Diktat kuliah.pdf - Fisika Universitas Padjadjaran

Dalam all-optical switching, ada beberapa keterbatasan fundamental, dimananilai minimum energi switching (E) dan waktu switching (t) dari divais all-opticalswitching dibatasi oleh fundamental physical limits, yaitu:(1). Fluktuasi jumlah foton.Pada prinsipnya energi minimum yang diperlukan untuk switching adalahsatu foton. Namun jumlah foton yang dihasilkan sinar laser selalu jauh lebih besardari satu. Akibatnya energi minimum yang diperlukan untuk switching akanlebih besar. Jumlah foton yang dihasilkan oleh sumber cahaya umumnyamemenuhi distribusi random Poisson, dengan probabilitas :p(n) = nnexp( − n) / n!(6.8)dimana n adalah jumlah foton rata-rata.Contoh : Jika ada 21 foton yang dihasilkan oleh laser, untuk panjang gelombang λ= 1 µm diperlukan energi switching E = 21 x 1,24 = 4,2 aJ (26 eV).Sebagai referensi, biasanya digunakan 100 foton, sehingga untuk λ = 1µm energi minimum switching yang diperlukan adalah 20 aJ.(2). Ketidakpastian energi-waktu (energy-time uncertainty).σEσth≥4π(6.9)Perkalian E dan t harus lebih besar daripada h/4π (E ≥ h/4πt = hν/4πνt). Karenawaktu switching tidak lebih kecil daripada satu putaran optik (1/ν), maka bagian4πνt selalu lebih besar dari 1. Karena E dipilih lebih besar daripada energi satufoton (hν), maka kondisi ketidakpastian energi-waktu selalu terpenuhi.(3). Waktu switchingIni dibatasi oleh ketidakpastian energi-waktu. Kecepatan dalam femtosecondtidak dapat dicapai oleh switching semikonduktor. Kecepatan sub-picosecondtelah didemonstrasikan oleh all-optical switching devices.(4). UkuranLimit dari ukuran switching foton dibentuk oleh efek difraksi, dimana sulit untukmengkopel cahaya ke dalam dan keluar dari divais dengan dimensi lebih kecildari panjang gelombang cahaya.113