اصول کارکرد میکروسکوپهای تداخل سنجی فیبرنوری، بر اساس پدیده درهمروی در ریزکاواک های اپتیکی پدید آمده بین نوک کاوشگر فیبرنوری تک حالته و سطح نمونه مورد بررسی، می باشد. این ریزکاواک های اپتیکی در فضای بین نوک تخت کاوشگر فیبرنوری و سطح نمونه(ریزکاواک اپتیکی ویا سیستم ریزدرهمروی سنج pf-s) و یا بین کاوشگر فیبرنوری نوک ریزعدسی دار و سطح نمونه(ریزکاواک اپتیکی ویا سیستم ریزدرهمروی سنج mf-s) تشکیل می شوند. در این پایان نامه، عملکرد ریزکاواک های اپتیکی پدید آمده در سیستم های pf-s و mf-s، از لحاظ نظری و همچنین عملی، مورد بررسی قرار گرفته اند. در موارد نظری، نخست، با استفاده از دو مدل پیرامحوری و مدل جامع(ویا غیر پیرامحوری)، ویژگیهای اپتیکی کاوشگرهای فیبرنوری نوک ریزعدسی دار مورد استفاده در این سیستم ها مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده از به کارگیری این دو مدل، بیانگر نکات قابل توجهی می باشد که به آنها پرداخته شده است .سپس، الگوی در همروی در ریزکاواک های اپتیکی pf-s و mf-s بدست آورده شده اند. در بررسی عملی، نخست، به بیان روشهای ساخت کاوشگرهای فیبرنوری نوک ریزعدسی دار پرداخته شده است. سپس، یک سیستم ریزدرهمروی سنجی فیبرنوری، طراحی و به کار گرفته شده است. نتایج عملی بدست آمده از این سیستم، تأیید کننده نتایج بدست آمده از بررسی های نظری است. در این رابطه، برای برطرف نمودن برخی عیوب ذاتی دستگاه پیمایشگر مورد استفاده در این آزمایشها، یک برنامه کامپیوتری نوشته شد.

نتایج بدست آمده از مقایسه ی بیناب بازتابشی روش های مختلف حساس کردن به نور فرابنفش (و یا نگاشت) برای تارهای ساخته شده از مواد پلیمری نشان مـی دهد که با بکار بردن روش نورکافـت می توان به بهینه مقدار بازتابش (بهینه حسگری افزاره ی ساخته شده) دست یافت. با بررسـی طول موج بازگردانیده شده، به پارامترهای موثر بر توری براگ تار نوری پلیمری و معمولی پرداختیم. نتایج دیگر نشان می دهد با افزایش طول این توری ها، پالندگی نوری، بهتر انجام می شود، بدین سان که دامنهی طول موج بازتابشی حاصل بیشتر، و همچنین پهنای باند آن کوچکتر می شود. در ادامه کار اختلاف نسبی نمار شکست موجود در مغزی تار و تأثیر آن بر روی طول موج بازتابشی بررسی شد. نتایج نشان می دهد اگر بخواهیم عمل پالندگی را بصورت گزینشی انجام دهیم، بهتر است از یک با توری با اختلاف نسبی نمار شکست کم و طول بلندتر استفاده کرد. در ادامه یک حسگر دما، که در آن تغییرات کرنـش برابر با صفر در نظر گرفـته شده بود، شبیه سازی شد. در بازه ی دمایی بین صفر تا ??? درجه سلسیوس تغییر بازه امواج بازتابشی این حسگر به صورت یک تابع خــطی به دسـت آمد کـه کاربرد آنرا مـناسب می نماید. به دلیل مزیت های زیادی که این حسگرها نسبت به سایر حسگرهای میکرواپتیکی دارند و تکنولوژی پیـشرفته ی این حسگرها، در پی کارهای انــجام شده برای کاربردی تر نـــــمودن روش ساخت مذکور، بررسـی ها و امکان ســـنجی های بیـشتر امری ضروری به نظر می رســـد. در ضمن با به کارگیری روش لیتوگرافی لیزری و به روش نگارش نقطه به نقطه با دقت میکرومتری، طرح یک توری براگ بر روی یک تار نوری با ناخالصی ژرمانیومی نیز نگاشته شد، که تصویر یکی از نمونه های ساخته شده در پایان نامه آورده شده است.

