روش ماتریس انتقال یکی از ساده ترین و متداول ترین روش ها برای بررسی طیف تراگسیلی و ویژگی گاف باند از یک بلور فوتونیکی یک بعدی است. در این روش اغلب از یک موج تخت که در راستای عرضی فاز ثابتی دارد استفاده می شود. با وجود اینکه توزیع میدان در اکثر منابع، مخصوصاً لیزرها به صورت گوسی است. باریکه گوسی در مقایسه با موج تخت دارای دو تفاوت اساسی است. دامنه و فاز وابستگی شعاعی دارند. داشتن وابستگی شعاعی فاز بر باند گاف تاثیر خواهد گذاشت. در این پایان نامه، ماتریس انتقال موج از یک لایه دی الکتریک تحت انتشار از یک باریکه گوسی فرمولبندی شده است. ماتریس به دست آمده برای بررسی ویژگی های تراگسیل ساختار بلور فوتونیکی یک بعدی به کار برده می شود. یک وابستگی به r (r مختصه ی شعاعی است) در گاف باند های فوتونیکی به دست آمده است. با افزایش r، جابجایی به سوی فرکانسهای کوچکتر و کم شدن پهنا در باند گاف ها اتفاق افتاده است. در فرکانسهای بالاتر جابجایی گاف باند ها بیشتر می شود. مسیر اپتیکی اضافی که پرتوهای بیرونی در مقایسه با پرتو مرکزی طی می کنند این نتیجه ها را توجیه می کند.

فیلتری باساختارپریودیک سه گانه یک بعدی مطرح شده وروابط پراکندگی در ان بررسی میشود.با انالیز ریاضی می توان باندهای ممنوعه و مجاز طول موجها را با تغییرات زاویه فرودی پیش بینی کرد.با استفاده از روابط پراکندگی و با انتخاب مقادیر مناسب پارامترهای کنترلی میتوان طرح یک فیلتر اپتیکی را داد که می تواند در همه رنجهای طیف الکترومغناطیسی بکار گرفته شود.این مطالعه میتواند برای بهبود کارایی و دقت pbg(photonic band gap material)براساس فیلتراپتیکی قابل تنظیم مورداستفاده قرار گیرد.فیلتر اپتیکی مطرح شده که ساخته شده از pbgسه گانه یک بعدی باندهای مجاز بیشتری را درمقایسه با فیلترساخته شده از pbgدوگانه یک بعدی فیلتر می کند.

در این پایان نامه، مدهای الکترومغناطیسی جایگزیده در بلورهای فوتونیکی یک بعدی با یک لایه نقص ساختاری مورد بررسی قرار گرفته است. نقش لایه نقص را بلور مایع نماتیک بازی می کند. نشان داده شده است که طیف تراگسیلی و ضریب میرایی مدهای نقص به ضخامت و جهت گیری محور اپتیکی بلور مایع نماتیک وابسته است. در ادامه طیف تراگسیلی با دو نقص شبکه ای را مورد مطالعه قرار می دهیم. در این تحقیق نشان داده شده است که می توان مدهای نقص و طیف تراگسیلی بلور فوتونیکی را بدون اینکه تغییری در ساختار ایجاد شود، با اعمال میدان الکتریکی خارجی که به تغییر جهت گیری محور اپتیکی بلور مایع نماتیک منجر می شود، به طور موثر کنترل کرد. این از مزیت های استفاده از بلور مایع به عنوان لایه نقص می باشد.

در این پایان نامه، تونل زنی فوتونی در بلورهای فوتونیکی مواد تک منفی را با استفاده از روش های ماتریس انتقال بررسی می کنیم. و برای موجی که با فرکانس های متفاوت از یک ساختار با لایه های متناوب عبور می کند تراگسیل و زمان تاخیر گروه را محاسبه می کنیم جابجایی بعد از تونل زنی را در راستای عمود بر صفحات بلور فوتونیکی محاسبه می کنیم که به ضریب شکست موثر از لایه های متناوب بستگی دارد. سپس ما ساختار بلور فوتونیکی را تا 2nلایه گسترش می دهیم و می فهمیم که تراگسیل با تعداد لایه ها تغییر می کند.

با توجه به طول زمانی کوتاه تپ های لیزری فمتوثانیه، توان وابسته به آنها زیاد بوده لذا اندرکنش این تپ ها با محیط های شفافی نظیر شیشه، می تواند از طریق فرایندهای غیرخطی، به صورت همزمان خود تپ لیزری و محیط را با تغییراتی اساسی مواجه کند. تپ لیزری بوسیله فرایندهایی نظیر خود همگرایی و تولید طیف ابرپیوسته متحول می شود، در حالی که خواص نوری محیط نیز در اثر تابش و طی فرایندهایی از قبیل یونش چند فوتونی، تولید پلاسما، تخریب نوری و اثر تیرگی دچار تغییرات می شود. در این پایان نامه رویداد پدیده های غیرخطی بعضی از شیشه های سیلیکات، در بر همکنش با تپهای لیزری فمتوثانیه، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. برای نمونه های مختلف تحت تابش با تپهای 200 فمتوثانیه در طول موج 800 نانومتر نتایج تجربی اندازه گیری ضریب جذب و ضریب شکست غیرخطی ارئه می شود. روش اندازه گیری تراگسیل از نمونه و روش جاروبz- برای اندازه گیری پاسخ های غیرخطی مورد استفاده قرار گرفته است. مدلی نظری " تولید و جذب نوری حاملهای آزاد " برای پیشگویی نتایج تجربی ارائه شده است. رفتار محدود کنندگی نوری نیز در نمونه ها بررسی می شود.

