آزمایشگاه نانوآپتوالکترونیک

سرمايه گذاری صد‌ها ميليارد دلاری کشورهای پيشرفته نظير ژاپن و امريکا در زمينه فن آوری نانواپتوالکترونیک، گويای اهميت اين فن آوری است. در کشور ما پتانسيل علمی لازم برای انجام تحقيقات نانواپتوالکترونیک در حد گسترده وجود دارد و در اين زمينه با کشورهای پيشرفته فاصله کمی داريم و امکان رقابت نيز وجود دارد. وجود مقالات منتشر شده در نشريات معتبر بين المللی و افزایش پروژه‌های فوق ليسانس و دکترا در اين زمينه، خود مؤيد اين مسأله است. پيش بينی می شود در آينده با گسترش فعالیت در این عرصه بتوان کارهای علمی و عملی بسیاری صورت داد. بعنوان مثال سيستم های اندازه گيری و ابزار دقيق نوری از جمله مهم ترين ملزومات صنايع مختلف به خصوص صنايع مرتبط با ساخت ادوات نيمه هادی، ليتوگرافی نوری و توليد ماسک است.

اپتیک موضوعی کهن شامل تولید، انتشار و آشکارسازی نور است. زمینه های اساسی که پیشرفت آن­ها در سی سال اخیر موجب توجه بیشتر به اپتیک و اهمیت روز افزون آن در صنعت شده است عبارتند از : اختراع لیزر، طراحی فیبرهای نوری، با اتلاف کم و معرفی قطعات نیمرسانایی اپتیکی و پیشرفت قطعات الکترونیکی. در نتیجه این پیشرفت­ها زمینه های جدیدی در زمینه علم اپتیک بوجود آمده اند که از آن نمونه می توان به الکترواپتیک، اپتوالکترونیک، کوانتوم الکترونیک، کوانتوم اپتیک و تکنولوژی موج نوری اشاره کرد.

الکترواپتیک شامل آن دسته قطعات اپتیکی است که در آن اثرات الکتریکی نقش بازی می کنند و از نمونه های آن­ها لیزرها ، مدولاتورهای الکترواپتیکی و سوئیچ­ها هستند. از طرف دیگر اپتوالکترونیک علم مربوط به سیستم­ها و قطعاتی است که بطور ذاتی الکترونیکی هستند اما شامل نور نیز می شوند.به عنوان مثال دیودهای گسیل کننده نور، نمایشگرهای کریستال مایع و آشکارسازی های نوری آرایه ای از آن نوعند. مفهوم نانواپتوالکترونیک تلفیقی از دو حوزه تشکیل دهنده آن یعنی علم اپتوالکترونیک و فناوری نانو می‌باشد. فناوری نانو طبق تعریف عبارت است از دستکاری ماده در سطح مولکولی و اتمی به‌منظور ایجاد ساختارهای مهندسی شده برای کاربردهای معین می‌باشد.

عبارت کوانتوم الکترونیک برای سیستم­ها و قطعاتی بکار می رود که بر اساس برهمکنش نور و ماده کار می کنند. لیزرها و قطعات اپتیکی غیر خطی که برای تقویت اپتیکی و ترکیب امواج بکار می روند از آن دسته اند . در مقابل مطالعات مربوط به خواص کوانتومی و همدوسی نور در قالب کوانتوم اپتیک جای می گیرند . عبارت صنعت موج نوری نیز برای توصیف سیستمها و قطعاتی بکار می رود که برای مخابرات اپتیکی و تولید و سیگنالهای اپتیکی مورد استفاده قرار می گیرند.

در سالهای اخیر کلمه فوتونیک نیز وارد کار شده است. فوتونیک که در شباهت با نام الکترونیک ساخته شده است در واقع منعکس کننده پیوند قوی بین اپتیک و الکترونیک است که به علت افزایش نقشی که قطعات و مواد نیمه رسانا در سیستمه های اپتیکی بازی می کنند ایجاد گردیده است. الکترونیک شامل کنترل شار بار الکتریکی است در حالیکه فوتونیک، فوتون­ها را کنترل می کند. این دو شاخه وجود مشترک واضحی دارند زیرا همانطوری که الکترون­ها اغلب در کنترل شار فوتون­ها نقش دارند؛ برعکس فوتون­ها نیز شار الکترونی را کنترل می کنند. کلمه فوتونیک همچنین اهمیت طبیعت فوتونی نور را در توصیف عملکرد قطعات اپتیکی مربوطه منعکس می کند. در حال حاضر یکی از فعالترین جنبه های تحقیقاتی در این زمینه بررسی خواص بلورهای فوتونیک و همچنین طراحی و ساخت فیبر بلور فوتونیک است. لازم به ذکر است که جداسازی کامل زمینه های کاری شاخه های مذکور امکان پذیر نیست و در واقع هنوز توافق کاملی در مورد تعاریف فوق وجود ندارد.

امروزه نانو اپتوالکترونیک کلید دروازه پیشرفت در هر صنعت و سازمان و کشوری است و تمام شاخه های علوم بشری برای شکوفائی ناگزیر از این دروازه می گذرند! هرچه جلوتر میرویم نقش نانواپتوالکترونیک در ابعاد تجاری و نظامی و حتی زندگی روزمره نیز پررنگ تر شده و آینده ی ما به آن گرهی ناگسستنی خورده است.

يکی از مهم‌‌ترين جنبه‌های نانواپتوالکترونیک جنبه چند رشته‌ای آن می‌باشد. ساختار فعلی بسياری از مراکز صنعتی و تحقیقاتی (هواو فضا، نانوتکنولوژی، فیزیک، اپتیک، فوتونیک، الکترونیک، مخابرات و …) موجود بدون توجه به این امر بنا گذاشته شده از اینرو برای کارشناسان نانواپتوالکترونیک دارای کمبودهايی بوده و نمی توان به صورت موثر و کاربردی جهت انجام طرح ها و پروژه های تحقیقاتی و صنعتی از آنها بهره گرفت. بنابراين لازم است برای این منظور ساختاری جدید (متمرکز و بهينه) و کاربردی ارائه شود. عواملی که حرکت به سمت اهداف بلند مدت نانواپتوالکترونیک را در یک فاصله زمانی کمتر ميسر می سازد عبارت است از: ايجاد مجهزترین آزمایشگاه تحقيقاتی نانواپتوالکترونیک در دانشگاه و تربیت افراد متخصص و متعهد در این حوزه که هم دارای دانش نظری مناسب و هم دارای دانش تجربی و آزمایشگاهی مورد نیاز کشور باشند.