دیودهای نورانی آلی(اولد) در سال های اخیر، به عنوان نوع جدیدی از تکنولوژی نمایش،بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این امر، به دلیل مزایای زیاد این ادوات نسبت به تکنولوژی های فعلی مورد استفاده برای نمایش می باشد. تعداد زیاد مواد آلی نورده، دست ما را در انتخاب آنها و در نتیجه انتخاب طیف نور خروجی و بازدهی اولد مورد نظر باز می گذارد ،هم چنین، فرآیند ساخت اولدها نسبت به دیگر انواع تکنولوژی های نمایش و حتی ساخت قطعات نیمه هادی، ساده تر وارزان تر است و محصولات تولید شده از نمونه های دیگر نازک تر و سبک تر هستند،ضمن آنکه تنوع در انتخاب زیرلایه جهت ایجاداولدبر روی آن و حتی قابلیت ساخت اولدروی زیرلایه های قابل انعطاف و در نتیجه امکان ایجاد صفحات نمایش انعطاف پذیر و نیز قابلیت ساخت آسان اولد هادر مساحت های زیاد از دیگر مزایای اولدها هستند. در این تحقیق، سعی شده تا بتوان مواد مختلفی را به عنوان ماده آلی نورده اولدها آزمایش کرد. ویژگی‏های اولدهای ساخته شده با این مواد، و این موضوع که آیا این مواد قابلیت نوردهی الکتریکی را دارند یا نه، مورد بررسی قرار گرفته است. در مورد موادی که بهترین عملکرد را از خود نشان داده‏اند، بررسی‏های بیشتری صورت گرفته است. طیفهای جذب،فتو لومینانس و الکترولومینسانس اولدها، منحنی‏های جریان-ولتاژ در ضخامت‏های مختلف این اولدها ارائه شده است.

ساختارهای چاه کوانتومی اغلب به خاطر اینکه رشد مواد با روش رشد همبافته آسان می باشد، به شکل مربعی ساخته می شوند. اما عملاً این چاه ها کاملاً به صورت مربعی یا پله ای نمی باشند چرا که تغییر در لایه های نیمه هادی، تغییری پیوسته نیست. هر گونه تغییر در ساختار چاه کوانتومی می تواند تغییرات ترازهای انرژی مجاز را بدنبال داشته باشد. تغییرات ترازهای انرژی متعاقبا موجب تغییرات در طول موجهای انتشار نور می شود. هچنین تغییر در ساختار چاه باعث تغییر در میزان حبس شدن حامل های درون ناحیه اکتیو لیزر می شود. این امر خود باعث تغییر در بهره آستانه لیزر می شود. در این مقاله یک لیزر نیمه هادی با ساختار کوانتومی و شکل چاه به صورت گوسی در نظر گرفته شده تا چاه به شکل یک چاه واقعی نزدیک تر باشد. در این مقاله برای پیدا کردن توابع ویژه و مقادیر ویژه از روش رانگ-کوتای مرتبه چهار که دارای دقت بسیار بالا در محاسبات است استفاده شده است. به همراه روش مذکور از یک روش سعی و خطا برای پیدا کردن مقادیر ویژه، استفاده شده است. اکثر روش های سعی و خطا دارای سرعتی کند در محاسبه هستند. در اینجا از روش نصف کردن فاصله که روش بسیار سریعی در انجام محاسبات برای پیدا کردن کمیت موردنظر است، استفاده می شود. مقادیر انرژی با توجه به اینکه احتمال حضور ذره در فواصل دور خارج از چاه باید صفر باشند بدست می آیند. روش عددی مورد استفاده در این تحقیق علاوه بر اینکه قابل اعمال به هر ساختار پتانسیل دلخواه می باشد برخلاف روش های گفته شده در بالا که فقط برای ساختارهای متقارن کاربرد دارند، می تواند برای ساختارهای کاملاً غیر متقارن نیز به کار گرفته شود. از دیگر مزیت های روش عددی مورد استفاده در اینجا آن است که چون تمامی معادلات به روش عددی حل می شوند در نتیجه این روش از سرعت بالاتری نسبت به سایر روشها برخوردار است. بعد از محاسبه توابع ویژه و مقادیر ویژه یک لیزر با ساختار پتانسیل غیر پله و نامتقارن باید بهره آستانه آن را محاسبه نمود. برای بدست آوردن بهره آستانه یک لیزر شروع از معادلات ماکسول می باشد. بهره آستانه یک لیزر رابطه معکوسی با میزان حبس شدگی حاملها دارد. پس ابتدا باید فاکتور مذکور را پیدا کرد. بعد از محاسبه فاکتور حبس شدگی با کمک روش عددی مذکور، می توان با استفاده از رابطه بهره آستانه، کمیت موردنظر را بدست آورد. در نهایت با استفاده از الگوریتم پرندگان، بهره آستانه بهینه را بدست می آوریم.