موقع مطالعه در مورد مواد نوری متداول دو نوع ناحیه پراکندگی وجود دارد. در یک ناحیه محیط یکنواخت که تغییرات در ویژگی ماده آن در مقایسه با طول موج نور تابشی خیلی کوچک است(شکل 1-الف)[2]. در این محیط که از ذرات پراکننده مجزا مانند اتم ها ساخته شده، یک پاسخ نوری متوسط توسط اتمها ایجاد می شود. ویژگی نوری چنین موادی بسادگی توسط ثابت دی الکتریک ? بیان می شود. تابش الکترومغناطیسی در چنین محیط هایی به شکل موج تخت خواهد بود. در ناحیه پراکندگی معمول دیگر، تابش روی محیط توسط ویژگی ساختار که دارای اندازه های خیلی بزرگتر از طول موج نور است، بطور غیر همدوس پراکنده می شود شکل (1-ب)[2] این ناحیه پراکندگی مربوط به نور شناخت هندسی است که می تواند توسط شعاع های نوری مطالعه شود. ناحیه عملکرد بلورهای فوتونی میان این دو ناحیه می باشد. این بخاطر ویژگی ماکروسکوپی ساختار بلور فوتونی می باشد که قابل مقایسه با طول موج نور تابشی است شکل (1-ج)[2]. بعلاوه، بخاطر نظم آرایش پراکننده ها در بلورهای فوتونی، ترکیب همدوس از میدانهای پراکنده در سطوح مرزی، ممکن می شود. و این منجر به یک رابطه پراکندگی ویژه در بلورهای فوتونی می شود. ویژگی اساسی این ساختارها وجود باندهای مجاز و ممنوع در منحنی پراکندگی است. در این صورت سریعاً حدس زده می شود که رفتار نور در آرایشی از دی الکتریک های دوره ای، مشابه رفتار الکترونها در پتانسیل دوره ای از یک بلور حالت جامد است. در ابتدا بلورهای فوتونی در ضمینه کنترل تابش خود به خودی معرفی شده بودند[23]. بعد از آن کاربردهای جدیدی برای بلورهای فوتونی پیشنهاد شد. که مواردی چون فیبرهای بلور فوتونی[24]، مدارهای نوری مجتمع بر مبنای بلور فوتونی[25]، چینه های شفاف فلز – دی الکتریک[26]، مبدل فرکانس غیر خطی[27] و غیره را می توان نام برد. از جمله کاربردهای مهم بلور فوتونی برای اعمال کنترل هایی بر انتشار نور در ابزارهایی مانند آینه های دی الکتریک، کاواک ها و موجبرها می باشد که در سالهای اخیر مطالعات گسترده ای در ارتباط با دانش نظری، روشهای ساخت و مشخصه های آزمایشگاهی آنها انجام گرفته است [8]. مواد مرسوم برای انعکاس و هدایت نور فلزها هستند. در ناحیه میکروموج ?~1cm اکثر فلزهای به عنوان بازتاب کننده قوی و کم جذب در هر انعکاس مطرح هستند. که آنها را برای محصور کردن و کنترل تابش الکترومغناطیسی ایده آل می سازد. به عنوان مثال آلومینیوم یکی از مواد متداول برای بازتاب موج الکترومغناطیسی است و در ناحیه میکروموج تقریباً آینه کامل است و در هر انعکاس کمتر از 01/0 درصد اتلاف دارد. ولی در ناحیه مرئی ?~400nm-800nm و مادون قرمز (ir) ?~80nm-20nm این ماده در هر بازتاب 20-10 درصد جذب دارد. در کاواکهای فلزی نیز این محدودیت وجود دارد. موجبرهای فلزی انتشار نور را فقط در جهت محورش مجاز می دارد وکاواک ها می تواند امواج الکترومغناطیسی با بسامدهای معین را در خود حفظ کنند. بلورهای فوتونی هر دوی این خاصیت را دارند. بعلاوه با امکان طراحی موقعیت طیفی گاف باند فوتونی با تغییراتی در شکل و یا ایجاد ناخالصی، بلورهای فوتونی را محیطی کم اتلاف و بازتابنده قوی، برای کاربرد در گستره وسیعی از فرکانس از جمله نواحی مرئی و ir می سازد. آینه های دی الکتریک با روی هم چیدن لایه های دی الکتریک مختلف بصورت متناوب، ساخته می شوند. از جمله آنها آینه دی الکتریک مشهور به « انباشت ربع- موج» است که می تواند امواج الکترومغناطیسی را در گستره معین کاملا بازتاب دهد. که از آن به عنوان یک پوشش در سطوح عدسی ها یا آینه ها جهت بالابردن کیفیت تصویر استفاده می شود. از جمله کاربردهای آینه های دی الکتریک در ابزارهایی مانند فیلترهای دی الکتریک فابری- پرو و لیزرهای پخش کننده بازتابی می باشند.

در این پایاننامه، انتشار امواج الکترومغناطیسی در بلورهای فوتونی یک بعدی شامل محیط های جاذب یا تقویت کننده (بهره)، موادی با ضریب شکست مختلط ،n ?=n+i? به طور تحلیلی مطالعه شده است. روش ماتریس انتقال و شرط براگ به طور مناسب اصلاح شد ه اند. نتایج انتشار موج در یک بلور دولایه ای دی الکتریک-فلز و یک بلور جاذب سینوسی به عنوان مثال ارائه شده است. طیف انعکاسی، جذبی و تراگسیلی ساختار بلور فوتونی دی الکتریک- فلز یک بعدی با یک لایه نقص بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش زاویه تابش مد نقص به سمت طول موج های کوتاهتر جابه جا شده و ارتفاع آن کاهش پیدا می کند. با افزایش ضخامت لایه نقص ارتفاع مد نقص تابت مانده و مکان آن به سمت طول موجهای بلندتر جابه جا می-شود. برای تابش موج te مد نقص ارتفاع کمتر و طول موج کوتاهتری نسبت به موج tm دارد. مقدار جذب امواج الکترومغناطیسی در این بلور فوتونی به مکان قرارگیری لایه ی نقص در ساختار آن وابسته است. در طیف جذبی و انعکاسی آرایشی از بلور به شکل(ab)^2 d(ba)^4، که در آن a دی الکتریک، b فلز وd لایه نقص دی الکتریک هستند، یک مد نقص در داخل گاف باند وجود دارد. این مد رفتار انعکاس و نیز جذب یک سویه از خود نشان می دهد. اثرات زاویه تابش، ضخامت لایه نقص و قطبش نور فرودی روی رفتار یک سویه مد بررسی شده اند. در قسمت دیگر کار، نشان داده شده است که، بسته به علامت قسمت موهومی ضریب شکست، ساختار حاصل می-تواند جاذب(?>0) یا تقویت کننده (?<0) باشد. رفتار طیف تراگسیلی ساختار بلورفوتونی دی الکتریک با لایه نقص بهره به ازای مقادیر مختلف قسمت حقیقی و موهومی ضریب شکست مطالعه شده است. استفاده از یک محیط بهره به عنوان لایه نقص در بلور فوتونی دی الکتریک- فلز تراگسیل نور را در نوارهای مجاز تقویت می کند، در حالی که نوارگاف همچنان ممنوعه باقی می ماند.

مدارات مجتمع و سیستم های تمام نوری یکی از زمینه های جذاب برای محققین بخش پردازش سیگنال با سرعت بالا شده است، بطوریکه یکی از مهمترین بلوک های پایه در این بخش، بلوک فیلترینگ می باشد. در این پایان نامه فیلترهای تمام نوری با سه ساختار متداول: ساختار متناوب شامل یک لایه نقص، شبه متناوب تیو-مورس و فیبوناچی بررسی شده است. اثر زاویه تابش و قطبش میدان فرودی روی عملکرد فیلتری هر کدام از ساختارها در طول موج تشدیدی متناظر خود بررسی و مقایسه شده و ساختاری که بهترین کارایی (فیلتر باریک گذر با شدت انتقال نزدیک به واحد) را از خود نشان می دهد معرفی شده است. در ادامه یک ساختار بلور فوتونی یک بعدی متناوب که لایه های آن از مواد چپگرد ناهمسانگرد و راستگرد همسانگرد انتخاب شده، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. اثر قطبش و زاویه تابش میدان فرودی، همچنین اثر افزایش زاویه بین محور نوری ماده ناهمسانگرد با راستای تناوب بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با تنظیم زاویه تابش میدان فرودی و زاویه بین محور نوری ماده ناهمسانگرد با راستای تناوب در نواحی فرکانسی معین ساختار به عنوان فیلتر چند کاناله و فیلتر با باند ممنوع عمل می کند و به یک ساختار با خواص فیلتری قابل کنترل دست یافتیم

یکی از پیامدهای کاربردی پدیده های غیرخطی نوری، تبدیل فرکانسی در محیط غیرخطی است. اما این فرآیندهای تبدیل فرکانسی از طریق اختلاف فاز بوجود آمده بین امواج برهمکنشی محدود می شوند و میزان بهره ی تبدیلشان با افزایش این اختلاف فاز کاهش پیدا می کند. بنابراین یک راه پیشنهادی برای جبران اختلاف فاز بوجود آمده استفاده از محیط لایه ای است که در این محیط ما فرض می کنیم، اختلاف فاز بوجود آمده میان امواج برهمکنشی از طریق فاصله ی هوای بین دو لایه جبران می شود. ما ابتدا بهره ی تبدیل فرآیند تولید هارمونیک دوم را با حضور ضرایب جذب خطی برای امواج برهمکنشی در یک محیط سه لایه بدست آورده سپس بهره ی تبدیل همین فرآیند تولید هارمونیک دوم را با در نظر گرفتن ضریب جذب غیرخطی برای موج پایه در محیط سه لایه بدست می آوریم. هم چنین بهره ی تبدیل فرآیند تولید جمع فرکانسی را نیز با حضور ضرایب جذب خطی در محیط لایه ای بدست می آوریم. افزایش مقدار عدم تطابق فازی باعث کاهش بهره ی تبدیل و طول مطلوب فرآیند می شود، به طوری که بهره ی تبدیل مربوط به حالت جورشدگی فازی در مقایسه با حالات دیگر اختلاف زیادی دارد. در ضمن حضور ضرایب جذب غیرخطی باعث کاهش بهره ی تبدیل نسبت به حالتی که ضریب جذب خطی است، می شود.

