عنوان اصلی این پایان نامه برهمکنش میدانهای قوی لیزر با نانوتیوبهای کربنی و تولید هارمونیکهای مرتبه بالا است. در این کار حرکت غیرخطی الکترون های ? در نانوتیوبهای کربنی تک دیواره تحت تابش میدان های قوی مورد بررسی قرار گرفته و طیف فوریه چگالی جریان محوری تجزیه و تحلیل شده است. یک روش غیر اختلالی به کار برده شده و پاسخ غیرخطی نانوتیوبهای کربنی فلزی با استفاده از تقریب تک الکترون مطالعه شده است. در این روش معادلات جنبشی–کوانتمی برای الکترونهای ? نانوتیوبهای تک دیواره با درنظر گرفتن گذارهای اینترباند و اینتراباند بصورت عددی حل می شوند. اثر تغییر شدت میدان لیزر روی چگالی جریان القا شده و طیف هارمونیکهای مرتبه بالا تحقیق شده است. همچنین اثر میدان مغناطیسی ثابت خارجی روی طیف هارمونیکهای تابش شده مطالعه شده است. بعبارت دیگر، نانوتیوبهای کربنی تحت تابش میدان قوی لیزر و میدان مغناطیسی ثابت خارجی قرار گرفته و نتایج بدست آمده با هم مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که طیف هارمونیکهای تابش شده حساس به شدت میدان مغناطیسی و قطبش میدان الکتریکی اعمال شده است. بنابراین، باعث گسترش ناحیه ی فرکانسی هموار به هارمونیکهای بالا می شود. یکی از نتایج جالب بدست آمده در این کار پایان نامه آنست که نانوتیوبهای کربنی می توانند نمونه های خوبی برای تولید پالسهای همدوس فوق العاده کوتاه حتی در ناحیه اشعه x باشند .همچنین نتایج بدست آمده نشان می دهد که نانوتیوبهای کربنی مواد خوبی برای اپتیک غیرخطی در مقیاس نانو هستند و این یافته ها می توانند در مطالعه دینامیک حرکت الکترون در نانوتیوبها و طراحی ابزار جدیدی در حوزه نانواپتیک و الکترونیک مفید باشند.

هدف این پایان نامه بررسی اثر پارامترهای فیزکی روی توان خروجی لیزرهای نیمه هادی نقطه کوانتومی- چاه کوانتومی می باشد. لیزرهای نقطه کوانتومی مورد استفاده یک تحریک کننده قوی هستند که در یک پهنای کم انرژی فشرده شدند. به همین دلیل است که ، تراز انرژی غیر مقید کوانتوم ها باید یکسان باشد. به عبارتی دیگر،اندازه ، اندازه ،شکل و ترکیب آلیاژ نقطه کوانتوم ها باید کاملا یکسان اختیار شوند. در اینجا برای جلوگیری از تونل زنی برگشتی و جفتگیری مزاحم حامل ها خارج نقاط کوانتومی، دو چاه کوانتومی مجزا با ضخامت مناسب در اطراف لایه نقطه کوانتومی تعبیه شده است. بستگی دمایی چگالی جریان آستانه کل (jth) را مورد بررسی قرار دادیم که چگالی جریان آستانه کل دارای سه مولفه چگالی جریان نقطه کوانتومی (jqd) چاه کوانتومی (jqw) و لایه محدود کننده نوری (jocl) می باشد و بستگی دمایی آنها را مورد بررسی قرار دادیم. در ادامه اثر بهره غیر خطی روی چگالی جریان آستانه و توان خروجی لیزر نقطه کوانتومی را مورد بررسی قرار دادیم.

در این رساله با استفاده از روش بار تصویری و بس تابع گرین یک عبارت تحلیلی برای پتانسیل الکترواستاتیکی به دست آمده است که این پتانسیل توسط یک ار نقطه ای در یک نانو هسته استوانه ای، یک نانو استوانه هسته- پوسته، یک نانو هسته کروی و یک نانو کره هسته- پوسته با گذردهی متفاوت از محیط اطراف تولید شده است. پتانسیل الکترواستاتیکی در نواحی مختلف با استفاده از شرایط مرزی محاسبه شده است و نتایج عددی به دست آمده است. همچنین عبارات تحلیلی و نتایج عددی برای میدان الکتریکی در نانو هسته استوانه ای و نانو استوانه هسته- پوسته در نواحی مختلف محاسبه شده است.

برهم کنش امواج الکترومغناطیسی با نانو‏ذرات از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا مطالعه و‏ آنالیز خواص نوری نانو‎ذ‎ره همچون جذب و پراکندگی و ضریب خاموشی به پارامترهای مختلفی همچون هندسه نانوذره، نوع نانوذره و محیط اطراف آن بستگی دارد. از طرفی مطالعه خواص نوری غیرخطی آنها برای بررسی تولید هارمونیک مرتبه دوم از اهمیت خاصی در صنعت و پزشکی برخوردار است. ‏در این کار ‏پژوهشی‏، خواص نوری خطی و غیرخطی نانوساختارهای کروی و استوانه ای از قبیل نانوذرات هسته-پوسته و نانوپوسته های سه لایه بر اساس تئوری درود و مای بررسی شده است. به علاوه یک مدل تحلیلی فرم-بسته ی جدید برای تعیین نرخ جذب و پراکندگی ارائه شده است و تأثیر محیط اطراف‏، دی الکتریک هسته و ضخامت پوسته بر طول موج تشدیدی مطالعه شده است.