در این رساله برای اولین بار از یک روش نیمه تحلیلی بر مبنای سری فوریه برای آنالیز انتشار پالس های نوری در فیبرهای توری براگ چیرپ شده و فیبرهای توری براگ دوره تناوب طولانی با در نظر گرفتن کلیه آثار غیرخطی در آنها ارائه شده است. در این روش با استفاده از آنالیز سری فوریه ابتدا معادلات پیچیده و غیر خطی تزویج مدها در فیبرهای توری براگ چیرپ شده و فیبرهای توری براگ دوره تناوب طولانی به یک معادله مشتق جزئی مرتبه اول ساده شده و سپس با استفاده از روش آنالیز عددی رانگ- گوتا مرتبه 4 و در نظر گرفتن مقادیر مرزی اولیه و همچنین روش تکرار ژاکوبی این معادلات حل می شوند. تاکنون راه حل کاملی برای حل این معادلات در فیبرهای توری براگ چیرپ شده ارائه نشده بود و فقط جواب های سالیتونی با برخی ساده سازی ها ارائه شده بود. در فیبر های توری براگ دوره تناوب طولانی هم تنها انتشار پالس های نوری بدون در نظر گرفتن اثرات غیر خطی و برخی ساده سازی های دیگر ارائه شده بود. در این رساله نشان داده شد که چیرپ موجب جابجایی طول موج براگ و همچنین موجب فشرده شدن پالس های منعکس شده و در توری های براگ دوره تناوب طولانی موجب جابجای طول موج تشدید می شود. همچنین اثرات پاشیدگی در فیبر های توری براگ هم به طور گسترده ای در هر دو نوع فیبر توری براگ چیرپ شده و فیبر توری براگ دوره تناوب طولانی مورد مطالعه قرار گرفت و نشان داده شد که پاشیدگی مرتبه اول موجب جابجایی زمانی در قله پالس ورودی شده و بسته به علامت آن به سمت چپ یا راست جابجا می شود و پاشیدگی مرتبه دوم موجب پهن شدگی پالس نوری و کاهش توان قله پالس نوری می گردد مطالعه اثرات غیر خطی هم نشان داد که با افزایش توان ورودی بیشتر خود را نشان میدهند و موجب جابجایی طول موج براگ و در نتیجه موجب اثر کلید زنی می شوند و به ازای توان های ورودی کم قابل چشم پوشی هستند.

هدف انسان در رسیدن به بالاترین سرعت مخابره داده ها او را واداشت تا از سریع ترین عامل موجود در طبیعت یعنی نور برای ارسال اطلاعات استفاده کند. هم اکنون مخابرات نوری در زمینه ارسال اطلاعات موقعیت خود را در جهان تثبیت نموده است. انواع متفاوتی از میدان های اپتیکی در مخابرات نوری مورد استفاده قرار می گیرند که پالس سالیتون ایده آل ترین آنها می باشد. سالیتون پالسی اپتیکی می باشد که در جریان تعادل بین پاشندگی سرعت گروه (gvd) و مدولاسیون خود فاز (spm) ظهور یافته است. با اعمال شرط مذکور در معادله غیر خطی شرودینگر (nls) و حل آن دو دسته جواب تحت عناوین سالیتون روشن و تاریک بدست خواهد آمد. در حوزه زمان سالیتون روشن به شکل نمودار sech و سالیتون تاریک همچون tanh می باشد. با توجه به اینکه ریزتشدید کننده های حلقوی، سلول های پایه در ساخت بیشتر عناصر مدارهای مجتمع نوری می باشند، لذا بررسی نحوه انتشار پالس سالیتون در ریز تشدید کننده های حلقوی امری ضروری می باشد. از آنجا که در انتشار پالس اپتیکی درون موجبر دو دسته آثار خطی و غیر خطی بر نحوه انتشار پالس تأثیر می گذارند، لذا در بررسی انتشار سالیتون در ریز تشدید کننده ها به چگونگی تأثیر این عوامل پرداخته شده است. سپس طرحی از ریز تشدید کننده ارائه شده که به ابقاء هر چه بیشتر سالیتون در حلقه کمک می کند. ریزتشدید کننده پیشنهاد شده تحقق هر چه بیشتر تعادل بین اثر خطی gvd و اثر غیر خطی spm را فراهم آورده است. علاوه بر این از ظهور آثار غیر خطی در ریز تشدید کننده به نحو سودمندی استفاده شده که نمونه هایی از کاربرد آنها در اینجا آورده شده است

سیستم های میکرو الکترومکانیک ونانو الکترو مکانیک امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.با توجه به پتانسیل بالقوه شان کاربرد های این سیستم ها رو به افزایش می باشد. سویچ های mos که امروزه در اکثر سیستم های دیجیتالی بکار می روند در واقع با اعمال الکترون به نیمه هادی یا حذف آن باعث ایجاد یک جریان یا قطع آن می شود، حال اگر نوع جدید از سوییچ که در آن قطع و وصل از طریق تونل زنی الکترون انجام شود سوییچ جدیدی بنام ترانزیستور تک الکترونی مطرح می شود. اخیرا ترانزیستورهای تک الکترونی با توجه به پتانسیل بالقوه شان در کاربرد های سیستم های با توان مصرفی پایین مورد توجه قرار گرفته اند، همچنین با توجه به کاربردهای ترانزیستورهای تک الکترونی در سیستم های مخابراتی، استفاده از این ترانزیستورها در سویچ های نانو الکترومکانیک افزایش یافته است. با توجه به اینکه مهم ترین پارامتر در سویچ ها زمان پاسخ دهی سوییچ می باشد، در این تحقیق تلاش شده است با در نظر گرفتن محدودیت های موجود در تکنولوژی ساخت و همچنین با نظر گرفتن اثر نیرو کازیمیر در طراحی، به یک زمان مناسب برای سوییچینگ برسیم. برای دست یابی به این هدف روشی ارائه گردید که در آن با استفاده از الگوریتم بهینه سازی pso بتوان به هدف مورد نظر با توجه به محدودیت های موجود دست یافت. در نهایت برای نتایج حاصل از الگوریتم بهینه سازی شبیه سازی سه بعدی با استفاده از نرم افزار comsol برای سوییچ طراحی شده انجام گردید است، نتایج حاصل بیانگر رسیدن به یک زمان سریع سوییچ زنی می باشد . جریان سوییچینگ نیز برای سوییچ طراحی شده محاسبه شده است که این جریان نیز جریان نسبتا پایینی می باشد، این جریان پایین باعث دست یابی به انرژی مصرفی پایینی می گردد. در نهایت با استفاده از سوییچ طراحی شده یک اینورتر و یک گیت nand طراحی شده است. که برای هر دو گیت مطرح شده جانمایی رسم شده است.