در این پایان نامه? قرص هایی با مواد mgf2و caf2 با درصد های مختلفی از caf2 تهیه شده، لایه های نازکی از آن ها با استفاده از روش فیزیکی pvd بوسیله دستگاه balzerروی زیرلایه bk7 تهیه گردید. جهت مطالعه مورفولوژی و خواص ساختاری نمونه های بدست آمده، از آنالیز های xrd و sem، و برای شناسایی درصد عناصر موجود در آنها از تست rbs و xpma استفاده شد. مطالعه و بررسی خواص اپتیکی لایه های تهیه شده با استفاده از روش آنالیز طیف عبوری آن ها در محدوده 300 تا 1200 نانومتر انجام شد. برای بررسی تغییرات آستانه تخریب، آزمایش تخریب با لیزر nd:yag در هارمونیک دوم طول موج 1064 نانومتر (532 نانومتر) انجام گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهند که نمونه حاصل از مخلوط mgf2 و (%20) caf2 بهترین شرایط را برای استفاده در آینه ضدبازتاب دارا می باشد.

سولفید کادمیوم (cds)از نیمه هادی های ترکیبی گروه های ii-vi با گاف انرژی پهن و مستقیم ev42/2 به دلیل نقش مهمی که در قطعات اپتوالکترونیک و پیل های فوتوولتایی دارد توجه ویژه ای را به خود جلب کرده است. در این پایان نامه، لایه های نازک نانوکریستال سولفید کادمیوم با استفاده از محلول های سولفات کادمیوم، تیواوره و آمونیاک به روش لایه نشانی حمام شیمیایی (cbd)بر روی زیرلایه های شیشه ای تهیه شده اند. تأثیر زمان و دمای لایه نشانی بر ساختار، مورفولوژی و خواص اپتیکی لایه-های نازک cds بررسی شد. الگوهای xrd نشان می دهند که لایه ها بلوری بوده وترکیبی از هر دو ساختار هگزاگونال و مکعبی را دارند. میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) برای بررسی مورفولوژی سطح لایه ها مورد استفاده قرار گرفت. طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز ftir تشکیل نانوبلورهای سولفید کادمیوم به روش لایه نشانی حمام شیمیایی را تائید کرد. طیف سنجی نوری فرابنفش ـ مرئی uv-vis مورد مطالعه قرار گرفت. از مطالعه طیف عبوری در گستره nm300-1100 چگونگی تغییرات ضریب جذب، ضریب شکست و ثابت خاموشی نمونه ها بررسی شده میزان گاف انرژی نمونه ها در محدوده ev7/2-42/2 اندازه گیری شدند. نهایتا مشاهده شد که فیلم های تهیه شده سولفید کادمیوم در دمای c ْ75 و زمان لایه نشانی 5/3 ساعت دارای سطحی هموار، فشرده و بدون خلاء با تراگسیلندگی عالی در حد بالای طیف مرئی را از خود نشان می دهند.

در بخش اول این کار پژوهشی، یک روش نوین استخراج با فاز جامد پخشی (dspe) با استفاده از نانوذرات هیدروکسید دوگانه ی لایه ای نیکل- آلومینیوم (ni-al (no3-) ldh)، جهت استخراج و اندازه گیری مستقیم مقادیر جزئی سالیسیلیک اسید در انواع گوناگون آب میوه پیشنهاد شده است. عوامل موثر در استخراج با فاز جامد پخشی مورد مطالعه قرار گرفته اند و اثر عواملی نظیر غلظت ldh در محلول سُل، مقدار نانوجاذب ، اثر دما و اثرph نمونه به کمک اسپکتروفلوئوریمتری، بررسی و بهینه گردیده اند. محدوده ی خطی نمودار معیارگیری روش در گستره µg l?1 1-005/0 می باشد. حد تشخیصµg l?1 002/0 و انحراف استاندارد نسبی برای اندازه گیری سالیسیلیک اسید با غلظت µg l?13/0 در طول یک روز و بین روزها به ترتیب % 54/0و % 82/0 بدست آمد. روش پیشنهاد شده یک روش ساده، سریع، دقیق، کم هزینه و سازگار با محیط زیست می باشد. در قسمت دوم کار پژوهشی، به دلیل اهمیت اندازه گیری ترکیبات دارویی در حد آثار، استخراج با فاز جامد پخشی بر پایه نانو جاذب هیدروکسید دوگانه ی لایه ای نیکل- آلومینیوم (ni-al (no3-) ldh) جهت اسنخراج و اندازه گیری مستقیم دوپامین در نمونه های بیولوژیکی، پیشنهاد شده است. در این قسمت نیز عوامل موثر در استخراج با فاز جامد پخشی ذکر شده در بالا، بررسی و بهینه شده اند. نمودار کالیبراسیون در محدوده ی 10-5/0 میکروگرم بر لیترخطی بوده و حد تشخیص روش µg l?1 04/0 و انحراف استاندارد نسبی برای اندازه-گیری دوپامین با غلظت µg l?15 در طول یک روز و بین روزها به ترتیب % 17/0 و % 62/0 بدست آمد.

