در ساختارهای حالت جامد می دهند.‏ در این پایان نامه سعی بر این بوده است تا سوئیچینگ پرسرعت در ادوات نوری مبتنی بر نقاط کوانتومی نیمه هادی ‏مورد بررسی قرار گرفته و طرح های جدیدی برای این منظور در این ساختارها ارائه گردد. در فصل اوّل به بررسی ‏سوئیچینگ تمام نوری در ساختارهای نیمه هادی مبتنی بر نقاط کوانتومی پرداخته و فیزیک حاکم بر این ساختارها ‏مورد بررسی قرار می گیرد. درادامه فصل، سوئیچینگ تمام نوری در نقاط کوانتومی نیمه هادی بوسیله ی میدان ‏الکتریکی یک پالس تراهرتز به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته و پدیده های اپتوالکترونیکی مرتبط با این نوع ‏سوئیچینگ و روابط حاکم بر آنها معرفی می گردند.‏ ‏ در ابتدای فصل دوّم به نحوه ایجاد یک پالس تراهرتز برای بهره گیری در سوئیچنگ بهره یک تـقـویـت کننده ی ‏نوری نیمه هادی مبتنی بر نقاط کوانتومی (‏qd-soa‏) پرداخته و با بررسی ادوات تولید کننده ی پالس تراهرتز و ‏فیزیک حاکم بر این نوع ادوات به روابطی برای میدان الکتریکی پالس تراهرتز دست خواهیم یافت. سپس متدهای ‏شبیه سازی یک ‏qd-soa‏ را بیان کرده و به ارائه معادلات انتشار سیگنال نوری و معادلات نرخ دینامیک حاملها ‏برای شبیه سازی این نوع ادوات می پردازیم و چند نمونه از نتایج این نوع شبیه سازی را مورد بررسی قرار می ‏دهیم. در پایان این فصل نیز به نحوه حل عددی معادلات انتشار و معدلات نرخ خواهیم پرداخت.‏‎ ‎ فصل سوّم را با ارائه ساختار مورد بررسی برای عمل سوئیچینگ بسیار سریع تمام نوری آغاز کرده و تاثیر اعمال ‏میدان الکتریکی تراهرتز بر روی توابع موج الکترون و حفره نقطه کوانتومی در شدت میدان های مختلف بیان می ‏گردد. در ادامه تغییرات بهره ‏qd-soa‏ در حضور پالس تراهرتز و همچنین اعمال سیگنال نوری به عنوان پالس ‏ورودی مورد مطالعه قرار گرفته و سوئیچینگ تمام نوری بهره در این نوع ادوات ارائه می گردد. نهایتاً، در بخش ‏جمع بندی و پیشنهادات به کاربردهای موج تراهرتز به عنوان سیگنال سوئیچینگ در ادوات نوری و تأثیر پذیری ‏خواص اپتوالکترونیکی آنان می پردازیم.‏‏