مهندسی فتونیک

 

اُپتيك، علمی بنیادین با دیرینه هزارساله شامل توليد، ‌انتشار و آشكارسازي نور است. در دهه‏های گذشته، توسعه‌هاي مختلف در سه زمينة ليزر، ساخت فيبرهاي نوري و نيز قطعات نوري مبتني بر نيمه‌هادي‌ها، باعث دميدن روح تازه‌اي در اُپتيك شد و اهميت اين فناوري بيش از پيش افزايش يافت. در ادامة اين پيشرفت‌ها،‌ شاخه‌هاي نوین و واژگان جديدی مانند الكترو-اُپتيك، اُپتوالكترونيك، كوانتوم‌الكترونيك و كوانتوم‌اُپتيك به‌وجود آمد.

فتونيك واژه‌اي است که در مقابل عبارت “الکترونیک” ارایه شده و در حقیقت دربرگیرندة شاخههای مشترک و رو به رشد بین اُپتیک و الکترونیک میباشد. الکترونیک شامل کنترل شارش بار الکتریکی (در خلاء یا ماده) و فتونیک شامل کنترل شارش فتون‏ها (در فضای آزاد یا ماده) است. این دو رشته به وضوح با یکدیگر همپوشانی دارند زیرا الکترونها اغلب شارش فتونها را کنترل کرده و بالعکس فتون‏ها نیز شارش الکترونها را کنترل میکنند.

پيشرفت‌هاي اخير در عرصة اُپتيك، فتونيك و ليزر به حدي رسيده كه عملاً مرزهاي بين رشته‌هاي فيزيك و شیمی كاربردي، مهندسي برق، مهندسي مكانيك، مهندسي پزشكي و مهندسي مواد از بين رفته است طوري كه در بسياري از دانشگاه‌هاي معتبر جهان، فتونیک بصورت یک شاخه بين رشته‌اي مطرح شده و در آن از علوم پايه و مهندسي، تواماً بهره گرفته مي‌شود. وزارت علوم، تحقيقات و فناوري نيز بر اساس همين نياز، جهت فراگيري مرزهاي دانش در عرصة فتونيك و ليزر مجوز راه اندازی رشتة مهندسي فتونيك را در دانشگاه صنعتی امیرکبیر كرده است. كاربردهاي اين علم در مخابرات نوري، پزشكي، فناوري‌هاي نانو، صنايع ابزار دقيق و تجهيزات اندازه‌گيري و صنايع دفاعي بسيار گسترده است.

ویژگی‌های ذاتیِ سيستم‌هاي نوري (نظير: پهناي باند زياد، ابعاد و ضخامت كم فيبر نوري، عايق بودن فيبر نوري و عدم بروز جرقه، مصونيت در برابر هم‌شنوايي و اثرات ناشي از رعد و برق، امنيت سيگنال،‌ تلفات بسيار پايين فيبر نوري حين انتقال اطلاعات، انعطاف‌پذيري فيبر نوري به منظور انتقال نور به هر نقطة مورد نظر، سهولت نگهداري و عمر بالا و هزينة نسبتاً پايين‌تر در مقايسه با سيستم‌هاي سنتي مخابرات)، باعث شده تا تلاشی فراگیر برای تبدیل تمام قطعات و سیستم‌های الکترونیکی به صورت تمام‌نوری و فتونيك مجتمع صورت گیرد. واژه “فتونيكِ مجتمع” به ساخت و مجتمع‌سازي اجزاي فتونيِ مینیاتوریِ مختلف روي يك بستر مشترك اشاره دارد. از جملة اين عناصر مي‌توان به شكافنده‌هاي باريكه، پراشه‌ها (توري‌ها)، تزويج‌گرها، قطبي‌كننده‌ها، تداخل‌سنج‌ها، منابع و آشكارسازها اشاره نمود که به‌نوبة ‌خود به عنوان بلوك‌هاي ساختاري قطعات پيچيده‌تر مورد استفاده قرار مي‌گيرند. تكنولوژي مورد نياز براي ساخت قطعاتي در اين ابعاد با تكنولوژي ساخت مدارات ميكروالكترونيكي مشترك است. عملكرد سريع، وزن كم،‌ هزينة‌ پايين و ... از مزاياي ديگر مدارات مجتمع فتونيكي است. بنابراين يكي ديگر از اهداف مهم رشتة مهندسي فتونيك آموزش روش‌هاي پايه‌ايِ مورد نياز براي طراحي مدارات مجتمع نوري و آشنايي با تكنولوژي‌هاي ساخت اين مدارات مي‌باشد.

