تحلیل وبررسی نقش نقاط کوانتومی در موجبرهای نانوفوتونیکی

در دهه های اخیر با توجه به پیشرفتهای شگرف که در زمینه ارتباطات نوری شکل گرفته است، مدارات مجتمع نوری با فشردگی فوق العاده بالا نقش مهمی را ایفا میکنند. به همین منظور نوآوریهای متعددی که بتواند بر محدودیتهای اساسی از قبیل اصل عدم قطعیت هایزنبرگ و نیز محدودیت شکست فایق آید ملزوم شده است. نتیجه چنین مطالعات دقیقی، منجر به ارایه روشهای مختلفی برای ساخت موجبرهایی با ظرفیت بیشتر، پهنای باند و سرعت مدولاسیون بالاتر برای استفاده در ارتباطات نوری در ابعاد نانو گردیده است، لذا برای اینکه دانش فوتونیک بتواند مکمل قطعات الکترونیکی و یا حتی جایگزین آنها شود، باید ابعاد قطعات تولید شده کوچکتر گردد. موجبرهایی که با اندازه بسیار کوچک و در حد نانو توانایی محصوریت انرژی نوری با حداقل مقدار همپوشانی را داشته باشند، میتوانند جهت انتقال انرژی برای پردازش و محاسبات و.. در مدارات مجتمع نوری بکار گرفته شوند. نقاط کوانتومی بدلیل خصوصیات و اندازه منحصر به فرد که توانایی محصوریت انرژی در سه بعد را داراست، بدلیل ضریب کوپلینگ بالا و همچنین بهره ذاتی میتواند بعنوان یک انتخاب مطمین برای ساخت مدارهای مجتمع نوری در مقیاس نانو باشند. در این پژوهش رفتار نقاط کوانتومی که بصورت ترکیب هسته/پوسته ای و از جنس Al0.47Ga0.53As/InP پیکربندی شده است، تحت شرایط مختلف بدون پمپ نوری (بعنوان عامل تحریک خارجی) و نیز تحت پمپاژ نوری با عرض پالس t و انرژی پمپی معادل فاصله اولین تراز الکترون در باند هدایت و اولین تراز حفره سنگین در باند ظرفیت مورد بررسی قرار خواهد گرفت که پارامترهایی از قبیل: نرخ جذب، انتشار و بهره محاسبه خواهند شد. بر این اساس طیف انتشار نوری یک آرایه موجبر مبتنی بر نقاط کوانتومی همسان و ناهمسان که بصورت تک خطی شکل گرفته است، به ترتیب جهت دستیابی به موجبر تک طول موجه و نیز موجبری با دو طول موج متفاوت مورد بررسی و مطالعه قرار خواهد گرفت. برای حصول اهداف فوق، ابتدا نقاط کوانتومی با ابعاد و جنس مورد نظر با استفاده از نرمافزار Nextnano، پیکربندی و شبیه سازی شده است سپس نتایج وخروجی های این نرم افزار از قبیل: توابع موج، توابع چگالی احتمال و سطوح ترازهای انرژی این نوع ساختارها، بعنوان ورودی و داده های اصلی نرم افزار متلب مورد محاسبه و پردازش صورت گرفت که در نهایت رفتار این گونه موجبرهای نوری مبتنی بر آرایه نقاط کوانتومی شبیه سازی و مورد مطالعه قرار گرفت.

کلیدواژه ها:

فوتونیک ، نقاط کوانتومی ، پمپ نوری ، موجبری ، تراز انرژی