در تقویت کننده رامان از پمپ های لیزری به منظور انتقال انرژی به سیگنال ضعیف استفاده می شود. اگرمحیط انتقال انرژی خود فیبر باشد در این شرایط بهره رامان ناهموار بوده و برای تقویت در بازه وسیعی از طول موجها به چندین پمپ لیزری نیاز می باشد. در این محیط انتخاب توان و طول موج پمپ ها بسیار حساس می باشد و از الگوریتم های تکاملی برای رسیدن به این هدف استفاده می کنند. در این پایان نامه ابتدا به بررسی و شبیه سازی اثر رامان در باند s پرداخته می شود و سپس یک الگوریتم جدید بر مبنای الگوریتم پرندگان به منظور افزایش دقت و سرعت طراحی پارامترها ارایه خواهد شد. قابلیت اطمینان در طراحی پارامترهای تقویت کننده از اهمیت ویژه ای برخوردار است چرا که برای رسیدن به یک الگوریتم بر مبنای طراحی بلا درنگ باید پارامترهای طراحی شده دارای دقت قابل قبول در هر بار اجرای برنامه باشند. از این رو در این پایان نامه برای اولین بار به ارایه یک الگوریتم جامع با قابلیت اطمینان بسیار بالاتر از الگوریتم های تکاملی کلاسیک مانند پرندگان پرداخته می شود. علاوه بر محیط فیبر این اثر می تواند به عنوان تقویت کنندگی در مدارات مجتمع نوری به کار برده شود. چرا که ضریب بهره رامان در موجبرهای سیلیکونی 10000 برابر موجبرهای سیلیکا می باشد. بنابراین برای استفاده در مدارات مجتمع نوری بسیار مناسب می باشند. در این پایان نامه یک مدل مداری بر مبنای تقویت یک پالس گوسی با استفاده از یک موجبر سیلیکونی ارایه شده است. سپس با استفاده از مدل مداری ارایه شده به بررسی اثر چیرپ و پهنای پالس بر بهره سیگنال پرداخته می شود. از آنجا که کاهش مصرف توان در تقویت کننده های مجتمع نوری از اهمیت ویژه ای برخوردار است در این پایان نامه به منظور بهبود توان مصرفی یک مدل جدید تقویت کننده رامان سیلیکونی بر اساس ریز تشدید کننده های حلقوی ارایه شده است. مدل ارایه شده قابلیت تقویت یه خط شانزده کاناله در باند c-l را دارد.

کنترل خودکار بهره (agc) یک سیستم کنترل حلقه بسته است که علی رقم تغییرات دامنه در سیگنال ورودی ، دامنه سیگنال پایداری را در خروجی فراهم می کند . در این پایان نامه یک سیستم هوشمند میکروپروسسوری ارائه می شود که اساساً بر پایه شبکه های عصبی کار می کند و پایداری دامنه را در سیگنال خروجی سیستم های گیرنده رادیویی نظیر گیرنده های am ، سیستم های vogad و سیستم های ضبط صدا بهبود می بخشد . در این تحقیقات از شبکه عصبی به عنوان یک کنترلر در حلقه فیدبک منفی استفاده شده است . علاوه بر سیگنال خطا ، سیگنال های دیگری شامل تغییرات ولتاژ منبع تغذیه ، تغییرات دما در نیمه هادی های تقویت کننده قدرت و همچنین رطوبت محیطی به ورودی های شبکه عصبی اعمال می شود تا یک پیش بینی سریع از خروجی سیستم به دست آید .

همزمان با رشد سیستم های الکترونیک نوری، نیاز به ابزار طراحی مناسبی که اجازه ی شبیه-سازی این سیستم ها را برای پیش بینی ساخت این وسایل بدهد، احساس می شود. تا کنون مدل-های عددی و تئوری لیزرهای با تابش عمودی از سطح بصورت فیزیکی با جزئیات بررسی شده است. این مدل های عددی دارای محاسبات پیچیده و قوی ای هستند و ابزار طراحی مناسبی برای طراحی سیستم های الکترونیک نوری نیستند و نیاز به مدلی با فرآیندهای محاسباتی کمتر احساس می شود. در این پایان نامه، مدل مداری این لیزرها ارائه شده و با استفاده از نرم افزار hspice شبیه سازی شده که در توافق با کارهای ارئه شده توسط محققان است. تغییرات طول عمر الکترون ها و حفره ها در نواحی مختلف در این پایان نامه بررسی شده است. کاهش طول عمر حفره ها در نواحی مختلف، اثر بیشتری بر افزایش چگالی جریان آستانه دارد (به غیر از تراز اول برانگیخته و حالت پایه ی نقاط کوانتومی). همچنین این کاهش در ناحیه ی سد، موجب افزایش بازدهی کوانتومی می شود. بعلاوه افزایش ضخامت چاه کوانتومی موجب افزایش بازدهی کوانتومی حفره ها می شود. با کاهش طول عمر حامل ها در نواحی مختلف، عرض باند پاسخ مدولاسیون qd-vcsel کاهش می یابد.