در این پایان نامه، عملکرد دو نوع از سلول های خورشیدی رنگینه ای متشکل از نانو ذرات متخلخل رنگینه ای و نانو لوله های رنگینه ای مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار به بررسی نتایج مربوط به نمارگذردهی الکتریکی نسبی مواد تشکیل دهنده ی این نوع سلول های خورشیدی رنگدانه ای به روش الگوریتم ژنتیک و مدل شبیه سازی شده به روش تفاضل محدود در حوزه ی زمان (fdtd)، برای بیان چگونگی انتشار نور در آن ها، پرداخته شده است. بازدهی یک سلول خورشیدی فعال شده با رنگینه متناسب با میزان انرژی خورشیدی جذب شده می باشد. با استفاده از روش fdtd، تاثیر ساختار هندسی اجزای سازنده این دو نوع سلول رنگینه ای بر میزان جذب انرژی خورشیدی تابیده شده به آن بررسی شد. میزان جذب طیفی، در سلول های خورشیدی متشکل از نانو ذرات متخلخل رنگینه ای و نانولوله های رنگینه ای بدون در نظر گرفتن الکترود کاتد و همچنین با در نظر گرفتن اثر آن، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از به کارگیری این روش، بیانگر نکات قابل توجهی می باشد که می توانند استفاده کاربردی در طراحی و ساختن این نوع سلول های خورشیدی رنگینه ای داشته باشند.

هدف اصلی این پایان نامه بررسی عملکرد افزاره هایی به نام نانو پالایشگر های پلاسمونیکی چنددندانه ای (و یا m-tpnf) و معرفی و شناسایی چگونگی کار پالایشگرهای پلاسمونیکی چنددندانه ای آبشاری (و یا cm-tpnf) می باشد. تاکید اصلی بر بررسی اثر انحراف های کوچک از مقادیر مورد انتظار، که می تواند در حین ساخت تغییر کند، بر روی کارایی این افزاره ها و همچنین بهینه کردن پارامترهای ساختاری هندسی آنها است. بعد از درک جزییات کارکرد پالایشگری این پالایشگرهای پلاسمونیکی، اثر این انحرافات بر کارکرد آنها مشخص شد. به منظور دستیابی به نتایج مورد انتظار از دو روش یکی روش کاملا تئوری هم ارز مداری (cem) و دیگری روش کاملا عددی اختلاف محدود در حوزه زمان (fdtd)، استفاده شد. نتایج برای این پالایشگرها نشان می دهد که دندانه های آنها همانند یک کاواک فابری-پرو با آینه هایی با اندازه های محدود عمل می کند. این نتیجه نیز حاصل شد که پهن شدگی پهنای باند پالایشگری m-tpnfها ناشی کاواک های فابری-پروی دیگری است که بین دندانه های آنها بوجود می آید. تغییر در پهنای باند پالایشگری، δλ ، و طول موج مرکزی ناحیه پالایش شده، λ_c، که ناشی از انحرافات کوچک در پارامترهای ساختاری هندسی مختلف این m-tpnf ها بود نیز مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های نشان داد که یک آرایش آبشاری از m-tpnf ها که به cm-tpnf موسوم است می تواند پهنای باند پالایشگری را تا چند ده نانومتر کوچک کند. اثر پارامترهای ساختاری هندسی نمونه ای از یک cm-tpnf بر روی کارایی آن مورد مطالعه قرار گرفت. تشابه زیاد نتایج بدست آمده از شبیه سازی به روش متعارف fdtd با نتایج مشابه بدست آمده از cem برای پالایشگرهای m-tpnf و cm-tpnf حاکی از درستی عملکرد cem و قابل اعتماد بودن آن در بررسی رفتار پالایشگرهای مذکور است. از آنجا که تحریک و آشکار سازی پلاسمون-پلاریتون های سطحی(spp) در افزاره های پلاسمونیکی فوق به طور عادی امکان پذیر نیست، پس از ارائه مبانی تئوری و معرفی روش های عملی تحریک و آشکار سازی spp ها، به بررسی دقیق و کمی تر روش استفاده از تارهای نوری نوک نازک شده با روکش فلزی نیز پرداخته شد.

