|
به همت پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس، مدلی سریع و کارآمد برای تحلیل عملکرد
و مشخصه‌های لیزر نیمه‌هادی نقطه کوانتمی ارایه گردید.
از این مدل می‌توان در شبیه‌سازی منابع نوری نقطه کوانتمی مورد استفاده در لینک‌های
مخابرات نوری با استفاده از فناوری نانو بهره برد.
لیزرهای نیمه‌هادی با ناحیه فعال نقطه کوانتمی نسبت به انواع بالک و چاه
کوانتمی، دارای جریان آستانه پایین، عدم وابستگی به درجه حرارت و پهنای باند
زیاد هستند، لذا استفاده از لیزرهای نقطه کوانتمی به عنوان منابع نوری بهینه
شده با کمک فناوری نانو حیاتی به‌نظر می‌رسد.
مهندس محمدحسن یاوری محقق این پژوهش، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه
توسعه فناوری نانو گفت: «هر چند از کاربری نقاط کوانتمی در ادوات
اپتوالکترونیکی بیش از یک دهه نمی‌گذرد، ولی تحقیقات در این زمینه چنان جدی
بوده است که اکنون در مرحله تجاری شدن ادوات اپتوالکترونیکی مبتنی بر نقاط
کوانتمی هستیم. به‌طور مثال در حال حاضر لیزر نیمه‌هادی نقطه کوانتمی با عملکرد
مستقل از درجه حرارت و مدولاسیون مستقیم، بدون نیاز به خنک‌کننده ساخته شده است».
یاوری «هدف اصلی این تحقیق را ارایه مدلی سریع و کارآمد برای مدل‌سازی و تحلیل
عملکرد و مشخصه‌های لیزرهای نیمه‌هادی نقطه کوانتمی» عنوان کرد و افزود:
«روش‌های مختلفی برای تحلیل، طراحی و بهینه‌سازی لیزرهای نقطه کوانتمی مطرح
گردیده است. راهکارهای ارایه شده مبتنی بر روش‌های عددی بوده و از نظر محاسباتی
حجیم هستند، به‌طوری‌که در طراحی سیستم‌ها و شبکه‌های نوری با تعداد زیادی
قطعات اپتوالکترونیکی، قابل استفاده نیستند. در این تحقیق، مدلی مداری برای
شبیه‌سازی مشخصات لیزر نیمه‌هادی نقطه کوانتمی مطرح شده است، به‌طوری که این
مدل، سازگار با نرم‌افزارهای معمول آنالیز مدارهای الکترونیکی نظیر Hspice
است».
یاوری در توضیح روش کار خود چنین گفت: «با توجه به این که یکی از موثرترین
روش‌ها در توصیف عملکرد لیزرهای نقطه کوانتمی، استفاده از معادلات نرخ
توصیف‌کننده رفتار دینامیکی فوتون و حامل است، در مدل ارایه شده از معادلات نرخ
استفاده شده است، به طوری که ابتدا با انجام تغییر متغیرهای لازم، معادلات نرخ
به یک سری روابط مداری تبدیل شدند. سپس معادلات بدست آمده، طبق تئوری مدارهای
الکتریکی به مدارهای معادل، تبدیل و مقادیر عددی عناصر مدار -با توجه به نتایج
عملی ارایه شده بوسیله سازندگان قطعه- استخراج گردید. در نهایت مدل مداری
به‌کمک نرم‌افزارهای شبیه‌ساز مدار، نظیر Hspice، برای تحلیل مشخصات لیزر نقطه
کوانتمی بکار گرفته شد و نتایج بدست آمده با نتایج عملی مقایسه و اشکالات مدل
رفع گردید».
جزئیات این پژوهش که بخشی از رساله دکتری محمدحسن یاوری و با راهنمایی دکتر
وحید احمدی در آزمایشگاه شبیه‌سازی قطعات و سیستم‌های الکترونیک نوری دانشکده
برق و کامپیوتر دانشگاه تربیت مدرس انجام شده،
در مجله IEEE Journal of
Selected Topics in Quantum Electronics (جلد ۱۵، صفحات ۷۷۹-۷۷۴، سال ۲۰۰۹)
منتشر شده است.
|