یکی از کمیت های مهم نمایانگر تأثیر فرآیند بازترکیب الکترون - حفره بر شدت نور تابیده شده در ناحیه ی فعال لیزر، بهره است. ضریب بهره نوری برابر است با کسری از فوتون های تابش شده در ناحیه ی فعال به ازای واحد طول. بهره در لیزرهای چاه کوانتومی را به کمک قانون طلایی فرمی بدست می آید. با توجه به اینکه طیف بهره به شدت تحت تأثیر شکل هندسی چاه و عوامل خارجی همچون دما، فشار و اعمال میدان الکتریکی می باشد، در این تحقیق قصد داریم اثر همزمان دو یا چند پارامتر را بر بهره نوری بررسی نماییم و با استفاده از روش های بهینه سازی یک ساختار از چاه های کوانتومی دوگانه را معرفی نماییم که در آن ضریب بهره نوری بهینه باشد. نتایج نشان می دهد که ضریب بهره نوری برای چگالی حامل $5 imes 1{smallzero;,}^{18} cm^{-3}$ برای ساختار بهینه برابر با $355{smallzero;,}, cm^{-1}$ می باشد. با توجه به این که عامل حبس شدگی در چاه های کوانتومی برجسته تر از نیمرساناهای حجمی می باشد. این ساختارها به عنوان یک کاندید خوب برای دستگاه های اپتوالکترونیکی محسوب می شود. بنابراین مطالعه خواص نوری و الکترونیکی این ساختارها بسیار مهم می باشند. با توجه به این که خواص نوری نیز همانند ضریب بهره نوری تحت تأثیر شکل هندسی چاه می باشد. در این تحقیق علاوه بر ضریب بهره نوری، ضریب جذب نوری را با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات بهینه می نماییم.

در این پایان نامه نحو? تنظیم شوندگیِ فیلترینگِ بلور های فوتونی یک بعدی بررسی و توسط روش المان محدود شبیه سازی شده است. ابتدا ساختارهای بلور فوتونی با حفره های هوا در نظر گرفته شده است و تأثیر تغییرات ساختاری بر روی مشخصات فیلترینگ بحث شده است. اثر تغییر در انداز? حفره ها، فاصل? میان حفره ها و طول کاواکِ حاصل از نقص بر نحو? فیلترینگ این ساختارها بررسی و برای دو ساختار با حفره های با سطح مقطع دایروی و مربعی مقایسه شده است. ساختارهای مختلفی شامل باریک شدگی حفره ها و کوتاه شدگیِ فاصل? میان حفره ها طراحی و به منظور بهبود مشخصات فیلترینگ معرفی شده است. اثرات ناشی از چرخش حفره های مربعی و بیضی شوندگیِ حفره های دایروی نیز بررسی شده است. در ادامه، اثراتِ الکترومغناطیسیِ میله های بلور فوتونیِ دی الکتریک مورد مطالعه قرار گرفته است. لذا اثرات افزایش ضریب شکست میله ها در اثر افزایش ضریب گذردهیِ الکتریکی و ضریب نفوذ پذیریِ مغناطیسیِ میله ها به صورت جدا تحلیل شده است. در قسمت دیگری از این پایان نامه اثر کایرالیتیِ میله های بلور فوتونیِ کایرال بر نحو? فیلترینگ آن بحث شده است. در این راستا ابتدا تأثیر اجزای حقیقی و موهومیِ کایرالیتی بر مشخصات فیلترینگ بلور فوتونیِ کایرال نشان داده شده است و سپس با در نظر گرفتن مدلِ پاشند? مناسبی برای کایرالیتی، تغییر رفتار فیلترینگ این ساختار با تغییر در پارامترهای این مدل از جمله طول موج رزونانس، فاکتور میرایی و فاکتور تزویجِ مغناطو- الکتریک بحث شده است. امکان تنظیم انداز? انتقال بیشینه، پهنای باند و طول موج انتقال بیشینه توسط ساختارهای مختلف نشان داده شده است. امکانِ افزایش انداز? انتقالِ بیشینه و کاهش پهنای باند بدون تغییر در طول موج انتقال بیشینه نتیجه شده است. همچنین جابجایی طول موجِ انتقالِ بیشینه بدون تغییر قابل توجه در انداز? انتقال بیشینه و پهنای باند نشان داده شده است.

