بررسی دوپایایی و چندپایایی در سیستم های غیرخطی

thesis
abstract

قبل از اختراع لیزر تصور می شد که همه ی وسایل اپتیکی دارای رفتاری خطی هستند. مستقل بودن ضریب شکست و ضریب جذب از شدت نور، تغییر نکردن فرکانس نور در هنگام عبور از محیط و ...، از جمله مشاهداتی بود که خطی بودن ابزارهای اپتیکی را تأیید می کرد. با اختراع لیزر در سال 1960 توسط مایمن این امکان فراهم شد تا رفتار نور با شدت بالا در محیط های اپتیکی مورد آزمایش قرار گیرد که این مسئله زمینه ساز پیدایش اپتیک غیرخطی شد. در واقع، لیزر می توانست خواص غیرخطی ماده را به وضوح نشان دهد. آزمایش های انجام شده نشان می داد که ضریب شکست و در پی آن سرعت نور در یک محیط اپتیکی، به شدت نور وابسته است و فرکانس نور در عبور از یک محیط غیرخطی تغییر می کند. در یک ماده ی غیرخطی، باریکه ی نور با توان کافی خواص نوری ماده را به گونه ای تغییر می دهد که ماده بر باریکه های دیگری که در آن منتشر شده اند اثر می گذارد (کنترل نور به وسیله ی نور). دو(چند)پایایی نوری یکی از پدیده های جالب در حوزه ی اپتیک کوانتومی غیرخطی است که می توان آن را در اتم های چند ترازی که درون یک کاواک قرار داده شده اند، مطالعه کرد. پدیده ی دو(چند)پایایی نوری به این معنی است که به ازای یک ورودی در داخل یک کاواک یک سویه که شامل ماده ی غیرخطی است، دو یا چند خروجی داشته باشیم. در دوپایایی نوری میزان انتقال امواج از محیط می تواند با افزایش (کاهش) توان لیزر به ناگاه از یک مقدار پایین (بالا) به یک مقدار بالا (پایین) تغییر کند. این رفتار دوپایا در میزان انتقال، یک رفتار دیود مانند است و می تواند در وسایل اپتیکی غیر خطی بسیار مفید بوده و در طراحی ترانزیستورهای نوری، مدارهای منطقی تمام نوری و عناصر ذخیره سازی نوری ، مورد استفاده قرار گیرد . به عنوان مثال صفر و یک های کدهای اطلاعاتی را می توان با شاخه پایین و بالای منحنی دوپایا توصیف کرد. یکی دیگر از کاربردهای دوپایایی پدیده کلیدزنی نوری است که در سیستم های دوپایا به وقوع می پیوندد و سرعت پردازش اطلاعات را هزاران برابر افزایش می دهد. در فصل اول این پایان نامه، ابتدا تاریخچه ی دوپایایی را مرور خواهیم کرد. سپس به معرفی دوپایایی نوری و انواع آن خواهیم پرداخت. در ادامه همدوسی اتمی که از مفاهیم اولیه ی اپتیک کوانتومی است، معرفی خواهد شد. همدوسی اتمی در توصیف پدیده ی دوپایایی نوری در یک سامانه ی اتمی نقش عمده ای دارد. در فصل دوم، مبانی فیزیکی و روش های ریاضی به کار رفته در مسئله شرح داده می شود. برای بررسی فیزیک مسئله یعنی اندرکنش نور با ماده ، روش ریاضی ماتریس چگالی و تقریب های به کار رفته معرفی می شود. همچنین در ادامه دو سامانه ی اتمی به کار بسته در این پایان نامه معرفی خواهند شد. سپس، معادلات ماتریس چگالی برای هر دو سیستم به دست می آید. در انتهای فصل به کمک معادلات ماکسول، معادلات مربوط به دوپایایی نوری در یک کاواک حلقوی تک سویه حل خواهد شد. در فصل سوم با تحلیل نمودارهای رسم شده بر اساس معادلات فصل دوم، به مطالعه ی رفتار دو(چند)پایایی سیستم های مورد نظر می پردازیم. در سامانه ی اول نشان داده شده است که شکل دو(چند)پایایی به پارامترهای اتمی کنترل کننده بستگی دارد که با انتخاب پارامترهای مناسب و در عین حال با بهره گیری از میدان های اعمالی کم شدت می توان به آستانه ی صفر با مقدار خروجی قابل قبول دست یافت. در سامانه ی دوم نیز نقش انتخاب پارامترهای مناسب و میدان های همدوس در یک حلقه ی بسته در ایجاد پدیده ی دو(چند)پایایی نوری به کمک میدان های همدوس کم شدت بررسی شده است.

