kolak2
2007/11/05, 10:11 PM
http://www.abrarnews.com/economic/1386/860708/html/039411.jpg
سرعت، اين روزها بر همه شؤون زندگى انسان سايه افكنده است.
بشر تا آنجا كه بتواند مى خواهد مرزهاى تعريف شده سرعت را در عرصه هاى مختلف درهم شكند و به حدود جديد اين مرزها دست يابد. در چنين شرايطى، خودروها، هواپيماها و ابزارهاى محاسبه در اين راه هر روز متحول مى شوند و اگر در اين بحبوحه، از روشى جديد كه به اين روند شتاب بخشد، خبرى منتشر شود، توجه خاصى به آن خواهد شد. خبرى كه چندى پيش در نشريات معتبر علمى به چاپ رسيد، از اين دست بود.چندى پيش گروهى از دانشمندان دانشگاه UCLA موفق به اختراع ليزر سيليكونى شدند تا به سوى رايانه هاى نورى گامى بلند برداشته شود.
سيليكون، عنصرى ويژه است و بسيارى از قطعات الكترونيكى كه مبنا و پايه اى براى گسترش توانايى رايانه ها به حساب مى آيند بر مبناى خواص اين عنصر ساخته شده اند. امروزه با استفاده از خواص اين فلز توانسته ايم بيش از يك ميليارد ترانزيستور را روى يك چيپ الكترونيكى كوچك نصب كنيم و آن را به توليد انبوه برسانيم و با قيمت مناسب در بازار بفروشيم. كاربردهاى وسيع اين عنصر باعث شده است پايه و بسترى مناسب براى توليد هرگونه ساختار الكترونيكى به حساب آيد حتى براى ساخت ليزر، توانايى هاى سيليكون از يك سو و توانايى هاى ويژه ليزر از سوى ديگر تركيب اين دو را به گامى بلند براى پيشرفت هاى فناورى تبديل مى كند. در اين راه مشكل كوچكى وجود دارد. بر مبناى متون كتب درسى، تهيه ليزر از سيليكون امكان پذير نيست.
باوجود اين منع نظرى، هيچ وقت تلاشها براى انجام اين فرآيند غيرممكن متوقف نشد. در ساليان گذشته، تلاشها براى توليد اين ليزر از سوى محققان گوناگون بى نتيجه ماند. بسيارى از آنها تلاش مى كردند با افزودن ناخالصى هايى به سيليكون يا استفاده از روشهاى پيچيده و تركيبى به ساخت اين ليزر نايل شوند، اگرچه همه تلاشها ناكام ماند حتى اگر به موفقيت دست مى يافت به دليل روشهايى كه در تهيه آن به كار رفته بود با ساختارهاى فناورى سيليكونى استاندارد ناسازگار مى ماند، به خصوص آن كه اين روشها نور ليزر را فقط در طول موج خاصى توليد مى كرد كه معمولا با طول موج موردنظر متفاوت بود. تلاشهاى فراوانى براى تهيه اين ليزر ادامه يافت، به طورى كه مى توان تهيه اين ليزر را هدف اصلى بيشتر موسسات تحقيقات ليزر در دهه گذشته دانست.
بهرام جلالى، مدير تيم تحقيقاتى دانشگاه UCLA يكى از اين محققان است كه مدرك كارشناسى خود را در رشته فيزيك دانشگاه ايالتى فلوريدا و كارشناسى ارشد و دكترى را در فيزيك كاربردى از دانشگاه كلمبيا اخذ كرده است. او كه تاكنون بيش از ۲۰۰ اثر تحقيقى منتشر كرده، عضو موسسه نانو سيتاى كاليفرنيا (CNST) است. او جايزه دريج گيت ۲۰ را نيز دريافت كرده و در گروههاى علمى فراوانى عضويت دارد.به دليل تلاشهاى گسترده و البته نافرجام گذشته،وقتى گروهى از دانشمندان دانشگاه UCLA به سرپرستى بهرام جلالى، چند سال گذشته اعلام كردند موفق به اختراع ليزر سيليكونى شده اند، توجه منابع معتبر علمى به آن جلب شد. بر مبناى اصول و مفاهيم مربوط به ليزر و سيليكونى، علت اين كه تاكنون نتوانسته ايم به ليزر سيليكونى دست پيدا كنيم، به آنجا بازمى گردد كه توليد ليزرهاى معمول كه به ليزرهاى ديود معروف اند با تكيه بر انتقال سطح انرژى الكتريكى درون مواد صورت مى گيرد.