بسیاری از توابع فوتونیکی به وسیله کنترل اثر متقابل واپاشی و آثار غیر خطی در موجبر قابل پیاده سازی می باشند. مهندسی واپاشی برای آن دسته از فرآیندهای غیر خطی نظیر تبدیل طول موج و تقویت کنندگی پارامتریک که به تطابق فاز نیاز دارند، امری ضروری است. همچنین در کاربردهایی چون تولید و انتشار پالس سالیتونی، فرآیندهای پهن کردن طیف پالس، فشرده سازی و دوباره شکل دهی پالس ، کنترل دقیق واپاشی از اصول اولیه و مهم است. واپاشی ماده در سیلیکونِ پایه مقدار زیادی دارد؛ اما در موجبرهای سیلیکونی کاهش ابعاد و حبس نور بالا سبب ایجاد واپاشی موجبری می شود، به گونه ای که با تنظیم ابعاد و ساختار موجبر به طور مناسب، امکان جبران سازی واپاشی ماده و کاهش واپاشی کل وجود دارد. ساختارهای موجبری شیار دار/شکاف دار ، آزادی بیشتری در طراحی به همراه داشته اند. واپاشی کل در این ساختارها به طور چشمگیری نسبت به موجبرهای نواری کاهش یافته است، ضمن اینکه با طراحی مناسب این دسته از موجبرها می توان تا چهار طول موجِ واپاشی صفر(zdw) بدست آورد. هدف این پایان نامه، طراحی بهینه موجبرهای شیاردار/شکافدار به منظور کاهش واپاشی بوده است. در این راستا، واپاشی کل برای تعدادی از موجبرهای شکاف دار به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. همچنین، دو ساختار جدید موجبری برای کنترل و کاهش واپاشیِ دو مد پایه شبه- te و شبه- tm ، به طور همزمان ارائه شده است. با توجه به اینکه تمامی ساختارهای شکاف دارِ ارائه شده تا کنون دارای واپاشی کاهش یافته برای تنها یک مد هستند، ساختارهای جدید معرفی شده امکان انتشار همزمان دو مد و کوپلینگ غیر خطی میان آن ها را فراهم آورده است. این مسئله گام مهمی در تحقق آثار غیر خطی غنی شده می باشد که یکی از مزایای آن امکان کنترل آثار غیر خطی است. با توجه به اینکه پهنای باند موجبرهای سیلیکونی ارائه شده تاکنون، وسیع نیست و در محدوده 1µm تا 2µm قرار دارد (در این محدوده از طول موج، تلفات غیرخطی ناشی از جذب دو فوتون (tpa) و جذب حامل های آزاد (fca) و همچنین واپاشی ناشی از حامل های آزاد (fcd) ؛ قابل ملاحظه می باشند که در اغلب کاربردهای غیرخطی عواملی محدود کننده و مضر محسوب می شوند.)؛ پهنای باند بسیار وسیعِ موجبرهای ارائه شده برای هر دو مد، از دیگر مزایای آن ها می باشد. واپاشی کل کاهش یافته و پهنای باند وسیع این ساختارها، آن ها را برای کاربردهایی چون تولید ابر پیوسته و فرکانس شانه مناسب می گرداند.

