*مینا*
19th November 2009, 02:42 AM
به همت پژوهشگران دانشگاه تربيت مدرس، مدلي سريع و کارآمد براي تحليل عملکرد و مشخصه‌هاي ليزر نيمه‌هادي نقطه کوانتمي ارايه گرديد.
از اين مدل مي‌توان در شبيه‌سازي منابع نوري نقطه کوانتمي مورد استفاده در لينک‌هاي مخابرات نوري با استفاده از فناوري نانو بهره برد.
ليزرهاي نيمه‌هادي با ناحيه فعال نقطه کوانتمي نسبت به انواع بالک و چاه کوانتمي، داراي جريان آستانه پايين، عدم وابستگي به درجه حرارت و پهناي باند زياد هستند، لذا استفاده از ليزرهاي نقطه کوانتمي به عنوان منابع نوري بهينه شده با کمک فناوري نانو حياتي به‌نظر مي‌رسد.
مهندس محمدحسن ياوري محقق اين پژوهش، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو گفت: «هر چند از کاربري نقاط كوانتمي در ادوات اپتوالكترونيكي بيش از يك دهه نمي‌گذرد، ولي تحقيقات در اين زمينه چنان جدي بوده است كه اكنون در مرحله تجاري شدن ادوات اپتوالكترونيكي مبتني بر نقاط کوانتمي هستيم. به‌طور مثال در حال حاضر ليزر نيمه‌هادي نقطه کوانتمي با عملكرد مستقل از درجه حرارت و مدولاسيون مستقيم، بدون نياز به خنك‌كننده ساخته شده است».
ياوري «هدف اصلي اين تحقيق را ارايه مدلي سريع و کارآمد براي مدل‌سازي و تحليل عملکرد و مشخصه‌هاي ليزرهاي نيمه‌هادي نقطه کوانتمي» عنوان کرد و افزود: «روش‌هاي مختلفي براي تحليل، طراحي و بهينه‌سازي ليزرهاي نقطه کوانتمي مطرح گرديده است. راهکارهاي ارايه شده مبتني بر روش‌هاي عددي بوده و از نظر محاسباتي حجيم هستند، به‌طوري‌که در طراحي سيستم‌ها و شبکه‌هاي نوري با تعداد زيادي قطعات اپتوالکترونيکي، قابل استفاده نيستند. در اين تحقيق، مدلي مداري براي شبيه‌سازي مشخصات ليزر نيمه‌هادي نقطه کوانتمي مطرح شده است، به‌طوري که اين مدل، سازگار با نرم‌افزارهاي معمول آناليز مدارهاي الکترونيکي نظير Hspice است».
ياوري در توضيح روش کار خود چنين گفت: «با توجه به اين که يکي از موثرترين روش‌ها در توصيف عملکرد ليزرهاي نقطه کوانتمي، استفاده از معادلات نرخ توصيف‌کننده رفتار ديناميکي فوتون و حامل است، در مدل ارايه شده از معادلات نرخ استفاده شده است، به طوري که ابتدا با انجام تغيير متغيرهاي لازم، معادلات نرخ به يک سري روابط مداري تبديل شدند. سپس معادلات بدست آمده، طبق تئوري مدارهاي الکتريکي به مدارهاي معادل، تبديل و مقادير عددي عناصر مدار -با توجه به نتايج عملي ارايه شده بوسيله سازندگان قطعه- استخراج گرديد. در نهايت مدل مداري به‌کمک نرم‌افزارهاي شبيه‌ساز مدار، نظير Hspice، براي تحليل مشخصات ليزر نقطه کوانتمي بکار گرفته شد و نتايج بدست آمده با نتايج عملي مقايسه و اشکالات مدل رفع گرديد».
جزئيات اين پژوهش که بخشي از رساله دکتري محمدحسن ياوري و با راهنمايي دکتر وحيد احمدي در آزمايشگاه شبيه‌سازي قطعات و سيستم‌هاي الکترونيک نوري دانشکده برق و کامپيوتر دانشگاه تربيت مدرس انجام شده، در مجله IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics (جلد 15، صفحات 779-774، سال 2009) (http://nano.ir/infobeta/article_issn_info.php?id=2734) منتشر شده است.