ليزرهايى كه در پخش كننده هاى دى وى دى يا وى سى دى يا نشانگرهاى ليزرى استفاده مى شود، از همين رويكرد استفاده مى كنند. وقتى اين رويكرد در توليد ليزر استفاده مى شود، عنصر مورد استفاده بايد ساختار مستقيم الكترونيكى داشته باشد. direct electronic bands true ture نيروى لازم اين انتقال را تامين مى كند. تركيبات نيمه رسانا از چنين باندى برخوردارند و به همين دليل، ليزرهاى نيمه رسانا به راحتى بر اين اساس توليد مى شوند. متاسفانه سيليكون داراى باند غيرمستقيم است و به همين دليل، ماده ديگرى بايد نقش واسطه را براى انتقال الكترونيكى ايفا كند. مشكل اصلى آنجاست كه اين واسطه خود باعث جذب انرژى مى شود كه بايد نور توليد كند.
به گفته جلالى، اين موقعيت شبيه نقل و انتقالات تجارى است. در يك حالت، رابطه مستقيمى ميان خريدار و فروشنده وجود دارد و در حالت ديگر شخصى به عنوان دلال بين اين دو قرار مى گيرد و معامله بدون حضور اين واسطه امكانپذير نخواهد بود. متاسفانه اين واسطه، بخشى از هزينه مورد نقل و انتقال را كه درباره ليزرها همان انرژى است به خود اختصاص مى دهد. به زبان فنى، نقش اين واسطه و سوداگر را يك فونون (phonon) ايفا مى كند و اين ذره اى است كه براى توصيف لرزشهاى اتمى به كار گرفته مى شود. اين تيم تحقيقاتى از همين قانون ها براى توليد نور استفاده مى كردند. براساس گزارشى كه دانشگاه UCLA در اين باره منتشر كرده است، كشف اين ليزر كاربردهاى فراوانى در حوزه هاى مختلف خواهد داشت ؛ مقوله هايى چون تشخيص بيوشيمى، ايمنى ارتباطات و از اين دست است. به دليل خواص ويژه اين نوع ليزر، طول موج نور توليد شده داراى بازه متفاوتى نسبت به ليزرهاى كلاسيك است و همين مساله، سبب كاربردهاى فراوان آن خواهد شد.
بويژه براى انجام عملياتى كه در ميانه پنجره مادون قرمز طيف الكترومغناطيس تعريف مى شود.در اين ناحيه، با اين كه كاربردهاى فراوانى قابل تعريف است، اما تاكنون با كمك ليزرهاى موجود امكان تعريف عملكرد روى آنها ميسر نيست. تفكيك هاى بيوشيمى در ناحيه مادون قرمز يعنى جايى است كه بيشترين جذب در آن ناحيه اتفاق مى افتد و نكته دوم، كاربردهايى است كه در ارتباطات بى سيم نورى خواهد داشت ؛ چرا كه امكان برقرارى اين ارتباطهاى نورى كه سازگار با ساختارهاى فيبرهاى مرسوم هم هستند، با قيمت مناسب فراهم مى شود.گذشته از همه اين كاربردها، بسيارى از دانشمندان علوم رايانه اى نسبت به اين اختراع واكنش نشان دادند و آن را گامى بزرگ به سوى رايانه هاى نورى دانسته اند. جلالى درباره نقش اين ليزر در آينده رايانه ها معتقد است كه در دو بازه زمانى مى توان اين تاثير را مطرح كرد. در يك بازه زمانى كوتاه مدت مى توان انتظار داشت از اين ليزر سليكونى براى سوييچ هاى الكترونيكى در مدارها استفاده كرد، تا بر محدوديت سرعت پردازشگرهاى رايج غلبه شود. در آينده اى دورتر اتفاق متفاوتى رخ خواهد داد و ممكن است پردازشگرهاى نورى و بر مبناى اين ليزر ساخته شود و همين نكته است كه مورد توجه جدى قرار دارد، اما رسيدن به اين نقطه، پايان تحقيقات نخواهد بود.
جلالى معتقد است گام بعدى در اين راه افزايش كارايى و منطبق كردن بيشتر خواص اين ليزر با كاربردهايى است كه مورد نياز است. در حال حاضر، اين ليزر فقط مى تواند پالسهايى را توليد كند و گام بعدى، توليد پرتوى پيوسته نور ليزر خواهد بود. آن زمان، ليزر سليكونى به طور رسمى افقهاى جديدى را در فناورى روشن خواهد كرد.
اگر روياى توليد ليزرهاى سيليكونى بتواند با روياى ديرينه توليد رايانه هاى نورى پيوند بزند بايد در انتظار رويدادى بى نظير در عرصه ارتباطات باشيم ؛ رويدادى كه سرعت ارتباطات را به طرز شگفتى افزايش خواهد داد. بايد منتظر چنين روزى بود. هر چه باشد ما هنوز در دوره شكوفايى فناورى ارتباطات و در ميانه انقلابى قرار داريم كه همه شؤون زندگى ما را تحت تاثير قرار خواهد داد.