شاخه ی مهم و مستقلی که در سالهای اخیر توسعه یافته، فیزیک لایه های نازک است. این شاخه از فیزیک با سیستم-هایی سروکار دارد که فقط یک ویژگی مشترک دارند، یعنی آنهایی که یکی از ابعادشان بسیار کوچک است، در حالی که ممکن است سایر خواص چنین سیستم هایی و همچنین روشهای بررسی آنها متفاوت باشند.در اجسامی به نام اجسام کپه ای نیروهایی بر یک ذره ی معین(اتم، الکترون) وارد می آیند. این نیروها در بلورها طبیعت تناوبی دارند. در مواد بی ریخت، که در آنها حداکثر فقط یک نظم کوتاه- برد وجود دارد، چنین تناوبی مشاهده نمی شود.اما در هر دو مورد ذره ها تحت تاثیر نیروهایی هستند که از همه ی جهت ها وارد میآیند.اگر لایه ی بسیار نازکی از یک ماده را در نظر بگیریم، با وضعی مواجه هستیم که در آن دو سطح آن قدر به هم نزدیک اند که میتوانند تاثیر بسزایی روی خواص فیزیکی داخلی و فرایندهای جسم بگذارند و بنابراین کاملاً از یک ماده ی کپه ای متفاوتند. علت رشد سریع فناوری لایه های نازک این است که یک بعد لایه ناچیز است، و تولید لایه های نازک با نقشهای پیچیده و جزئیات (خطها) در ابعاد میکرومتری یا حتی زیرومیکرومتری (کمتر از میکرومتر) نسبتاً آسان است. این وضعیت، لایه های نازک را بویژه برای کاربرد در میکروالکترونیک و اپتیک مناسب می سازد. در عمل فیزیک و فناوری لایه های نازک، لایه هایی به ضخامت یک دهم نانومتر و چندین میکرومتر را مورد بحث قرار می دهد.آشناترین پدیده های مربوط به لایه های نازک، پدیده-های اپتیکی اند، بویژه پدیده ی تداخل رنگها که عموماً آنرا مشاهده می کنیم. مثلاً روی لایه ی نازک روغنی که روی آب یا روی پیاده روی خیس ریخته شده است. این پدیده ها توجه فیزیکدانها را در نیمه ی دوم قرن هفدهم به خود جلب کرده اند و کشف و تفسیر انها با نام های بویل، هوک و نیوتن پیوند یافته است. لایه های سطحی نازک روی مواد مختلف، بویژه فلزات، اعم از طبیعی (مثلاَ اکسیدها یا ترکیب های مشتق از ماده ی زیرلایه) و مصنوعی، سالهاست که موضوع پژوهش فناورانی است که به مسائل خوردگی و حفاظت ماده علاقه مندند.از ابتدای این قرن ویژگیهای الکتریکی لایه های نازک، از اندازه گیری رسانایی گرفته تا مطالعه ابررسانایی، و همچنین گسیل الکترون از آنها مورد بررسی قرار گرفته-است.این پژوهش در سالهای اخیر پیشرفت سریع و فوق العاده-ای کرده است. لایه های نازک عمدتاً به منظور پوشاندن در طول دوره ی پخش، حتی در مدارهای همگن نیز از اول تا آخر فرایند فن-شناختی مورد استفاده قرار می گیرند. مدارهای یکپارچه ای که به این روش تهیه می شوند می توانند کم و بیش پیچیده باشند، از یک تقویت کننده ی ساده گرفته تا سیستمهای منطقی خیلی پیچیده، ریزپردازنده ها، حافظه ها و غیره. پیشرفت سریع فناوریی لایه های نازک بویژه پیشرفت رونشانی در خلا، یعنی تبخیر و روشهایی که از یونها استفاده می کنندو نیاز به پایداری و قابلیت باز تولید در کاربردهای الکترونیک، انگیزه های پیشرفت پژوهش بنیادی در فیزیک لایه های نازک بوده اند. بررسی ساختار لایه های نازک و فرایندهای دخیل در تشکیل آنها با دو روش فیزیکی، یعنی استفاده از میکروسکوپ الکترونی و پراش الکترون امکان پذیر شده است. میکروسکوپ الکترونی نه تنها ما را قادر به مطالعه ی ریخت لایه ها میسازد، بلکه فرایند تشکیل لایه به روش رونشانی را نیز مستقیماً در میدان دید ما قرار میدهد. از آنجا که توان تفکیک بهترین میکروسکوپهای الکترونی به 0/5nm می رسد، پیداست که این دستگاه می تواند اطلاعات ارزشمندی را در دسترس ما قرار دهد[1]. در سال 1927 پراش الکترونها، ناشی از طبیعت موج-گونه ی الکترونها که از شبکه بلوری می گذرند توسط دیوسیون و گرمر کشف شد[1]. موج های الکترونی بسته به جهت انتشارشان یکدیگر را خنثی یا تقویت می کنند، به صورتی که پس از برخورد الکترونها به صفحه یا فیلم عکاسی تعدادی لکه های روشن(در صورتی که فیلم عکاسی به کار رود، لکه های سیاه) تشکیل می شوند. از روی موقعیت و شدت این لکه ها ممکن است پی به بی شکل، چند بلوری یا تک بلوری بودن نمونه ببریم. و اگر نیاز باشد شبکه نمونه و چگونگی جهت گیری آن را مشخص کنیم. یک مورد خاص پراش الکترون کم انرژی (leed) است. اساس هر دو پدیده یکی است. تنها تفاوت آنها در این است که الکترونهای کم انرژی تا عمق چند لایه ی اتمی نفوذ می کنند و بنابراین اطلاعات حاصل فقط در مورد حالت و ساختار لایه های بسیار نازک در سطح نمونه ی آزمون است. لذا برای مطالعه ی فرایندها و ویژگی های سطحی مناسب است. در طول ده سال گذشته روشهای الکترونی، یونی و باریکه ی لیزری برای رونشانی و پردازش لایه های نازک توسعه یافته و امکان دست یابی به ناحیه میکرومتر را در ساختارهای لایه های نازک اجزا بوجود آورده اند. در پژوهش-های بنیادی و در تعدادی از کاربردها، معلوم شده است که لایه های نازک را باید در شرایطی بسیار تمیز تهیه کرد. تنها چنین شرایطی امکان حفظ سطح زیر لایه از جذب سطحی برای مدت کافی و طولانی را فراهم میکند.

اثر نسبیت و پاندرموتیو غیرخطی بر اندازه ی لکه ی لیزر منتشره درون پلاسما مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد پاندرموتیو غیرخطی برخلاف پدیده ی خودهمگرایی نسبیتی غیرخطی، سبب واگرایی باریکه ی لیزر می شود. همچنین در این پایان نامه تغییر اندازه ی لکه ی لیزر در درون پلاسمای سرد، کم چگال و مغناطیده مورد مطالعه قرار می گیرد. با بدست آوردن چگالی جریان غیرخطی و بکار بردن تکنیک بسط وابسته به چشمه تحول اندازه ی لکه ی باریکه ی لیزر گوسین را تعیین می کنیم. مشاهده می شود که پلاسمای مغناطیده با کاهش توان بحرانی خودهمگرایی باریکه، موجب افزایش خاصیت خودهمگرایی باریکه ی لیزر می شود. همچنین نشان داده می شود که تأثیر میدان مغناطیسی ثابت عمود بر هر دو جهت انتشار و بردار الکتریکی میدان تابشی، بیشتر از میدان مغناطیسی ثابت موازی با جهت انتشار و عمود بر بردار الکتریکی میدان تابشی است.

در این پایان نامه خواص ترا گسیلی غیر خطی در یک بلور مغناطوفوتونی شامل ماده مغناطیسی غیر خطی را به طور نظری مطالعه می کنیم رفتار وابسته به قطبش تراگسیل موج الکترومغناطیسی را در لبه گاف باند بررسی می کنیم. .نشان می دهیم که تراگسیل هر دو مولفه قطبش دارای خواص چند پایایی بوده و تبهگنی در تراگسیل بر حسب مولفه مختلف به علت اثر مغناطو اپتیکی جا به جا می شود. همچنین نشان می دهیم که در در ساختار مغناطو فوتونی مورد مطالعه برای قطبش های مختلف سالیتون های متفاوت حاصل می شود. لذا تراگسیل تشدیدی نتیجه جفت شدگی میان موج فرودی و سالیتون است.