در این پایان نامه اثر اپودیزاسیون بر روی موجبر نواری soi با توری ایجاد شده بر روی دیواره ها و مشخصات ذکر شده در جدول 4-1 مورد مطالعه قرار گرفت. در ابتدا عملکرد سه نوع اپودیزاسیون شامل اپودیزاسیون های کسینوسی، تانژانت هایپربولیک وبلکمن را مورد بررسی قرارداده ایم. استفاده از اپودیزاسیون های ذکر شده تأثیر مناسبی درکاهش لوب های جانبی دارد. در میان این سه اپودیزاسیون مورد مطالعه، اپودیزاسیون بلکمن عملکرد بهتری داشته و منجربه کاهش لوب های جانبی طیف بازتاب تا سطح 5/40- دسی بل شده است. استفاده از اپودیزاسیون بلکمن همچنین لوب های جانبی طیف انتقال را کاملا از بین می برد. در ادامه این فصل چهار تابع اپودیزاسیون با عناوین نمایی نوع اول، نمایی نوع دوم، چندجمله ای و توان-z مورد مطالعه قرار گرفت. کمیت های مورد بررسی در این مطالعه، fwhm ، دامنه لوب های جانبی و حداکثر بازتاب بودند. تغییر متغیر های این توابع اپودیزاسیون اثر قابل توجهی بر کمیت های ذکر شده داشته است به نحوی که می توان به منظور دست یابی به پاسخ هایی با ویژگی های فیلتری مطلوب این متغیر ها را تنظیم نمود. نتایج نشان می دهد که موجبر های اپودایز شده توسط اپودیزاسیون های چندجمله ای وتوان-z دارای طیف بازتاب بدون نوسان بوده و لوب های جانبی کاملا حذف شده اند. همچنین توابع اپودیزاسیون نمایی نوع اول، چندجمله ای و توان-z ، fwhm راکاهش می دهند حال آنکه اپودیزاسیون نمایی نوع دوم fwhm را افزایش می دهد. همچنین نشان داده شد که افزایش طول اثر قابل ملاحظه ای برافزایش حداکثر بازتاب و کاهش fwhm به زیر 1 نانومتر دارد. در میان ساختارهای بررسی شده، کمترین میزان fwhm برابر با 74/0 نانومتر بوده که برای موجبر اپودا یز شده توسط اپودیزاسیون توان-z و با طول 1300 میکرومتر حاصل شده است. همچنین بیشترین میزان fwhm برابربا 48/8 نانومتر بوده و برای موجبر اپودایز شده توسط اپودیزاسیون نمایی نوع دوم و با طول 620 میکرومتر بدست آمده است. در ادامه مقایسه ای بین طیف های بازتاب اپودیزاسیون بلکمن، چند جمله ای و توان-z انجام شد. در انتها نیز اثر تغییر پهنای موجبر و ارتفاع لایه سیلیکونی بر روی طول موج براگ موجبر اپودایز شده با اپودیزاسیون توان-z مورد بررسی قرار گرفت. در بخش انتهایی، در ابتدا فیلتر ad براساس تزویج کننده غیر هم جهتی با توری ایجاد شده بر روی دیواره های موجبر های نواری مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در این فیلتر، تنظیم طول موج درگاه کاهشی بوسیله تغییر پهنای موجبر دوم انجام شد. در ادامه یک فیلتر ad پیاده سازی شده با استفاده از موجبر های ریب soi و توری ایجاد شده بر روی موجبر ها و در فاصله بین دو موجبر پیشنهاد شد. در این فیلتر طول موج درگاه کاهشی و همچنین فاصله میان طول موج ناشی از تزویج درون موجبری موجبر ورودی وطول موج درگاه کاهشی با استفاده از تغییر ابعاد انجام شد. نوآوری های این پایان نامه به این شرح است. در بخشی از این پایان نامه بررسی اثر توابع اپودیزاسیون برروی موجبر های soi با توری براگ ایجاد شده برروی دیواره ها انجام گرفته است. اگرچه اثر اعمال بعضی از توابع اپودیزاسیون بر روی موجبرهای soi درپاره ای از تحقیقات ، مورد بررسی قرارگرفته است، با این حال، تحقیقات در این زمینه اندک می باشد. همچنین اثر توابع اپودیزاسیون تانژانت هایپربولیک و بلکمن برروی این موجبرها و مقایسه نتایج حاصل از آنها تا به حال مورد بررسی قرار نگرفته است. معرفی توابع اپودیزاسیون نمایی نوع اول، نمایی نوع دوم، چندجمله ای و توان-z و مطالعه اثر این توابع بر روی موجبر های soi مبتنی توری دستاورد دیگر این پایان نامه می باشد. همچنین بررسی اثر طول توری بر روی مشخصات فیلتری این موجبر ها از جمله حداکثر بازتاب وپهنای باند نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه این پایان نامه فیلتر های افزایشی-کاهشی (ad) براساس تزویج کننده های غیر هم جهتی مبتنی بر توری بررسی شده اند. در تحقیقات مختلف، ساختارهای متفاوتی برای فیلترهای ad با استفاده از توری بیان شده است. در این پایان نامه، با در نظر گرفتن دو ساختار معرفی شده در تحقیقات، ساختار جدیدی معرفی شده است. در این ساختار، توری براگ ایجاد شده بر روی هر دو دیواره موجبر ها وهمچنین در بین دو موجبرایجاد شده است. همچنین اثر افزایش ارتفاع توری ایجاد شده در بین موجبر ها فیلتر ad بررسی شده است.

تقویت کننده های پارامتری تار نوری (fopas) به علت تقویت سیگنال در پهنای باند وسیع، امروزه توجه بسیاری را به خود جلب نموده اند. fopa ها که بر مبنای فرآیند ترکیب چهار موجی (fwm) کار می کنند، برای کاربردهای مختلفی از جمله تقویت سیگنال، تبدیل طول موجی و بازسازی سیگنال در سیستم های مخابرات نوری مورد استفاده قرار می گیرند. در فرآیند fwm دو فوتون از پمپ با یک فوتون از سیگنال ترکیب شده و در خروجی تار، علاوه بر فوتون های پمپ، سیگنال تقویت شده به همراه یک مولفه ی فرکانسی جدید به نام آیدلر تولید می شود. در حین مراحل ساخت یک تار تغییراتی در پارامترهای آن رخ می دهد که باعث از دست رفتن شکل ایده آل تار می شود. این تغییرات منجر به افت و خیزهای پاشندگی می گردد. از آنجاییکه بهره ی fopa به طرز قابل توجهی به مشخصات پاشندگی تار بستگی دارد، هر گونه افت و خیز در پاشندگی منجر به تغییر شرط جورشدگی فاز و در نتیجه بهره می شود. با توجه به گستردگی کاربرد fopa های طراحی شده در ناحیه ی اشباع، بررسی دقیق تاثیر افت و خیزهای پاشندگی در این ناحیه حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه، طیف بهره ی fopa تک پمپ به صورت دقیق در حضور افت و خیزهای پاشندگی در دو ناحیه ی سیگنال کوچک و اشباع، با در نظر گرفتن افت تار مورد بررسی قرار می گیرد . همچنین به بررسی شرایطی برای به حداقل رساندن اثر افت و خیزهای پاشندگی بر بهره پرداخته می شود. مشاهده می گردد که شکل طیف بهره ی اشباع در حضور افت و خیزهای پاشندگی، در مقایسه با حالت ایده آل (بدون حضور افت و خیزهای پاشندگی) کاملا تغییر می کند و میزان بهره در نقاط بیشینه ی طیف به طرز قابل توجهی کاهش می یابد.