مرجع: ICTIr.NET
سرعت، اين روزها بر همه شؤون زندگى انسان سايه افكنده است.
بشر تا آنجا كه بتواند مى خواهد مرزهاى تعريف شده سرعت را در عرصه هاى مختلف درهم شكند و به حدود جديد اين مرزها دست يابد. در چنين شرايطى، خودروها، هواپيماها و ابزارهاى محاسبه در اين راه هر روز متحول مى شوند و اگر در اين بحبوحه، از روشى جديد كه به اين روند شتاب بخشد، خبرى منتشر شود، توجه خاصى به آن خواهد شد. خبرى كه چندى پيش در نشريات معتبر علمى به چاپ رسيد، از اين دست بود.چندى پيش گروهى از دانشمندان دانشگاه UCLA موفق به اختراع ليزر سيليكونى شدند تا به سوى رايانه هاى نورى گامى بلند برداشته شود.
سيليكون، عنصرى ويژه است و بسيارى از قطعات الكترونيكى كه مبنا و پايه اى براى گسترش توانايى رايانه ها به حساب مى آيند بر مبناى خواص اين عنصر ساخته شده اند. امروزه با استفاده از خواص اين فلز توانسته ايم بيش از يك ميليارد ترانزيستور را روى يك چيپ الكترونيكى كوچك نصب كنيم و آن را به توليد انبوه برسانيم و با قيمت مناسب در بازار بفروشيم. كاربردهاى وسيع اين عنصر باعث شده است پايه و بسترى مناسب براى توليد هرگونه ساختار الكترونيكى به حساب آيد حتى براى ساخت ليزر، توانايى هاى سيليكون از يك سو و توانايى هاى ويژه ليزر از سوى ديگر تركيب اين دو را به گامى بلند براى پيشرفت هاى فناورى تبديل مى كند. در اين راه مشكل كوچكى وجود دارد. بر مبناى متون كتب درسى، تهيه ليزر از سيليكون امكان پذير نيست.
باوجود اين منع نظرى، هيچ وقت تلاشها براى انجام اين فرآيند غيرممكن متوقف نشد. در ساليان گذشته، تلاشها براى توليد اين ليزر از سوى محققان گوناگون بى نتيجه ماند. بسيارى از آنها تلاش مى كردند با افزودن ناخالصى هايى به سيليكون يا استفاده از روشهاى پيچيده و تركيبى به ساخت اين ليزر نايل شوند، اگرچه همه تلاشها ناكام ماند حتى اگر به موفقيت دست مى يافت به دليل روشهايى كه در تهيه آن به كار رفته بود با ساختارهاى فناورى سيليكونى استاندارد ناسازگار مى ماند، به خصوص آن كه اين روشها نور ليزر را فقط در طول موج خاصى توليد مى كرد كه معمولا با طول موج موردنظر متفاوت بود. تلاشهاى فراوانى براى تهيه اين ليزر ادامه يافت، به طورى كه مى توان تهيه اين ليزر را هدف اصلى بيشتر موسسات تحقيقات ليزر در دهه گذشته دانست.
بهرام جلالى، مدير تيم تحقيقاتى دانشگاه UCLA يكى از اين محققان است كه مدرك كارشناسى خود را در رشته فيزيك دانشگاه ايالتى فلوريدا و كارشناسى ارشد و دكترى را در فيزيك كاربردى از دانشگاه كلمبيا اخذ كرده است. او كه تاكنون بيش از ۲۰۰ اثر تحقيقى منتشر كرده، عضو موسسه نانو سيتاى كاليفرنيا (CNST) است. او جايزه دريج گيت ۲۰ را نيز دريافت كرده و در گروههاى علمى فراوانى عضويت دارد.به دليل تلاشهاى گسترده و البته نافرجام گذشته،وقتى گروهى از دانشمندان دانشگاه UCLA به سرپرستى بهرام جلالى، چند سال گذشته اعلام كردند موفق به اختراع ليزر سيليكونى شده اند، توجه منابع معتبر علمى به آن جلب شد. بر مبناى اصول و مفاهيم مربوط به ليزر و سيليكونى، علت اين كه تاكنون نتوانسته ايم به ليزر سيليكونى دست پيدا كنيم، به آنجا بازمى گردد كه توليد ليزرهاى معمول كه به ليزرهاى ديود معروف اند با تكيه بر انتقال سطح انرژى الكتريكى درون مواد صورت مى گيرد.