گرافین ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی می باشد.گرافین به علت داشتن خواص فوق العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل های بار، رسانندگی اپتیکی و خواص مکانیکی به ماده ای منحصربفرد در صنعت،پزشکی و... تبدیل شده است. بکار گیری بسیاری کاربردها منوط به داشتن تک لایه گرافینی پایدار بر روی زیر لایه مناسب با گاف انرژی قابل کنترل می باشند. که این موضوع خود با چالش جدی روبروست. توجه به شکل متفاوت نوار انرژی سیستم های گرافینی احتمال مشاهده خواص غیرمعمول (علاوه برانچه تاکنون مشاهده گردیده است) دراین ساختار بسیار زیاد می باشند. ازجمله این خواص اثرات زیرلایه بر روی خواص اپتیکی گرافین دولایه است که تا کنون انجام نشده است ‎‎‎.‎درراستای همین بحث درپایان‎‎ نامه ی حاضر ابتدا نگاه مختصری بر پیشینه ی گرافین‎‎ ‎‎‎ازآغاز تاکنون داریم و طی آشنایی با گرافین تک لایه و دولایه،‎به شرح مختصری ازخواص آنها پرداخته شده، درادامه یعنی در فصل دوم، ضمن آشنایی با اثر اسپین مدار راشبا، تاثیر آن بر روی هامیلتونین گرافین دولایه بررسی شده است. جفت شدگی راشبا در نتیجه نبود تقارن وارونی در یک سیستم ایجاد می شود. این پدیده در اثر اعمال یک میدان الکتریکی مقید کننده به یک سیستم دو بعدی می تواند حاصل شود. شدت این میدان تعیین کننده قدرت برهمکنش راشباست. درفصل سوم بامعرفی تابع پاسخ خطی وسپس استفاده از یکی ازروش های آن بنام تقریب فاز تصاد‎فی ‎‎‎‎‎ ‎rpa قسمت حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک را محاسبه شده است. درادامه ی فصل سوم نوسانات فریدل و مدهای پلاسمون شرح داده شده است. در نهایت درفصل چهارم ویژه مقادیر و ویژه بردارهای گرافین دولایه تحت اثر راشبا بدست آمده و توسط آن قسمت حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک گرافین دولایه محاسبه شده است و از نتایج آن نوسانات فریدل هم محاسبه گشته است. نمودارهای حاصل از محاسبات عددی بدست آمده تابع دی الکتریک ونوسانات فریدل، نتایج جالبی به ما میدهد. بر اساس این نمودارها می توان دریافت که درفضای q تابع دی الکتریک شکلی نسبتا ناهمسانگرد پیدا می کند.واین امر رامیتوان به برهمکنش راشبا مرتبط دانست.البته ناهمسانگردییه ایجادشده تحت اثر راشبا به علت حضور تکینگی1/q ، موجود درفضای تابع دی الکتریک حقیقی در فضای q ،ناچیز بنظر می رسد، که به دلیل افزایش شدید? حول این تکینگی است که باعث ناچیز بنظر رسیدن اثر راشبا درناهمسانگرییه(q) ? می گردد. با رسم نمودار های مربوط به نوسانات فریدل در ناهمسانگردیه بارهای القایی، درمقادیر متفاوت قدرت بر هم کنش راشبا، ناهمسانگردی ایجاد شده توسط این بر هم کنش اسپین-مدار گونه بیشتر مشهود می گردد. برخلاف آنچه که برای گرافین تک لایه گزارش شده است، که نوسانات فریدلی مربوط به شکل کاملا متقارن وهمسانگرد به دست آمده است، که البته این محاسبات در تقریب نقطه ی دیراک انجام یافته و بر هم کنش اسپین-مدار راشبا نیز در آن لحاظ گردیده است.

گرچه اینشتین یکی از آغازگران مکانیک کوانتومی بود، ولی به دلیل علاقه و اعتقاد عمیق به نظریه فیزیکی به عنوان توصیف کننده جهان خارج و بیزاری از سرشت احتمال گرای مکانیک کوانتومی و کامل بودن آن، یک رشته چالش رویاروی دیدگاه کوپنهاگی از جهان قرار داد. او سعی کرد تعریفی دقیق به سیاق معمول فیزیک و نه در چارچوب بحث فلسفی از یک نظریه کامل ارائه کند و به کمک آن نشان دهد که مکانیک کوانتومی یک نظریه کامل نیست. در سال 1935 اینشتین، پودولسکی و روزن آزمایش فکری epr را با این سوال که" آیا مکانیک کوانتومی کامل است ؟" طرح نمودند که براساس ویژگی های یک سیستم دو ذره ای درهمتنیده شکل گرفته از فروپاشی یک منبع رادیواکتیویته استوار بود. در همان سال شرودینگر در مقاله پارادوکس گربه خود، عبارت در همتنیدگی را به کار برد. مکانیک کوانتومی می تواند به طرق مختلف در انتقال اطلاعات موثر باشد. آنچه که در انتقال اطلاعات کوانتومی نقش اساسی دارد، خاصیت غیرموضعی بودن مکانیک کوانتومی و وجود حالت های درهمتنیده است. قابل ذکر است که درهمتنیدگی نسبیت خاص را نقض نمی کند و دارای خاصیت غیر موضعی است .درهمتنیدگی چند ذره ای یکی از ویژگی های بسیار جالب مکانیک کوانتومی است. درهمتنیدگی سیستم کوانتومی دو ذره ای تا حدود زیادی مطالعه شده است؛ در حالیکه درهمتنیدگی چند ذره ای دارای ساختاری غنی تر و نقشی مهم تر در محاسبات کوانتومی و شبکه های ارتباطی است.تقریباً تمام آزمایش هایی که تاکنون برای فرایندهای اطلاعات کوانتومی انجام شده اند از حالت های درهمتنیده قطبش فوتون ها استفاده می کنند. امروزه در آزمایشگاه می توان از طریق فرایندی که به آن تبدیل پارامتری معکوس می گویند، چنین فوتون هایی را تولید کرده و سپس از طریق فیبرهای نوری یا هوای آزاد به فاصله های دور دست فرستاد.فوتون ها اغلب به عنوان کیوبیت های پروازی خوب در نظر گرفته می شوند که برای کارهای ارتباطی شبکه های کوانتومی به دلیل سرعت بالا و مقاومت در برابر واهمدوسی بسیار مفیدند. به دلیل سرشت احتمالی سیستم های نوری خطی، بدست آوردن گیت های کوانتومی یا حالت ها مشکل است. به عنوان مثال تحقق بخشیدن گیت های دوکیوبیتی مانند کنترل نات به دلیل برهم-کنش متقابل ضعیفی که فوتون ها دارند سخت است. این مشکل توسط مدولاسیون کراس – فاز (xpm ) مرتفع شده است که اشاره به پدیده غیرخطیت دارد؛ به طوریکه فاز یک میدان نوری توسط میدان دیگر مدوله می شود. این قبیل برهم کنش های قوی مانند غیرخطیت کراس – کر برای کارهایی همچون اندازه گیری غیرمخرب ، آماده سازی و آشکارسازی حالت های کوانتومی، ترابرد کوانتومی و گیت های منطقی کوانتومی استفاده می شوند.برهم کنش کراس – کر می تواند در حالت های اتمی، فیبرهای سیلیکونی و کاواک ها بدست آید. غیرخطیت کراس – کر اولین بار توسط یاماموتو و چانگ برای محاسبات اپتیک کوانتومی ساده مانند حل مسئله یک بیتی دویچ و تصحیح خطا مورد استفاده قرارگرفت. تورچه و دیگران گیت فاز کوانتومی را تحقق بخشیدند . سپس ویتالی و دیگران حالت های بل را با غیرخطیت کر بررسی کردند . اخیراً نموتو و مونرو سنجه پاریته و گیت کنترل نات را با غیرخطیت کر ایجاد کرده اند. مطالعه نظری بر روی اندازه گیری غیرمخرب فوتون ها براساس غیرخطیت کراس – کر انجام شده است. ماتسودا و دیگران، xpm را در موجبرهای سیمی سیلیکونی مورد مطالعه قرار داده اند. در تمام روش های ارائه شده از xpm هم به عنوان گیت و هم به عنوان آشکارساز غیرمخرب استفاده شده است.

