در این پایان نامه، پدیده فرساب لیزری مورد مطالعه تجربی قرارگرفته است. فرساب نمونه هدف های متفاوتی از جنس فلز و پلیمر، تحت شرایط متعارفی در شدت ها و تعداد تپ های گوناگون باریکه لیزر مورد بررسی قرار گرفتند. عمق و قطر حفره کنده شده به کمک یک میکروسکوپ نوری اندازه گیری شد و نتایج بدست آمده مورد تحلیل قرارگرفت. مقادیر تجربی برای جرم کنده شده و رفتار عمق موضع فرسائیده در نمونه های پلکسی گلس و لاستیک سیلیکون با افزایش تعداد تپ ها روندی افزایشی از خود نشان می دهد. این رشد در آلومینیم کاهش می یابد. نرخ جرم کنده شده با افزایش شارش باریکه لیزر در هرنمونه افزایش می یابد. برای پلیمر ها نرخ فرساب برحسب شاریدگی لیزر با مدل فتوشیمیایی و گرما-نوری طبق رابطه سازگار است. برای فلز مدل صرفاً گرما-مکانیکی فرآیند کندگی را توصیف می کند. در این حالت، نرخ کندگی با افزایش تعداد تپ های لیزر روندی کاهشی به صورت تابعی نمایی و نزولی را دنبال می کند.

در این پژوهش به منظور شناخت برخی ویژگی های پلاسمای حاصل از برخورد پرتو لیزر با ورقه نازک آلومینیوم و به دست آوردن کمیت های سرعت جبهه موج و دمای پلاسما یک رشته اندازه گیری هایی انجام شد. یافته های این تحقیق چگونگی پیشروی موج یون- صوت حاصل از پلاسمای تشکیل شده در محیط را نشان می دهد. هر چه زمان بیشتری از تشکیل پلاسما می گذرد و پلاسما بیشتر در محیط منتشر می شود سرعت انتشار آن کاهش یافته تا به مقدار تقریباً ثابتی می رسد. پس از ثبت نتایج حاصل از آزمایش برای پلاسمای سطح جلویی و پشتی در می یابیم که به ازای انرژی ثابت رفتار پلاسمای حاصل از هر دو سمت هدف، با گذشت زمان یکسان است، یعنی با افزایش فاصله جبهه موج نسبت به ورقه آلومینیوم، در هر دو مورد سرعت و دما کاهش می یابند. اما اگر رفتار پلاسمای سطح جلویی وپشتی را در یک زمان معین مقایسه کنیم، مشخص می شود، سرعت و دمای پلاسمای سطح جلویی بیشتر از سرعت ودمای پلاسمای سطح پشتی خواهد بود. آزمایش ها در انرژی های متفاوتی تکرار شد. نتایج نشان می دهند، با کاهش انرژی لیزر پرتو برهمکنش امکان تشکیل پلاسما از سطح پشتی هدف کمتر می شود. در بازه زمانی 10 تا 100 نانو ثانیه هنگامی که انرژی پرتو بر همکنش 192 میلی ژول باشد، مقدار سرعت برای سطح جلویی از به و برای سطح پشتی از به می رسد. همانطور که مشاهده می شود سرعت انتشار پلاسمای سطح جلویی بیشتر از سرعت انتشار پلاسمای سطح پشتی است. بیشترین دمای محاسبه شده برای سطح جلویی 9/23 الکترون ولت و برای سطح پشتی 96/7 الکترون ولت است پس از گذشت 90 نانو ثانیه دما در سطح جلویی ورقه آلومینیومی به 28/3 الکترون و برای سطح پشتی به 153/0 الکترون ولت می رسد. در انرژی 192 میلی ژول تقریباً پس از 4 یا 5 ضربه پلاسمای سطح پشتی ظاهر می شود، در حالی که برای پرتو بر همکنش با انرژی mj 130 گاهی پس از 13 ضربه هنوز پلاسمای سطح پشتی مشاهده نمی شود. با بررسی داده های تجربی در انرژی های مختلف، هم سرعت موج بر اساس تابع توانی بر حسب دمای ذرات در جبهه ی موج و هم شعاع انتشار موج بر اساس تابع توانی بر حسب زمان برازش شده و پارامترهای مربوطه به دست آمده اند.

در این رساله پراکندگی القایی بریلوئن با استفاده از یک و دو سلول sbsبرای تقویت کننده تک و دو عبوری با محیط فعال حالت جامدnd:yag مورد بررسی و تحلیل تجربی و نظری قرار گرفته است. اثر تعداد مد های طولی در فرایند sbs و تعیین تعداد مد های طولی برای داشتن بهینه انرژی بازتابی و جبران اثرات غیر خطی در شکل فضایی پالس لیزر و همچنین پالایش طیفی پالس استوکس و بررسی علل آن از جمله اهداف مورد نظر می باشد که برای اولین بار مد نظر قرار گرفته است.بدین منظور یک نوسانگر تک جهتی حلقوی در مد عرضی tem00با قابلیت تولید یک تا چند مد طولی بکار گرفته شد.ساختار مدی تشدیدگر به دو روش تبدیل فوریه سریع(fft)و نقش تداخلی ناشی از یک اتالن فابری_پرو،مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفت. میدان لیزری با شدت های مختلف اعمال و شدت میدان استوکس بازگشتی برای تمامی حالات مدی در چیدمان تک و دو سلول sbs ارزیابی و نتایج با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج نشان می دهدساختار دو سلولی موجب پالایش مدی پالس استوکس گردیده و کیفیتفضاییاستوکس بسیار نزدیک به باریکه لیزر اولیه است، حذف ابیراهی هاناشی از قطعات اپتیکی کاملاً مشهود و از مزیت های بدست آمده می باشد. وجود سلول تقویت کننده موجب کاهش شدت پالس دمش ومانعی برای تشکیل مد های صوتی ثانویه می باشد که منجر به پالایش مدی در پالس استوکس می گردد. صحت نتایج بدست آمده با حل معادلات حاکم بر sbsدو سلولی همراه با شرایط مرزی و معادلات نرخ برای شدت و تفاوت انبوهی در تقویت کننده لیزری، به صورت عددی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که آینه مزدوج فازی نسبت به آینه معمولی تمام بازتابان، رفتار طیفی کاملاً متفاوتی از خود نشان می دهد که منجر به پالایش طیفی موج پراکنده می گردد که با نتایج تجربی تطابق خوبی دارد. مطالعه مختصری بر روی شفافیت القای الکترومغناطیسی به عنوان تکنیکی برای حذف اثر محیط در انتشار باریکه الکترومغناطیسی و به عنوان فرایندی که در کاربرد های sbsدر نیمه رسانا ها مورد توجه قرار گرفته و منجر به ایجاد رفتار های دو پایایی نوری نیز می گردد، انجام گرفت. نتایج اثر واهلش اسپینی بر رفتاردوپایایی از طریق همدوسی غیر تابشی بین ترازهای حفره سنگین و حفره سبک در نیمه رسانا با تنظیم میدان اتصالی و کاوش مورد مطالعه قرار گرفت و نشان داده شد، نرخ واهلش اسپینی باعث افزایش آستانه دو پایایی و چند پایایی نوری شده است. همچنین اثر فاز در یک موجبر چاه کوانتومی با ساختار چهار ترازی بر روی دو پایایی اپتیکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میدان لیزری اتصالی منجر به کاهش شدت آستانه ob شده و فاز نسبی بین میدان های بکار رفته می تواند جذب را فرونشاند و اثر شدیدی بر غیرخطی بودن ماده داشته باشد.