با توجه به اهمییت سرعت سوئیچینگ در سیستم های تمام نوری در این پروژه تلاش خواهد شد که با استفاده از پتانسیل های بلقوه اسپین الکترون به سوئیچهایی با قابلیت کلید زنی بالا دست یابیم. خصوصا این کار را بااستفاده از نانو ساختار های کوانتومی انجام خواهیم داد در این پروژه با استفاده از اکسیتون ها به بررسی سوئیچ در ساختارهای شبه دو بعدی می پردازیم.و همچنین با استفاده از حل fdtd معادلات ماکسول کوپل شده با معادلات اکسیتونی به بررسی دقیقتر عمل سوئیچینگ در چاه های کوانتومی خواهیم پرداخت بخصوص با استفاده از این روش اندر کنش پالسهای با عرض زمانی کم با چاه کوانتومی را نیز بررسی خواهیم کرد تا با استفاده از آنها به سرعت های سوئیچینگ بالاتری دست پیدا کنیم. .درادامه با استفاده از روش fdtd ، معادلات ماکسول کوپل شده با معادلات بلاخ را برای پالس های با عرض زمانی کم حل عددی می کنیم و با استفاده از نتایج بدست آمده به بررسی عمل سوئیچینگ اسپینی در محیط آلاییده به نقاط کوانتومی خواهیم پرداخت.

در این رساله یک سنسور تصویر cmos هوشمند جهت استفاده در درون کپسولهای آندوسکوپی بی سیم wce طراحی و تشریح شده است. معماری پیشنهادی با فراهم ساختن امکان پردازش تصاویر در داخل کپسول آندوسکوپی بی سیم، از ارسال تصاویر بدون اطلاعات توسط مدار rf جلوگیری بعمل آورده و توان مصرفی را بشدت کاهش می-دهد. این تکنیک علاوه بر کاهش توان مصرفی موجبات تشخیص بلادرنگ (real-time) بیماری را امکان پذیر می-سازد. این عملکرد در تحقق نسلهای بعدی کپسولهای آندوسکوپی بی سیم که دارای اندامهای رباتیک خواهند بود می تواند تابع تعیین کننده ای بشمار آید. جهت پیاده سازی سنسور تصویر cmos از ساختار مد جریانی پیکسل فعال aps استفاده شده است. برخلاف ساختارهای مرسوم در این رساله یک روش جدید جهت پیاده سازی مد جریانی پیکسلها ارایه شده است. ساختار پیشنهادی با تمرکز بر اهمیت رنگ قرمز در تشخیص بیماریهای خونی، دارای حساسیت بالا و crosstalk بسیار پایین می باشد. ساختار فتودیود pd پیشنهادی با استفاده از خاصیت چاه دفن شده (deep n-well) تحقق پیدا کرده است. این ساختار برای اولین بار در پروسه استاندار cmos ارایه شده و نتایج بسیار مطلوبی در مقایسه با معماری های مرسوم از خود نشان داده است. جهت هوشمند سازی سنسور تصویر از پردازش محلی در هر پیکسل بهره گرفته شده است. هر پیکسل مجهز به مدار drs جهت حذف نویز و offset بوده و خروجی جریان آنها براحتی امکان جمع و تفریق مقادیر پیکسلها را مهیا می سازد. دو کنترلر عصبی- فازی مرسوم به anfis وظیفه جستجو و پردازش تصاویر حاصل از پیکسلها را بر عهده دارند. هر anfis ، 427 ناحیه در هر تصویر را جهت یافتن بیماری و عارضه پردازش نموده و سپس در مورد مشکوک و غیر مشکوک به بیماری بودن هر تصویر اعلام نظر می نماید. در این صورت تنها تصاویری جهت ارسال در اختیار مدار rf قرار می گیرند که مشکوک به بیماری باشند. تمامی بلوکهای ذکر شده در پروسه استاندارد 0.18µm1p6m cmos-rf tsmc طراحی و پیاده سازی شده اند. جهت شبیه سازی خواص اپتوالکترونیکی pd پیشنهادی، ساختار ارایه شده، توسط نرم افزار سیلواکو silvaco tcad شبیه سازی شده و اطلاعات مداری آن به نرم افزار hspice الحاق شده است. layout مدارات و pd ها توسط نرم افزار cadence تحقق یافته و پس از استخراج پارامترهای پارازیتیکی توسط نرم افزار assura ، جهت شبیه سازی نهایی به محیطhspice اضافه گردیده اند. توان مصرفی سنسور تصویر پیشنهادی فقط 338 میکرووات حاصل گشته است که در مقایسه با ساختارهای مرسوم تقریباً به 0.1 رسیده است. فضای اشغالی بر روی تراشه 5.53×5.53 mm2 بدست آمده است و این در حالیست که سنسور تصویر دارای ضریب پوشش fill- factor در حدود 24 درصد می باشد.