ليزرهايى كه در پخش كننده هاى دى وى دى يا وى سى دى يا نشانگرهاى ليزرى استفاده مى شود، از همين رويكرد استفاده مى كنند. وقتى اين رويكرد در توليد ليزر استفاده مى شود، عنصر مورد استفاده بايد ساختار مستقيم الكترونيكى داشته باشد. direct electronic bands true ture نيروى لازم اين انتقال را تامين مى كند. تركيبات نيمه رسانا از چنين باندى برخوردارند و به همين دليل، ليزرهاى نيمه رسانا به راحتى بر اين اساس توليد مى شوند. متاسفانه سيليكون داراى باند غيرمستقيم است و به همين دليل، ماده ديگرى بايد نقش واسطه را براى انتقال الكترونيكى ايفا كند. مشكل اصلى آنجاست كه اين واسطه خود باعث جذب انرژى مى شود كه بايد نور توليد كند.
به گفته جلالى، اين موقعيت شبيه نقل و انتقالات تجارى است. در يك حالت، رابطه مستقيمى ميان خريدار و فروشنده وجود دارد و در حالت ديگر شخصى به عنوان دلال بين اين دو قرار مى گيرد و معامله بدون حضور اين واسطه امكانپذير نخواهد بود. متاسفانه اين واسطه، بخشى از هزينه مورد نقل و انتقال را كه درباره ليزرها همان انرژى است به خود اختصاص مى دهد. به زبان فنى، نقش اين واسطه و سوداگر را يك فونون (phonon) ايفا مى كند و اين ذره اى است كه براى توصيف لرزشهاى اتمى به كار گرفته مى شود. اين تيم تحقيقاتى از همين قانون ها براى توليد نور استفاده مى كردند. براساس گزارشى كه دانشگاه UCLA در اين باره منتشر كرده است، كشف اين ليزر كاربردهاى فراوانى در حوزه هاى مختلف خواهد داشت ؛ مقوله هايى چون تشخيص بيوشيمى، ايمنى ارتباطات و از اين دست است. به دليل خواص ويژه اين نوع ليزر، طول موج نور توليد شده داراى بازه متفاوتى نسبت به ليزرهاى كلاسيك است و همين مساله، سبب كاربردهاى فراوان آن خواهد شد.
بويژه براى انجام عملياتى كه در ميانه پنجره مادون قرمز طيف الكترومغناطيس تعريف مى شود.در اين ناحيه، با اين كه كاربردهاى فراوانى قابل تعريف است، اما تاكنون با كمك ليزرهاى موجود امكان تعريف عملكرد روى آنها ميسر نيست. تفكيك هاى بيوشيمى در ناحيه مادون قرمز يعنى جايى است كه بيشترين جذب در آن ناحيه اتفاق مى افتد و نكته دوم، كاربردهايى است كه در ارتباطات بى سيم نورى خواهد داشت ؛ چرا كه امكان برقرارى اين ارتباطهاى نورى كه سازگار با ساختارهاى فيبرهاى مرسوم هم هستند، با قيمت مناسب فراهم مى شود.گذشته از همه اين كاربردها، بسيارى از دانشمندان علوم رايانه اى نسبت به اين اختراع واكنش نشان دادند و آن را گامى بزرگ به سوى رايانه هاى نورى دانسته اند. جلالى درباره نقش اين ليزر در آينده رايانه ها معتقد است كه در دو بازه زمانى مى توان اين تاثير را مطرح كرد. در يك بازه زمانى كوتاه مدت مى توان انتظار داشت از اين ليزر سليكونى براى سوييچ هاى الكترونيكى در مدارها استفاده كرد، تا بر محدوديت سرعت پردازشگرهاى رايج غلبه شود. در آينده اى دورتر اتفاق متفاوتى رخ خواهد داد و ممكن است پردازشگرهاى نورى و بر مبناى اين ليزر ساخته شود و همين نكته است كه مورد توجه جدى قرار دارد، اما رسيدن به اين نقطه، پايان تحقيقات نخواهد بود.
جلالى معتقد است گام بعدى در اين راه افزايش كارايى و منطبق كردن بيشتر خواص اين ليزر با كاربردهايى است كه مورد نياز است. در حال حاضر، اين ليزر فقط مى تواند پالسهايى را توليد كند و گام بعدى، توليد پرتوى پيوسته نور ليزر خواهد بود. آن زمان، ليزر سليكونى به طور رسمى افقهاى جديدى را در فناورى روشن خواهد كرد.
اگر روياى توليد ليزرهاى سيليكونى بتواند با روياى ديرينه توليد رايانه هاى نورى پيوند بزند بايد در انتظار رويدادى بى نظير در عرصه ارتباطات باشيم ؛ رويدادى كه سرعت ارتباطات را به طرز شگفتى افزايش خواهد داد. بايد منتظر چنين روزى بود. هر چه باشد ما هنوز در دوره شكوفايى فناورى ارتباطات و در ميانه انقلابى قرار داريم كه همه شؤون زندگى ما را تحت تاثير قرار خواهد داد.
مرجع: ICTIr.NET