طراحی سوئیچ نوری کنترل پذیر با تکنیک شفافیت القائی دوقطبی

هدف این پایان نامه طراحی یک سوئیچ قابل کنترل تمام نوری است، که در تحقق سوئیچ از محیط فوتونیک کریستال و نقطه کوانتوم تزریق شده در کاواک الکترودینامیک کوانتومی استفاده می شود. سوئیچ تمام نوری قابل کنترل از یک محیط غیرخطی سریع(کریستال های فتونیکی) و کاواک الکترودینامیک کوانتومی شامل یک نقطه کوانتومی، کوپل شده با دو موجبر نوری تشکیل خواهد یافت. برای بالا بردن خاصیت غیر خطی و شیفت اشتارک نوری بعنوان ملزومات عمل سوئیچینگ، از شفافیت القائی الکترومغناطیسی بعنوان یک پدیده جالب اندرکنش نور با ماده استفاده خواهد شد. اما بدلیل عدم یکسان بودن سرعت گروه دو سیگنال نوری اصلی و کنترل که طول مکانی اندرکنش را محدود می کند بجای آن از پدیده شفافیت القائی دوقطبی استفاده خواهیم کرد. نانوکریستال تزریق شده در فوتونیک کریستال کاواک را سیستم اتمی سه، چهار و پنج ترازه در نظر گرفته و سوئیچ نوری پیشنهادی را با روش تمام کوانتومی مطالعه و با نرم افزار matlab شبیه سازی خواهیم کرد. با توجه به برآوردهای اولیه انتظار می رود یک سوئیچ تمام نوری قابل کنترل فوق سریع در مقیاس نانومتر و با قابلیت کنترل بالای تمام نوری طراحی کرد. ابتدا رفتار سوئیچ را از لحاظ دینامیکی بررسی نموده ایم و با در نظر گرفتن سیستم اتمی سه چهار یا پنج ترازه در داخل کاواک معادلات و به کمک هامیلتونین سیستم معادلات هایزنبرگ مشتقات زمانی عملگرهارا برای هر سه حالت استخراج کرده ایم .برای سیستم اتمی سه ترازه پاسخ تحلیلی سیستم را نیز به دست آورده ایم ولی برای سایر حالت ها با حل عددی معادلات به روشfdtd پاسخ زمانی سوئیچ را به دست آورده و با اعمال میدان کنترلی به صورت پالس مربعی و اندازه گیری rise time سیگنال خروجی سرعت سوئیچ زنی برای هر سه حالت را بدست آورده ایم که برای سیستم سه ترازه سرعت سوئیچ زنی 0.2ns بوده و برای چهار ترازه 35ps و سرعت سیستم پنج ترازه 30ps بدست آمد که بهتر از حالت سیستم سه ترازه و یا چهار ترازه تزریق شده در داخل کاواک است . همچنین با تغییر فاز میدان کنرلی مشاهده می شود که با افزایش فاز سیگنال خروجی از حالت نمایی خارج شده و حالت نوسانی می یابد. در مرحله بعد با کنار هم قرار دادن آرایه ای از این سوئیچ ها سوئیچ 8*1 طراحی میکنیم که cross talk قابل اغماض دارد .