از اين مدل مي‌توان در شبيه‌سازي منابع نوري نقطه کوانتمي مورد استفاده در لينک‌هاي مخابرات نوري با استفاده از فناوري نانو بهره برد.
ليزرهاي نيمه‌هادي با ناحيه فعال نقطه کوانتمي نسبت به انواع بالک و چاه کوانتمي، داراي جريان آستانه پايين، عدم وابستگي به درجه حرارت و پهناي باند زياد هستند، لذا استفاده از ليزرهاي نقطه کوانتمي به عنوان منابع نوري بهينه شده با کمک فناوري نانو حياتي به‌نظر مي‌رسد.
مهندس محمدحسن ياوري محقق اين پژوهش، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو گفت: «هر چند از کاربري نقاط كوانتمي در ادوات اپتوالكترونيكي بيش از يك دهه نمي‌گذرد، ولي تحقيقات در اين زمينه چنان جدي بوده است كه اكنون در مرحله تجاري شدن ادوات اپتوالكترونيكي مبتني بر نقاط کوانتمي هستيم. به‌طور مثال در حال حاضر ليزر نيمه‌هادي نقطه کوانتمي با عملكرد مستقل از درجه حرارت و مدولاسيون مستقيم، بدون نياز به خنك‌كننده ساخته شده است».
ياوري «هدف اصلي اين تحقيق را ارايه مدلي سريع و کارآمد براي مدل‌سازي و تحليل عملکرد و مشخصه‌هاي ليزرهاي نيمه‌هادي نقطه کوانتمي» عنوان کرد و افزود: «روش‌هاي مختلفي براي تحليل، طراحي و بهينه‌سازي ليزرهاي نقطه کوانتمي مطرح گرديده است. راهکارهاي ارايه شده مبتني بر روش‌هاي عددي بوده و از نظر محاسباتي حجيم هستند، به‌طوري‌که در طراحي سيستم‌ها و شبکه‌هاي نوري با تعداد زيادي قطعات اپتوالکترونيکي، قابل استفاده نيستند. در اين تحقيق، مدلي مداري براي شبيه‌سازي مشخصات ليزر نيمه‌هادي نقطه کوانتمي مطرح شده است، به‌طوري که اين مدل، سازگار با نرم‌افزارهاي معمول آناليز مدارهاي الکترونيکي نظير Hspice است».
ياوري در توضيح روش کار خود چنين گفت: «با توجه به اين که يکي از موثرترين روش‌ها در توصيف عملکرد ليزرهاي نقطه کوانتمي، استفاده از معادلات نرخ توصيف‌کننده رفتار ديناميکي فوتون و حامل است، در مدل ارايه شده از معادلات نرخ استفاده شده است، به طوري که ابتدا با انجام تغيير متغيرهاي لازم، معادلات نرخ به يک سري روابط مداري تبديل شدند. سپس معادلات بدست آمده، طبق تئوري مدارهاي الکتريکي به مدارهاي معادل، تبديل و مقادير عددي عناصر مدار -با توجه به نتايج عملي ارايه شده بوسيله سازندگان قطعه- استخراج گرديد. در نهايت مدل مداري به‌کمک نرم‌افزارهاي شبيه‌ساز مدار، نظير Hspice، براي تحليل مشخصات ليزر نقطه کوانتمي بکار گرفته شد و نتايج بدست آمده با نتايج عملي مقايسه و اشکالات مدل رفع گرديد».
جزئيات اين پژوهش که بخشي از رساله دکتري محمدحسن ياوري و با راهنمايي دکتر وحيد احمدي در آزمايشگاه شبيه‌سازي قطعات و سيستم‌هاي الکترونيک نوري دانشکده برق و کامپيوتر دانشگاه تربيت مدرس انجام شده، در مجله IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics (جلد 15، صفحات 779-774، سال 2009) (http://nano.ir/infobeta/article_issn_info.php?id=2734) منتشر شده است.