similar resources

بررسی دوپایایی و چندپایایی نوری در سامانه های اتمی و نانوساختارهای نیمرسانا

دوپایایی و چندپایایی نوری در محیط های اتمی و نانوساختارهای حالت جامد از پدیده های مهم و قابل توجه اپتیک کوانتومی غیر خطی محسوب می شوند که پیدایش آن به تولید نور لیزر برمی گردد. اندرکنش نور شدیدی مانند نور لیزر با محیط های اتمی و نانوساختارهای حالت جامد منجر به پدیده های غیر خطی می شود. تحت شدت مناسبی نور هنگام خروج از این محیط های مادی می تواند به ازای مقدار مشخصی از نور ورودی، دو یا چند حالت پ...

15 صفحه اول

دوپایایی و چندپایایی نوری در نانوساختارهای نیم رسانا

منظور از دو(چند)پایایی نوری، حالتی است که در آن دو(چند) شدت خروجی پایدار متفاوت برای یک شدت ورودی معین ممکن می شود. خاصیت دوپایایی نوری، یکی از اصول مهمی است که در ساخت ترانزیستورها، کلیدها، مدارهای منطقی، حافظه ها و ... به کار گرفته می شود. قابلیت کنترل پذیری سیستم های همدوس نظیر سیستم های گازی، این امکان را ایجاد کرده است که بتوان آستانه ی دوپایایی نوری را در شدت های پایین کنترل کرد. از طرفی ...

کنترل دوپایایی نوری به چندپایایی در سامانه های اتمی چند ترازی

مدت ها تصور بر این بود که همه وسایل اپتیکی دارای رفتاری خطی هستند. مشاهداتی وجود داشت که این تصور را تایید می کرد. مستقل بودن ضریب شکست و ضریب جذب از شدت نور، تغییر نکردن فرکانس نور در هنگام عبور از محیط و مسایلی از این قبیل، خطی بودن ابزارهای اپتیکی را تایید می کرد. با اختراع لیزر در سال 1960 این امکان فراهم شد که رفتار نور با شدت بالا در محیط های اپتیکی، مورد آزمایش قرار گیرد. در صورتیکه قبل ...

15 صفحه اول

پایدار سازی سیستم های چندجمله ای غیرخطی در معرض نویز سیستم و اعوجاج کمی سازی

این مقاله به مسئله پایدارسازی سیستم های چندجمله ای غیر خطی در معرض نویز سیستم هنگامی که انتقال از حسگر به کنترل کننده از طریق یک کانال مخابراتی دیجیتال بدون نویز صورت می گیرد، می پردازد. یک تکنیک پایدارسازی متشکل از یک انکودر، دیکودر و کنترل کننده جهت پایدارسازی مجانبی باند محدود با احتمال یک، ارائه می شود. در صورت فقدان نویز سیستم نشان داده می شود که این تکنیک پایدارسازی منجر به پایداری مجانبی...

full text

Degenerate Four Wave Mixing in Photonic Crystal Fibers

In this study, Four Wave Mixing (FWM) characteristics in photonic crystal fibers are investigated. The effect of channel spacing, phase mismatching, and fiber length on FWM efficiency have been studied. The variation of idler frequency which obtained by this technique with pumping and signal wavelengths has been discussed. The effect of fiber dispersion has been taken into account; we obtain th...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه بناب - دانشکده علوم پایه

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023