استفاده از مخابرات نوری به علت سرعت، دقت و امنیت بالای آن امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پالس سالیتون به علت خواص منحصر به فرد آن ایده آل ترین میدان اپتیکی در سیستم های مخابرات نوری است. یکی از مهمترین کاربردهای انتشار پالس سالیتونی در ریزتشدیدکننده های حلقوی در سیستم های مخابراتی dwdm است. در سیستم های مخابراتی dwdm مشخصه محدوده طیفی آزاد از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق تأثیر پارامترهای ساختاری بر مشخصات سیستمِ شامل ریزتشدیدکننده های حلقوی و فیلتر اضافه ای-نشتی بررسی و شبیه سازی شده است. شعاع ریزتشدیدکننده حلقوی، ضخامت و ارتفاع موجبرها و ریزتشدیدکننده ها و فاصله بین ریزتشدیدکننده های حلقوی و موجبرها از جمله پارامترهای ساختاریِ بررسی شده هستند. محدوده طیفی آزاد، ضریب کوپلینگ و بهره نوری نیز مشخصات خروجی حاصل شده هستند. در ادامه خواهیم دید که با تغییر شعاع ریزتشدیدکننده ها محدوده طیفی آزاد در بازه 350pm تا 720pm و با تغییر ضخامت ریزتشدیدکننده ها محدوده طیفی آزاد در بازه 586pm تا 645pm متغیر خواهند بود. بنابراین می توان در سیستم های مخابراتی dwdm با کاهش محدوده طیفی آزاد تعداد کانال های مخابراتی را افزایش داد که بهبود عملکرد سیستم را در پی خواهد داشت.

هدف این پایان نامه کوپل نور بین لایه های تخت موجبری جهت ساخت اتصالات نوری مجتمع بود.موادی که جهت پیاده سازی این ساختار مجتمع نوری مورد استفاده قرار گرفت پلیمر های آزو بودند که این موادبه علت ارزان بودن، سهولت روش ساخت،دو شکستی بودن و غیره... قابلیت ساخت انواع ادوات مدار مجتمع نوری را دارا می باشند . یکی از این ادوات توری های نوری می باشند که کاربرد گسترده ای در بحث کوپلر های نوری دارند. از میان انواع این توری ها، توری های حجمی براگ با توجه به بازدهی بالایی که دارند به عنوان کاندیدای اصلی جهت ساخت این نوع کوپلرها انتخاب گردید. ساختن این توری ها بر روی پلیمرهای آزو بر مبنای تشکیل الگوی تداخلی دو بیم همدوس لیزر با طول موج 532 نانومتر صورت می گرفت.به علت ساخت آسانتر ، ابتدا فرم افقی توری های مورب را ساختیم و به بررسی رفتار این ساختار پرداختیم که منجر به ساخت یک مولتی پلکسر مجتمع نوری گردید.بعد از آن به سه روش 1- کج کردن فیلم 2- آینه های ناهمگون3-ایجاد توری خارج از محور تقارن چیدمان به ساخت توری های مورب عمودی پرداختیم. سپس با روش های بررسی پاسخ فرکانسی، به تست ساختار های ایجاد شده پرداختیم. بعلاوه بوسیله روش های مشاهده مستقیم وmoving grating به بررسی چگونگی تغییرات مکانی ضریب شکست توری های مورب عمودی جهت درک بهتر عملکرد آن ها پرداختیم.

امروزه لیزر نشر سطحی با کاواک عمودی (vcsel) در فناوری و ارتباطات جایگاه ویژه ای پیدا کرده است و این اغلب به خاطر داشتن امتیازاتی است که اینگونه لیزرها نسبت به سایر لیزرها دارند. این لیزرها به دلیل ساختار خاص خود غالباً تک مد و دارای فاصله بین مد طولی زیاد هستند، اما در جهت عرضی دارای نشر چند مد، و اغلب برای تک مد عرضی شدن نیازمند کاستن توان می باشند. در این پایان نامه اثربرخی تغییرات آینه های گسترده براگ(dbr) بر فواصل بین مدهای عرضی و تلفات به دقت بررسی شده است و نتایج نشان می دهد که کم کردن عرض آینه dbr به زیاد شدن فواصل بین مدی و در نتیجه تک مد شدن کمک می کند و همچنین کم کردن عرض کاواک هم فواصل بین مدی را زیاد می کند اما نسبت به آینه تأثیر کمتری بر فواصل بین مدی دارد. پارامتر دیگری که بررسی شده است جنس لایه های dbr است که نتیجه به دست آمده برتری لایه های دی الکتریک و هیبرید را بر لایه های نیمه هادی معمول، از لحاظ کم کردن طول لیزر و در نتیجه تلفات ناشی از آن نشان می دهد؛ چرا که این آینه ها با ضخامت و تعداد کمتری لایه، بازتاب مورد نیاز لیزر را فراهم می کنند.