هدف این پایان نامه معرفی و بررسی عملکرد یک میکرو کاواک فابری-پروی بیرونی که روی انتهای دوم یکی از بازوهای یک جفتگر تار نوری تک حالته 1×2 ساخته شده است، می باشد. این میکرو کاواک می تواند در یک سیستم برای اندازه گیری نمارشکست وابسته به طول موج مایعات مورد استفاده قرار گیرد. میکرو کاواک می تواند یک لایه ی نازک از مواد پلیمری نظیر su-8 باشد که روی انتهای دوم بازوی خروجی یک جفتگر تار نوری لایه نشانی شده است. یک چشمه ی نور با طیف نسبتا گسترده ای از طول موج، به انتهای یکی از بازوهای ورودی جفتگر جفت شده است و فریزهای تداخلی توسط بازوی ورودی دیگر با استفاده از دستگاه تحلیلگر طیف نور آشکارسازی شده اند. نتایج استخراج شده نظیر بیشینه شدت، نمایانی و مولفه ی dc فریزها به عنوان وسیله ی اندازه گیری استفاده شده اند. در این مطالعه از نرم افزاری که meep نامیده می شود و به روش تفاضل محدود در حوزه ی زمان نگاشته شده، استفاده شده است. ویژگی بارز این تحلیل استفاده از تابع موج گاوسی است.

در سال های اخیر، نانو پالایشگرهای پلاسمونیکیِ چند دندانه ای (m-tpnfs) به دلیل داشتن عملکرد گذردهیِ زیر طول موجیِ امواج الکترومغناطیس مورد توجه قرار گرفته اند. در این پایان نامه برای بررسی میزان تغییرات گذردهیِ نسبی این نانو پالایشگرها نسبت به تغییر در ساختار هندسی شان، روش تفاضل محدود در حوزه زمان (fdtd) به کار گرفته شده است. از نتایج عمده این بررسی ها می توان دستاوردهای بدیع مورد اشاره در زیر را نام برد. نخست :علاوه بر دیگر فاکتورهای ساختار هندسیِ m-tpnfها، فاصله اولین دندانه از ابتدای موجبر نیز در کاهش و یا حذف دامنه گذردهی برخی طول موج های بازه فرکانسی موثر است. دوم: نانو پالایشگرهای پلاسمونیکیِ چند دندانه ایِ آبشاریِ زنجیره ای (cm1-r-tpnfs) نوآوری و معرفی شده اند که می توانند برای اصلاح و بهینه سازی بازه های پالایشی و گذردهی در بسیاری از کاربردهای فوتونیکی مفید واقع شوند. سوم: به دست آوردن بازه های منظم گذردهیِ بسیار باریک و متوالی در نانو و میکرو پالایشگرهای پلاسمونیکیِ چند دندانه ای می-باشد. همچنین طی دو آزمایش در فضای مجازی، میزان هم سانی عملکرد نانو پالایشگرهای پلاسمونیکی معرفی شده به روش هم ارز مداری (cem) در مقایسه با بکارگیریِ روش عددی fdtd، سنجیده شده است.

در این پایان نامه به بررسی اثر تغییر پارامترهای فیزیکی فوتوآند بر بازده سلول های خورشیدی رنگدانه ای طبیعی (ndssc) پرداخته شده است. پارامترهای انتخاب شده، اندازه ی نانو ذرات اکسید های نیمه رسانا ی مورد استفاده در ساخت فوتوآند، دمای پخت فوتوآند، زمان پخت فوتوآند و ضخامت سطح فعال فوتوآند می باشند. فوتوآندها در دو سری ساخته شده اند. سری اول فتوآند هایی که در ساخت آن ها از tio2 استفاده شده است و سری دوم فوتوآندهایی که در ساخت آن ها از zno استفاده شده است. برای آنالیز حاصل از منحنی مشخصه عملکرد سلول طیف سنجی امپدانس شیمیایی(eis)، طیف سنجی بیناب جذبی، تصویر برداری توسط میکروسکوپ الکترون روبشی(sem) انجام شده است. با بهینه کردن پارامترهای مورد بررسی بازده سلول های ساخته شده از فوتوآند های 1tio2 درصد و بازده سلول های ساخته شده با فوتوآند های1/1درصد zno افزایش یافته است.

