خواص اپتیکی و الکترونیکی بلورهای مایع در سال های اخیر توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است. به علت خواص دوگانه ی بلورهای مایع می توان پدیده های جالبی را در بلورهای مایع مشاهده و ایجاد نمود. یکی از این پدیده ها، پدیده ی مارانگونی است که در آن جرم به علت گرادیان کشش سطحی جابه جا می شود. برای ایجاد گرادیان کشش سطحی از گرادیان دما که توسط لیزری با پروفایل گاوسی ایجاد می شود، استفاده نموده ایم. در نتیجه ی ایجاد گرادیان کشش سطحی، ماده جابه جا شده و جریان در محیط ایجاد می شود. در اینجا با بلورهای مایع کار می کنیم که اعمال نیرو به محیط سبب بازچرخش محور هادی آن ها می شود که مقدار این بازچرخش توسط معادله ی تعادل گشتاوری به دست می آید. بلور مایع نماتیک مورد نظر ما به صورت هموتروپ چیده شده است یعنی مولکول های میله ای شکل بلور مایع عمود برسطح شیشه قرار دارند. سطح بالای سلول مورد نظر باز بوده و در تماس با هوا می باشد. با نوشتن معادله ی گرما در محیط ناهمسانگرد و حل آن تابع تغییرات دما به دست می آید. سپس با حل معادله ی نویر-استوکس جریان حاصل از تغییرات دما محاسبه می شود. در این حالت اگر یک میدان مغناطیسی به محیط اعمال شود مشاهده می شود که آستانه ی فردریکز کاهش یافته و با اعمال یک میدان نه چندان قوی در مقایسه با حالت عادی مولکول ها شروع به بازچرخش می نمایند. میزان بازچرخش در محیط در حدود یک درجه است که می تواند شیفت فاز قابل توجهی در نور عبوری ایجاد نماید.

بلور مایع ماده ای است از جنس مواد آلی که در یک بازه دمایی معین خواص مشترکی بین فاز جامد و فاز مایع را دارد. مولکول های آن معمولا در یک راستا طویل تر می باشند که راستای محور بزرگتر توده مولکول ها را بردار یکه هادی یا دایرکتور می نامند که محور اپتیکی نیز شناخته می شود. این نوع ساختار مولکولی سبب ناهمسانگردی کمیت های فیزیکی از جمله ضریب شکست نور، ضریب رسانش گرمایی و ضریب جذب گرما می شود. ناهمسانگردی ضریب شکست (دوشکستی) باعث ایجاد شیفت فاز نور لیزر عبوری از داخل بلور مایع می شود که درتحقیقات اپتیکی بسیار مورد توجه است. عوامل همچون اعمال میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و نیروی هیدرودینامیکی خارجی باعث بازچرخش مولکول های بلور مایع شود. نیروی هیدرودینامیکی می تواند در اثر نیروی مکانیکی خارجی یا انبساط حجمی ناشی از گرم شدن ماده باشدکه ما در این پایان نامه مورد دوم را به صورت تئوری بررسی خواهیم کرد. با در نظر گرفتن بلور مایع با ضخامت صد میکرومتر که در داخل یک سلول شیشه ای افقی به صورت پلانر یا تخت قرار دارد، نور لیزر با پروفایل تخت را به صورت موازی با صفحات سلول به داخل آن تابش می دهیم تا با جذب گرما بلور مایع منبسط شده و با توجه به نیروی چسبندگی بین مولکولی و چسبندگی سطحی با دیواره ها، ماده شارش یابد که بازچرخش مولکولها را در پی خواهد داشت.

در بلور های مایع نماتیک، اثرات گرمایی به دلیل وابستگی پارامتر های فیزیکیشان به دما، مانند انرژی آزاد فرانک، ضریب جذب نور، پارامتر نظم و ضریب شکست، بسیار مهم هستند. پدیده¬های مختلفی برای ایجاد بازچرخش مولکولی در بلورهای مایع وجود دارد که منجر به بازچرخش مولکولی و در نتیجه تغییر جهت بردار هادی می¬شوند که از آنها می¬توان به پدیده ترمومکانیکی و انبساط حجمی اشاره کرد. در این پایان¬نامه اثرات ترمومکانیکی و انبساط حجمی حاصل از تابش نور لیزر به یک سلول حاوی بلور مایع نماتیک پلانر و به تبع آن بازچرخش بردار هادی مورد بررسی قرار می گیرد. انبساط حجمی را می توان به روش¬های مختلف ایجاد کرد که روش مد نظر ما ایجاد گرادیان دمایی در یک راستا است که در نهایت انتقال جرم را به دنبال خواهد داشت و این انتقال جرم می تواند باعث بازچرخش مولکول ها شود.

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.