Σκοπός της διπλωματικής, είναι η ανάπτυξη ενός μοντέλου μικρής κλίμακας, κάνοντας χρήση όποιας υπολογιστικής πλατφόρμας επιθυμεί (Matlab, Python, C++, κλπ), που θα περιγράφει την λειτουργία ενός ημιαγωγικού λέιζερ κβαντικού φρέατος υπό την επίδραση οπτικής ανατροφοδότησης. Η παραγώμενη ακτινοβολία θα εισέρχεται σε μια εξωτερική κοιλότητα και θα επιστρέφει καθυστερημένα πίσω στο λέιζερ. Μέσω αυτού του μοντέλου θα εξεταστεί η συμπεριφορά του λέιζερ για διαφορετικές καθυστερήσεις και ποσοστά επιστρεφόμενης ισχύος, ώστε να παρατηρηθούν οι δυνατές περιοχές λειτουργίας. Η ανάλυση θα γίνει μέσω της εξέτασης των παραγόμενων χρονοσειρών και του οπτικού φάσματος. Στη συνέχεια το παραγόμενο μοντέλο, δύναται να χρησιμοποιηθεί σαν μονάδα για την δημιουργία ενός μικρού δικτυώματος διασυνδεδεμένων λέιζερ υπό ανατροφοδότηση. Πιο συγκεκριμένα κάθε κόμβος του δικτυώματος θα αποτελείται από ένα ημιαγωγικό λέιζερ υπό οπτική ανατροφοδότηση. Σκοπός είναι ο /η εμπλεκόμενος/η να εξετάσει την συμπεριφορά του μικρού δικτυώματος για την παρατήρηση ενδιαφέροντων φαινομένων, όπως ο χαοτικός συγχρονισμός σε περίπτωση που οι συσκευές παράγουν χαοτικές χρονοσειρές ή νευρομιμητικά μοτίβα, σε περίπτωση που οι συσκευές δύναται να χρησιμοποιηθούν σαν νευρομορφικοί κόμβοι.

Από την ανάπτυξη του πρώτου ημιαγωγικού λέιζερ και μέχρι τις ημέρες μας, έχουν σημειωθεί ριζοσπαστικές εξελίξεις στον χώρο της τεχνολογίας. Η χρήση τους έδωσε ιδιαίτερη ώθηση στον τομέα των τηλεπικοινωνιών, καθώς προσέφερε εξαιρετικά χαμηλά επίπεδα απωλειών και υψηλή ευρυζωνικότητα. Άλλοι τομείς που έχουν επωφεληθεί είναι ο τομέας της ιατρικής, της ασφάλειας της επικοινωνίας, ενώ πρόσφατα εξετάζονται και ως κόμβοι επεξεργασίας πληροφορίας (νευρομορφικοί κόμβοι). Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των ημιαγωγικών λέιζερ είναι η εξαιρετικά υψηλή απόδοση τους, ως προς την μετατροπή της προσφερόμενης ενέργειας σε ακτινοβολία. Ο παράγοντας αυτός, καθιστά τα ημιαγωγικά λέιζερ εξαιρετικά ευαίσθητα σε συνθήκες οπτικής έγχυσης ή ανατροφοδότησης. Πιο συγκεκριμένα, η επιστροφή ενός μέρους της παραγόμενης ακτινοβολίας πίσω στο λέιζερ είναι υπεύθυνη για την εμφάνιση ενός πλήθους διαφορετικών φαινομένων. Για παράδειγμα, η ίδια συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή χαοτικών χρονοσειρών ή σαν νευρομορφικός κόμβος για την επεξεργασία δεδομένων, ανάλογα με το ποσοστό της επιστρεφόμενης ακτινοβολίας καθώς και του χρόνου επιστροφής.

φυσική, θεωρία κυκλωμάτων, μαθηματικά 

matlab, python, C, C++

1.     Prucnal, P. R., & Shastri, B. J. (2017). Neuromorphic photonics. CRC Press.

2.     Shastri, Bhavin J., et al. "Principles of neuromorphic photonics." Unconventional Computing: A Volume in the Encyclopedia of Complexity and Systems Science, Second Edιtion (2018): 83-118. 

3.      Mesaritakis et al, “Artificial Neuron based on Quantum Dot Mode Locked Laser” Nature: Scientific Reports, 6, 39317 (2016)