در این پایان نامه، نقش محلول های رنگدانه ای طبیعی مورد استفاده در فوتوالکترود سلول خورشیدی رنگدانه ای و میزان عملکرد آنها بررسی شده است. محلول های رنگدانه ای مورد استفاده در سلول خورشیدی رنگدانه ای به دو دسته محلول های رنگدانه ای صنعتی و محلول های رنگدانه ای طبیعی تقسیم بندی شده اند. سلول های خورشیدی رنگدانه ای با رنگدانه صنعتی دارای عملکرد خوبی است. اما به دلیل سمی بودن محلول های رنگدانه ای صنعتی، بر روی استفاده از محلول های رنگدانه ای طبیعی در فوتوالکترودهای سلول خورشیدی رنگدانه ای تمرکز داده شده است. محلول های رنگدانه ای طبیعی مورد نیاز از مواد طبیعی مانند گیاهان و میوه ها استخراج شدند. سپس سلول های خورشیدی رنگدانه ای با محلول های رنگدانه ای طبیعی ساخته شده اند و عملکرد این سلول ها با محلول های رنگدانه حاصل از برگ چای قرمز و برگ سبزی جعفری و پودر زردچوبه، از سه دسته مهم رنگدانه های طبیعی آنتوسیانین دار،کلروفیل دار وکورکومین دار، بهینه مقدار شده است. برای تهیه محلول رنگدانه بهینه، شرایطی از قبیل غلظت محلول، نوع حلال و اثر دما در فرآیند تهیه رنگدانه مورد بررسی قرار گرفته شده است و در نهایت سلول های خورشیدی رنگدانه ای با محلول های رنگدانه ای بهینه شده فوق ساخته شدند که عملکرد آن نسبت به هر یک از سلول های خورشیدی رنگدانه ای که در شرایط مختلف ساخته شده، ا فزایش یافته است. به منظور افزایش عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای، از ترکیب مناسب محلول های رنگدانه ای که در گستره های مختلف بیناب مرئی دارای جذب هستند، نیز استفاده شد که روشی نو برای بالا بردن کارایی سلول های خورشیدی رنگدانه ای محسوب می شود.

در این پایان نامه به منظور افزایش بازده سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه طبیعی(ndssc)، مطالعاتی بر روی مواد افزودنی در لایه نیمه رسانای دی اکسید تیتانیوم (tio2) انجام شد. در این مطالعه از نانو صفحات گرافن و نانوذرات طلای قطبی و غیر قطبی، به دلیل اینکه خاصیت رسانندگی الکتریکی بالایی دارند، در ساختار فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه طبیعی استفاده شد. بنابراین سلول های خورشیدی ndssc با این فوتوآندها ساخته شدند. در فرآیند ساخت این فوتوآندها، پارامترهای فیزیکی مانند دمای پخت لایه های نانو صفحات گرافن، مقدار بهینه نانو صفحات گرافن در مخلوط دی اکسید تیتانیوم و نانو صفحات گرافن مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی عملکرد هر سلول، آنالیزهای طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis)، تصویر برداری میکروسکوب الکترونی روبشی (sem )، بیناب جذب نور (lsa) و طیف فوتوولتاییک (نمودار j-v) آن ها انجام شد. از کاربردهای نتایج به دست آمده، محاسبه بازده هر یک از سلول های ndssc و همچنین مرتبط ساختن نتایج به دست آمده با پارامترهای فیزیکی ساخت فوتوآند بود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.