فرزین علیمحمدی کریم عباسیان
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.