گیت های منطقی از المان های اصلی در پردازش داده هستند. سرعت عملکرد گیت های منطقی تأثیر بسزایی در عملیات پردازش داده دارد. رویکرد جدید استفاده از گیت های منطقی اپتیکی و فوتونیکی است که باعث افزایش چشمگیر سرعت و پهنای باند خواهد شد. در این پایان نامه ساختارهایی برای گیت های منطقی کریستال فوتونی غیرخطی دوبعدی با شبکه های مربعی و مثلثی پیشنهاد شده است. در تمام ساختارها موجی با قطبش tm به ساختار اعمال می شود. در قسمت اول، ساختارهایی برای گیت های منطقی تمام نوری xor، xnor، nand و not پیشنهاد شده است که از یک موجبر tشکل و یک موجبر خمیده تشکیل شده و در موجبر خمیده سه میله غیرخطی استفاده شده است مزیت برجسته این ساختارها علاوه بر کوچک بودن ابعاد، تفاوت سطح خاموش و روشن در حد است. در قسمت دیگر پایان نامه دو گیت منطقی xor و and به طور همزمان در یک ساختار با استفاده از شبکه های مربعی و مثلثی پیشنهاد شده است.در این ساختارها از میله های غیرخطی جاسازی شده در هوا استفاده شده است و سوئیچینگ ساختار توسط یک میکرو تشدیدگر حلقوی انجام می شود. در ساختارهای این بخش توان اعمالی نسبت به ساختارهای مشابه پایین تر و اختلاف سطح خاموش و روشن بالاتر بدست آمده است. همچنین ساختار با شبکه مربعی در مقایسه با ساختار با شبکه مثلثی دارای توان مصرفی پایین تر و اختلاف سطح خاموش و روشن بالاتر است. تمام ساختارها با روش های عددی تفاضل محدود در حوزه زمان و بسط موج تخت شبیه سازی شده است.

در این پایان نامه هدف بررسی پاسخ عبور فیلترهای میکرو کاواک موجبری شکاف باند فوتونی است. این فیلتر ها با حذف یک یا چند حفره از حفره هایی که بر روی یک تیغه موجبر نیمه هادی به صورت مرتب با فاصله های یکسان از هم ایجاد شده اند (تشکیل یک بلور فوتونی یک بعدی را داده اند)، ساخته می شوند. در ابتدای مطالب این پایان نامه بلور های فوتونی و ویزگی های نوری انها مورد بررسی قرار گرفته و سپس فیلتر های مورد نظر که خود نوع خاصی از این بلور ها هستند مورد مطالعه قرار می گیرد. مهم ترین بررسی در یک فیلتر پاسخ عبور فیلتر است. برای تحلیل و بدست اوردن پاسخ فیلتری این فیلتر ها، روش عددی به دلیل دارا بودن ویژگی های مطلوب برای کاربرد در تحلیل ساختار های ارائه شده در این پروژه انتخاب fdtd شده و به تفصیل به صورت الگوریتم وار مطرح شده و معادلات عددی مربوط به آن به دست می آید. سپس مسائل مربوط به مرزهای جاذب و پایداری الگوریتم مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت ساختارهای مختلف فیلترهای میکرو کاواک موجبری شکاف باند فوتونی مورد بررسی قرار گرفته و به دو بعدی این ساختارها را به صورت عددی تحلیل می کنیم، fdtd کمک روش عددی از مقایسه نتایج به دست آمده مشاهده می شود که می توان ویژگی های فیلترهای میکروکاواک موجبری شکاف باند فوتونی را با تغییر ابعاد به خوبی بهبود بخشید . از جمله تغییرات مهمی که می توان در ساختار این فیلترها به وجود آورد، تغییرات تدریجی ابعاد این فیلترهاست. در این پروژه با ایجاد تغییرات تدریجی در شعاع حفره های مجاور به پاسخ فیلتری مناسب تر و دارای پهنای باند وسیع تر و نوک عبور صاف تری دست می یابیم .همچنین با افزایش شعاع حفره ها پهنای باند فیلتر افزایش می یابد.فیلتر های میکرو کاواک موجبری با چنین پاسخی برای کاربرد در سیستمهای wdm بسیار مطلوب می باشد.

در این رساله توانستیم با حل معادلات حاکم بر توری های براگ به روش سری فوریه و با استفاده از تکرار گوس سایدل انتشار پالس را بطور کامل و همراه تمام آثار غیر خطی را بررسی کنیم. تا بحال این معادلات حل نشده بود و فقط بعضی جواب های سالیتونی آن با فرضیات ساده سازی ارائه شده بود. از جمله نکات موجود در این معادلات اینست که را نمی توانستیم فقط از روش سری فوریه برای حل این معادلات استفاده کرد زیرا این روش برای حل معادلات با شرایط اولیه مفید بوده در صورتی که معادلات ما از نوع شرایط مرزی استطی حل این معادلات نشان دادیم که توری های براگ دارای پاشیدگی خیلی زیادی بوده و پالسی که در فیبر معمولی در طول 50 کیلومتر پهن می شود در این وسیله ها با طول چند میلیمتر به همان اندازه پهن می شود. همچنین نشان دادیم که وجود پاشیدگی مرتبه اول باعث جابجایی زمانی در قله پالس ورودی شده و با توجه به به علامت آن به سمت چپ و راست شیفت می یابد. در نهایت نشان دادیم که در دامنه های کم اثرات غیرخطی قابل چشم پوشی بوده و تاثیری در حالت فیلتری توری ها ندارد ولی با افزایش دامنه سالیتون ورودی دیده می شود که فرکانس براگ به علت اثر کر جابجا شده و فرکانس مرکزی پالس دیگر در باند ممنوعه قرار نمی گیرد و در نهایت پالس از فیبر عبور کرده و اثر کلیدزنی در توری های براگ ایجاد می شود که این اثر نیز با افزایش دامنه افزایش می یابد.