در این رساله، مشخصه های اپتیکی و مگنتواپتیکی ساختارهای چندلایه ای دارای مواد مگنتواپتیکی مطالعه شده است. ابتدا، انواع اثرات مگنتواپتیکی و موادی که این اثرات در آن ها قابل مشاهده هستند، معرفی شده اند. سپس ویژگی های بلورهای مگنتوفوتونی که سبب تقویت شدید اثرات مگنتواپتیکی می شوند، با استفاده از رهیافت ماتریس انتقال 4×4 مورد بررسی قرار گرفته اند. این رهیافت که برای مشخصه یابی ساختارهای چندلایه ای مگنتواپتیکی استفاده می شود، اساس تحلیل های نظری و محاسبات عددی در حل مسائل مطرح در رساله ی حاضر می باشد. در مرحله ی اول، پاسخ های اپتیکی و مگنتواپتیکی بلورهای فوتونی و مگنتوفوتونی یک بعدی با ساختار میکروکاواک مطالعه و بررسی شده اند. با تعریف نسبت ترتیب چینش (نسبت ضرایب شکست لایه های اول و دوم آینه های براگ) مشخص می شود که ویژگی های اپتیکی دو میکروکاواکی که از جایگزینی لایه های اول و دوم آینه های براگ با همدیگر حاصل می شوند، متفاوت بوده و این تفاوت در مورد بلورهای مگنتوفوتونی به مراتب بیشتر است. از اینرو، با محاسبه ی وابستگی پاسخ های مگنتواپتیکی ساختارهای مورد نظر در مد تشدیدی آن ها، آینه های براگ بهینه با قابلیت تأمین هم زمان تراگسیل بالا و چرخش فارادی زیاد پیشنهاد شده اند. در مرحله ی بعد، امکان طراحی فیلترهای عبوری قطبش دایروی بر پایه ی بلورهای مگنتوفوتونی یک بعدی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. شرایط تشدید هر یک از قطبش های دایروی راستگرد و چپگرد در بلورهای مگنتوفوتونی به صورت تحلیلی بررسی و پارامترهای هندسی مناسب برای تحقق یافتن هدف مورد نظر بدست آمده است. به دنبال آن، خواص طیفی ساختار پیشنهادی با محاسبات عددی بررسی و نشان داده شده که به دلیل جدایی کامل مدهای تشدیدی راستگرد و چپگرد در این ساختار، امکان تحقق فیلترهایی با قطبش دایروی و تراگسیل 100% وجود خواهد داشت. هم چنین قابلیت کوک پذیری این فیلترها با تغییر میدان مغناطیسی خارجی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله ی پایانی، ساختارهای نامتجانس مگنتواپتیکی معرفی شده و نشان داده می شود که امکان حصول چند مد تشدیدی در ناحیه ی گاف باند فوتونی وجود دارد. هم چنین معلوم می شود که برای طرحی خاص از ساختار نامتجانس مگنتواپتیکی، می توان به تراگسیل بالا به همراه چرخش فارادی تقویت شده ی چند کاناله در طول موج های مشخص دست یافت. از آنجایی که امروزه طول موج های و در سیستم های مخاربراتی کاربرد فراوانی دارند، ساختاری نامتجانس برای تأمین هم زمان چرخش فارادی تقویت شده و تراگسیل بالا در این دو طول موج طراحی گردیده است. ساختارهای نامتجانس معرفی شده که دارای ابعاد میکرومتری هستند، می توانند کاربرد بالقوه ای در طراحی قطعات مگنتواپتیکی با کارکرد چندگانه داشته باشند.

کار پیش رو مطالعه ی پدیده ی غیرخطی خود کانونی شدن باریکه ی نور حامل تکانه ی زاویه ای مداری (oam) است. به عنوانی مثالی برای این نوع باریکه، باریکه لاگر-گاوسی (lg) را می توان نام برد. این نوع باریکه عموما به نور پیچینده معروف اند. در اینجا ابتدا انتشار نور پیچینده در یک محیط غیرخطی را شرح داده سپس پدیده ی خود کانونی و واکانونی باریکه لاگر-گاوسی را که در یک محیط دی الکتریک غیرخطی انتشار می یابند، بررسی می کنیم. با استفاده از تقریب پیرا محوری وتقریب wentzel-kramers-brillouin یک معادله ی دیفرانسیلی برای پارامتر پهنای باریکه (f) بدست می آوریم که این پارامتر تابعی از طول انتشار، فرکانس زاویه ای، کمر باریکه و شدت باریکه است. باریکه خود کانونی شده می تواند برای کنترل یک ذره ی گیرافتاده ، به کار رود؛ و همچنین قطع دادن دو باریکه لاگر-گاوسی در فاصله ی کانونی، می تواند به عنوان انبرک نوری به کار رود.

لیزرهایی با طول پالس زمانی کوتاه دارای توان بالایی بود که از این رو به آنها لیزرهای پرتوان اطلاق می شود. وقتی که پالس پرتوان لیزری با یک ماده بر هم کنش می کند، هم خودپالس وهم ماده دچار تغییرات می شوند. اثراتی چون خودکنشی، خودمدولاسیون فازی ازجمله اثراتی هستندکه درپالس لیزری ایجاد می شوند.از طرف دیگر ،کندگی لیزری واثر تیرگی ازجمله اثراتی که در ماده هدف ایجاد می شود. مجموعه این تغییرات وفرآیندهای جالب باعث می شود که تا اطلاعاتی ازماده وپارامترهای لیزر حاصل شود که این کار باعث شده تحقیقات زیادی در این زمینه صورت بگیرد. باکنترل پارامترهای لیزرتابشی می توان نتایج کنترل شده ایی را در برهم کنش با یک ماده خاص بدست آورد.

اسپین و تکانه زاویهای مداری دو درجه آزادی مستقل فوتونها هستند که در عبور از ماده ناهمسانگرد میتوانند با یکدیگر برهمکنش داشته و جفت شوند. برهمکنش اسپین–مدار باعث تأثیر دوجانبه قطبش و مسیرنور میشود که فاز بری و اثر هال اسپین نوری نام دارند. فاز بری مسئول انتقال موازی بردار قطبش در طول مسیر است، در حالی که در اثر هال اسپین نوری دو مولفه اسپین نور( قطبشهای دایروی راستگرد و چپگرد) در عبور یا بازتاب از سطح مشترک دو محیط از هم شکافته میشوند. جابجایی عرضی ناشی از این اثر به دلیل وجود ناهمگنی صورت میگیرد و در راستای عمود بر انتشار روی سطح مشترک دو محیط می باشد. جداشدگی اسپین به طول موج نور فرودی، زاویه فرود و ضرایب فرنل بستگی دارد. انتشار نور قطبیده دایروی چپگرد در بلور دومحوری به دلیل برهمکنش اسپین-مدار و ناپایستگی تکانه زاویهای باعث تولید ورتکس نوری قطبیده دایروی راستگرد میگردد. هدف از این پایان نامه مطالعه انتشار نور اسپین وابسته در محیط های ناهمسانگرد تک محوری و دومحوری و بررسی اثر هال اسپین نوری در ورقه نازک کبالت می باشد. واژگان کلیدی : اثر هال اسپین نوری، تکانه زاویهای مداری، پیچش نور، قطبش راستگرد، قطبش چپگرد