از سوی دیگر، بي‌اغراق مي‌توان بيان كرد كه قسمت اعظم پيشرفت‌هاي مربوط به حوزة اُپتيك و فتونيك مديون توسعه فناوری ليزر است.‌ ليزر كاربردهاي بيشماري در مخابرات،‌ پزشكي‌ و صنعت دارد. به‌همين دليل تربيت نيروهاي متخصص در فناوری لیزر يكي از اهداف اصلي رشتة مهندسي فتونيك است.

تارهای نوری و لیزرهای تار نوری نیز از جمله فناوریهای به روز می باشند که به دلیل پیشرفت قابل توجه آن در دهه گذشته در عرصه مخابرات نوری و لیزرهای صنعتی دارای اهمیت ویژه پژوهشی میباشند. همچنین کاربردهای نوین اُپتيك و آشکارسازی نوری در طیف سنجی و دورسنجی لیزری نیز از شاخههای جذاب این رشته به شمار می آید.

به‌طور خلاصه اهداف كلاني كه از تاسيس رشتة مهندسي فتونيك مد نظر بوده است عبارتند از:

·        انجام تحقيقات بنيادي جهت گسترش علم و تكنولوژي مهندسي فتونيك و ليزر

·        انجام تحقيقات كاربردي جهت استفادة بهينه از ليزر در صنعت و پزشكي

·        توسعه فناوری طیف سنجی و دورسنجی لیزری

·        ایجاد بستری برای دسترسی به دانش فنی قطعات مهم نوری

·        ایجاد امکان طراحی، شبيه‌سازي و توسعة مدارات مجتمع نوری برای اهداف پزشكي و مخابراتي

·        به‌کارگیری و بومی‌سازی فناوری ‌هاي پیشرفته نوری

·        ایجاد بستری برای تحقق‌پذیری سیستم‌ها و شبکه‌های تمام‌نوری

·        ایجاد امکانی برای طراحی و تولید قطعات پردازشگر تمام‌نوری

·        بسط و توسعة فناوری‌های نوین در کشور مخصوصاً ادوات نانوفتونیک

 

مشخصات دوره

طبق برنامه‎ریزیِ انجام‎ شده توسط گروه مهندسی فتونیک، دروس متنوعی نظیر فتونیک، لیزر، اسپکتروسکوپی لیزری، کریستال‌هاي فتونی، فتونیک مجتمع، اپتیک غیرخطی، تئوری و تکنولوژی ساخت ادوات نوری، فیبرهای نوری، سیستم‌هاي مخابرات نوری، روش‌هاي عددی و شبیه‌سازی در مهندسی فتونیک، مکانیک کوانتومی کاربردی، اُپتيك کوانتومی، آزمایشگاه فتونیک، آزمایشگاه لیزر، آزمایشگاه طیف‌سنجی و ... در این دوره ارایه مي‌شود، که دانشجویان با اخذ 24 واحد درس، 2 واحد سمينار و 6 واحد پروژه پژوهشی و ارایة پایان‏ نامه فارغ ‏التحصیل خواهند شد.

علاوه‌بر برنامه‌هاي آموزشی که در دانشکدة مهندسیِ هسته‎ای و فیزیک ارايه مي‌شود، فعاليتهای تحقيقاتی و پژوهشي نيز بصورت جدی توسط اعضای هيأت علمی دنبال می‌شود. اين فعاليت‌ها با انجام پروژه‌های عملی و نظری و نيز تأليفات مربوط به آنها انجام می‌پذيرد. زمينه‌هاي اصلی پژوهشي در رشتة مهندسی فتونیک عبارتند از:

·        لیزرها

·        فیبرهای نوری

·        فتونیک مجتمع مبتنی بر نیمه‎هادی‎ها

·        اُپتیک غیرخطی و کوانتومی

·        حسگرها، تصویرگرها و نمایشگرها

 

 {#myemotions_dlg.cool}