محمد رزاقی

در این پایان نامه، مدل تئوری برای یک تقویت کننده ی نوری نیمرسانای نقطه کوانتومی QDSOA ارائه می شود. دینامیک حامل ها در حالت های انرژی پیوستار، برانگیخته و پایه به همراه لایه ی مرطوب (WL)در مدل در نظر گرفته می شود. تاثیر شمول تراز برانگیخته ی دوم (ES2)برای اولین بار، با بهترین دانش نویسنده، در مدل QDSOA ارائه شده در نظر کرفته می شود. این فرض ممکن است، اگر ناحیه ی فعال QDSOA به گونه ای رشد یابد که حضور ES2 از ترازهای بالاتر و WL قابل تمییز باشد. به علاوه، اثر پهن شدگی غیرهمگن ناشی از توزیع اندازه ی نقاط و اثر پهن شدگی همگن تک نقطه ی کوانتومی (QD) در طیف بهره ی نوری، با گروه بندی QDها بر اساس فرکانس تشدید نوری آن ها نیز در مدل در نظر گرفته می شود. همچنین، گروه بندی مدهای فوتون در مدل در نظر گرفته می شود. بهره ی نوری QDSOA با استفاده از روش ماتریس چگالی محاسبه می شود. معادلات آهنگ جفت شده به همراه معادلات انتشار پالس نوری به صورت عددی حل می شوند. نشان داده می شود که بهبود عملکرد QDSOA با در نظر گرفتن ES2 در معادلات آهنگ ممکن می شود. اشباع بهره در چگالی های جریان تزریقی مختلف برای قطارهای پالس با نرخ بیت های مختلف بدست می آید. نشان داده می شود که زمان واهلش حامل ها نقش مهمی در چگونگی تقویت و پردازش سیگنال ایفا می کند. نتایج نشان می دهد که QDSOA می تواند برای دستگاه های پردازش سیگنال با نرخ بیت های فوق بالا (تا Gbps 450) با اعوجاج موج قابل چشم پوشی و بازیابی بهره ی سریع استفاده شود. در ادامه، طیف گسیل خودبه خودی تقویت شده ASEو شکل نویز NFدر حضور ES2 بدست می آید. نشان داده می شود که ASE دارای سه پیک است که مربوط به ترازهای پایه، برانگیخته ی اول و برانگیخته ی دوم هستند. تاثیر افزایش توان ورودی بر کاهش NF نیز، نمایش داده می شود. نشان داده می شود که ASE و NF تقویت کننده می توانند در مدل سازی QDSOA با توان های ورودی بالا نادیده گرفته شوند. در نهایت، مدل سازی مدولاسیون بهره ی متقابل با نرخ بیت های فوق بالا تا Gbps 450 در حضور ES2 نشان داده می شود. در حضور ES2، زمان بازیابی و اشباع بهره کاهش می یابد و بنابراین، قطارهای پالس با نرخ بیت های فوق بالا می توانند با اثر الگو و اعوجاج موج قابل چشم پوشی مدوله شوند. همچنین، تاثیر افزایش چگالی جریان و کاهش طول عمر واهلش حامل ها برای نمایش