وقتی باریکه نوری از یک سطح مسطحی انعکاس می یابد، رفتار آن از پیشگویی های اپتیک هندسی )قوانین بازتابش (متفاوت خواهد بود. این اختلاف به جابجایی فضایی گوس هانچن و جابجایی زاویه ای ایمبرت فدروف معروف است. جابجایی گوس هانچن می¬تواند مقادیر مثبت یا منفی باشد. معمولاً این جابجایی کمتر از پهنای پرتو فرودی و همواره در امتداد مولفه موازی سطح بردار موج، اتفاق می افتد. هردو نوع جابجایی به عوامل مختلفی از جمله به زاویه تابش و قطبش باریکه تابشی و نوع محیط انعکاس دهنده بستگی دارند. در این پایان نامه جابجایی گوس هانچن را برای دو محیط چپگرد و تک منفی بررسی کرده و نشان می¬دهیم که جابجایی عرضی برای محیط چپگرد و عادی به ازای زوایای تابشی بزرگتر از زاویه حد رخ می¬دهد درحالیکه هیچ محدودیتی برای زاویه تابش در محیط تک منفی وجود ندارد. با مطالعه امواج اسپینی نشان می¬دهیم که با تغییر پهنای پرتو تابشی و میدان مغناطیسی اعمالی مقدار و جهت جابجایی گوس هانچن تغییر خواهد کرد. با بررسی روش های کنترل جابجایی گوس هانچن در محیط های مختلف نشان دادیم که در محیط کامپوزیت با تنظیم دما می توان مقدار جابجایی گوس هانچن را کنترل کرد. همچنین در ساختار فلز-عایق- نیمه ¬هادی، نحوه ی کنترل جابجایی گوس هانچن با اعمال ولتاژ معکوس مناسب و تغییر عرض ناحیه تهی گاه، مورد بررسی قرار می¬دهیم.

در طول سال¬های گذشته، لایه¬های نازک نانوکریستالی نیمه¬رسانا و نقاط کوانتومی، توجه زیادی را به خاطر خواص منحصربفرد ساختاری، نوری و الکترونی به خود جلب کرده¬اند. دارا بودن طیف¬های جذبی پهن و طیف¬های نشری باریک، مقاومت در برابر تخریب نوری، پایداری طولانی مدت فلوئورسانی و طیف¬های نشری وابسته به اندازه، نقاط کوانتومی را به عنوان ابزاری توانمند در وسایل فوتوولتایی، تصویربرداری زیستی و نوردهی مطرح کرده است. با در نظر گرفتن اهمیت نقاط کوانتومی، و نیاز به توسعه¬ی وسایل اپتیکی جدید، این رساله در دو بخش¬ عمده زیر تهیه و تنظیم شده است: - در بخش اول، لایه¬های نازک سرب سولفید (pbs) با کیفیت بالا با سه کاربرد مختلف به روش حمام شیمیایی از حمام-هایی با ترکیب¬های مختلف روی زیر¬لایه¬های شیشه¬ایی و سیلیکونی لایه¬نشانی شدند. یکی از حمام¬ها، یک محلول قلیایی از استات سرب، تیواوره و هیدروکسید سدیم بوده و دومی علاوه بر این¬ها شامل تری اتانول آمین نیز می¬باشد. لایه¬های بدست آمده از حمام بدون تری اتانول آمین برای کاربرد در آشکارساز¬های نوری مناسب هستند. با اضافه کردن تری اتانول آمین اندازه دانه¬ها کاهش یافته و در نتیجه گاف انرژی اپتیکی و لومینسانس نانو ذرات pbs افزایش می¬یابد. لایه¬های نازک pbs با انعکاس بالا (در حدود 61%) در ناحیه طیف نور مرئی، که در سیستم¬های کنترل خورشیدی اهمیت زیادی دارند، بدست آمدند. نانو کریستالهای مکعبی و هشت وجهی pbs با تغییر دمای حمام شیمیایی بدست آمده و مکانیسم رشد توصیف شد. تغییرات شدت فوتولومینسانس (pl) نانو کریستال¬های pbs با مولاریته tea، زمان لایه¬نشانی و دمای حمام بررسی شده است. دریافت شد که لایه¬های نازک pbs گسیل pl را در ناحیه¬های فرابنفش و مرئی بواسطه وجود اثرات کوانتومی اندازه، حالت¬های سطح و تغییرات طول موج تحریک نشان می¬دهند. لومینسانس زیر لایه si(100) و لایه¬های نانو کریستالی pbs رویsi(100) مقایسه شد و نتایج نشان داد که نانو کریستال¬های pbs ویژگی¬های گسیل زیرلایه¬های si(100) را تغییر داده و به صورت قابل توجهی افزایش می¬دهند. برازش پیک با استفاده از تابع گوسین برای طیف فوتولومینسانس pbs روی زیر لایه si(100) اعمال شد. - در بخش دوم، نقاط کوانتومی pbs به صورت کلوئیدی در بستر پلیمر پلی ونیل الکل (pva) با روش cbd تهیه شده و تاثیر یون¬های فلزی sn و ag روی خواص اپتیکی نقطه¬های کوانتومی pbs، مورد مطالعه قرار گرفتند. هم¬چنین نقاط کوانتومی pbs محاط شده با پلی وینیل الکل (pva) در حضور نقاط کوانتومی گرافن (gqds) به وسیله روش ارزان قیمت و ساده cbd سنتز شد. آنالیز tem نشان داد که ذراتpbs به خوبی روی صفحات gqds توزیع یافته¬اند. نتایج نشان داد که در مقایسه با gqds و pbs/pva، شدت فوتولومینسانس نانوکامپوزیت pbs/pva/gqds بهبود یافته و پیک گسیلی gqds در این نانوکامپوزیت به طرف ناحیه¬ی قرمز جابجا شده است. نتایج ما روشی ساده برای تنظیم pl نقاط کوانتومی گرافن پیشنهاد می¬کنند که می¬تواند برای کاربردهای اپتوالکترونیکی بر پایه gqdها در آینده مفید باشد. این روش می¬تواند برای دیگر نانوکامپوزیت¬های سولفید فلزی توسعه یابد که برای کاربرد¬های عملی در فناوری نانو امیدبخش است.

مواد مگنتواپتیکی در طول موج های مختلف، پاسخ های مگنتواپتیکی متفاوتی از خود نشان می دهند. از اینرو، بلور های مگنتوفوتونی نیز به عنوان ساختارهایی که سبب تقویت شدید اثرات مگنتواپتیکی می شوند در طول موج های مختلف، رفتار متفاوتی خواهند داشت. در تحقیقات انجام شده، برای سادگی مسأله، رفتار مگنتواپتیکی بلورهای مگنتوفوتونی بدون در نظر گرفتن اتلاف و پاشندگی مواد تشکیل دهنده ی بلور بررسی شده است. در این پایان نامه، اثر اتلاف و پاشندگی اپتیکی مواد بر مشخصه های مگنتواپتیکی بلور های مگنتوفوتونی یک بعدی مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. مشاهده می شود که به ازای اعداد تکرار بالاتر ساختار، مد تشدیدی در طیف تراگسیل به دو مد تبدیل می شود. همچنین طبق نتایج به دست آمده، با در نظر گرفتن پاشندگی برای ساختار کاواک یگانه، مد های چپگرد و راستگرد به سمت طول موج طراحی انتقال می یابند. زمانیکه اتلاف اپتیکی برای ساختار کاواک یگانه لحاظ می شود مد(های) تشدیدی طیف های تراگسیل و چرخش فارادی کاهش می یابند. در بررسی ساختارهای کاواک دوگانه مشاهده شد که مد تشدیدی تراگسیلی و چرخش فارادی در دو طول موج مختلف اتفاق می افتد. محاسبات ما نتایج مشابهی را برای نحوه ی تغییرات مدها با در نظر گرفتن پاشندگی و اتلاف اپتیکی برای هر دو نوع ساختار (کاواک یگانه و کاواک دوگانه) نشان می دهند. همچنین در بخش آخر این پایان نامه، تأثیر تغییرات ضخامت لایه ی مگنتواپتیکی در بلور مگنتوفوتونی با ساختار کاواک یگانه مطالعه شده است.

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 پایدار برای خروجی داشته باشد که به این شرایط اصطلاحاً دو یا چند پایایی نوری گفته می شود. مطالعات فراوانی در زمینه ایجاد و کنترل دوپایایی نوری صورت گرفته است. در این پایان نامه برای مطالعه پدیده دو(چند)پایایی، سامانه های مولکول نقطه کوانتومی، چاه کوانتومی دوگانه و همچنین سامانه اتمی انتخاب شده است. در سامانه نقطه کوانتومی اثر پدیده تونل زنی در کنترل آستانه دوپایایی مورد مطالعه قرار گرفته است. در سامانه چاه پتانسیل دوگانه تاثیر میدان همدوس بر کنترل دوپایایی نوری مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در سامانه اتمی، اثر دمش ناهمدوس در ایجاد دوپایایی و کنترل آستانه آن مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعات ایجاد دوپایایی نوری و کنترل و کاهش آستانه آن مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر مساله، معادله حرکت ماتریس چگالی و معادلات ماکسول در حالت پایا می باشد. با حل این معادلات بصورت تحلیلی و یا بصورت عددی می توان نمودار شدت نور خروجی بر حسب شدت نور فرودی و همچنین میزان جذب نور ورودی به کاواک بر حسب نامیزانی فرکانسی را رسم کرده و رفتار دوپایایی سامانه را بررسی نمود.

فرایند القاء شفافیت الکترومغناطیسی یک پدیده جالب کوانتوم اپتیکی است که در سیستم های کوانتومی سه ترازی اتفاقمی افتد. طی این فرایند، تابشی با فرکانس خواص و شدت کم که در محیط بسیار جاذب است تحت تابشی دیگر با شدتی نسبتا بالا می تواند بسیار شفاف گردد [1] یعنی دیگر در محیط جذب نگردد.

افزایش میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده میزان خودهمگرایی پرتوی لیزر را افزایش می هد و خود همگرایی در فواصل کوتاه تری اتفاق می افتد.

در این پایان نامه به معرفی شکل دهنده های باریکه با استفاده از نانوساختارهای بلور فوتونی یک بعدی و مواد با ضریب شکست متغیر پرداخته شده است. با افزودن یک لایه ی نقص با توزیع ضریب شکست غیر یکنواخت به ساختار بلور فوتونی امکان کنترل و مهندسی توزیع شدت باریکه در صفحه ی خروجی ایجاد می شود. در نتیجه متناسب با تابع توزیع ضریب شکست لایه ی نقص باریکه ی خروجی شکل های متفاوتی به خود می گیرد. شکل دهی باریکه با روش مذکور می تواند راه را برای ایجاد باریکه هایی با شکل های متنوع متناسب با نیازها و کاربردها هموار کند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه، الگوهای پراش پرتو باریکه گاوسی گذرنده از یک محیط متامواد غیرخطی مرتبه سوم بررسی شده است. از آنجاییکه ضریب شکست محیط غیرخطی مرتبه سوم به صورت بیان می شود لذا با عبور باریکه ای با توزیع شدت گاوسی تغییر فازهای مختلف عرضی در قسمتهای مختلف باریکه ایجاد خواهد شد. این اختلاف فازها منجر به مدوله شدن توزیع شدت روی پرده مشاهده خواهد بود که حاصل پراش باریکه گاوسی می باشد. این پدیده به صورت تجربی برای محیطهای غیرخطی مواد معمولی مشاهده شده است. برای توجیه این رفتار، ابتدا با استفاده از انتگرال پراش فرنل کیرشهف در تقریب فرانهوفری توزیع شدت روی پرده مشاهده فرمول بندی و برای اختلاف فازهای مختلف رسم شده اند. نتایج نشان می دهند که نقش الگوهای پراش برای یک متا ماده درست برعکس محیط معمولی است. از بررسی الگوهای پراش به راحتی می توان اطلاعاتی در مورد خودهمگرایی، خود واگرایی باریکه و همچنین علامت و اندازه ضریب شکست غیرخطی محیط بدست آورد. نتایج شبیه سازی برحسب علامت ضریب شکست غیرخطی محیط و علامت شعاع انحناء باریکه، دو نوع الگوی پراش متفاوت را نشان می دهند. اولین الگو، دارای ناحیه مرکزی روشن است که حلقه های روشنی در اطراف مشاهده می شود، این الگو زمانی ایجاد می گردد که علامت ضریب شکست غیرخطی مخالف علامت شعاع انحنای جبهه موج باشد. دومین نوع الگو دارای ناحیه مرکزی تاریک با حلقه های روشن کناری است. این الگو زمانی رخ می دهد که علامت ضریب شکست غیرخطی با علامت شعاع انحنای جبهه موج یکسان باشد.

به دلیل رفتار خاص امواج الکترومغناطیسی در محیط های تک منفی، برخی از پدیده های اپتیکی مانند تشدید، تونل زنی کامل، بازتاب صفر و شفافیت در ساختاری دولایه ای از متامواد تک منفی (با یک لایه ی اپسیلون- منفی و یک لایه ی مو- منفی) قابل مشاهده است. اگر فضای داخل یک موجبر با این ساختار دولایه ای پر شود، برخلاف موجبرهای معمولی، این موجبر حداکثر یک مُد را می تواند انتقال دهد و ضخامت آن را نیز می توان به اختیار کوچک انتخاب کرد. ما خواص گاف های باند را در یک بلور فوتونیکی یک بعدی با سه لایه از مواد مختلف (اپسیلون- منفی، مو- منفی و معمولی) در هـر تناوب، بررسی کرده و روابطی تقریبی را بـرای تعیین مکان لبه ی گاف ها به دست آورده ایم. سپس نشان داده ایم که با افزایش ضخامت لایه ی معمولی هر دو لبه ی گاف فاز صفر و لبه ی بالایی گاف زاویه ای به فرکانس های پایین تر جابه جا می شوند. همچنین مطالعات ما نشان می دهد که لبه ی بالایی گاف زاویه ای با افزایش زاویه ی تابش، به فرکانس های بالاتر انتقال می یابد؛ در صورتی که در مورد گاف فاز صفر یکی از لبه ها مستقل از زاویه ی تابش است و جابه جایی لبه ی دیگر آن با افزایش زاویه ی تابش به ضخامت لایه ی معمولی بستگی دارد. به دلیل تقویت میدان الکتریکی در بلورهای فوتونیکی شامل متامواد تک منفی، در این ساختارها پدیده ی غیرخطی دوپایایی اپتیکی در شدت هایی بسیار پایین قابل مشاهده می باشد.