رفتار نوسانی لیزرهای کلاس a و b در حالت آزاد (بدون سیگنال ورودی) به طور نظری مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تعمیم عملکرد این لیزرها از حالت تک مد به حالت سه مد است. بنابراین، معادلات ماکسول-بلوخ را از حالت نوسان تک مد به حالت نوسان هم زمان سه مد طولی )شامل مد مرکزی و مدهای جانبی راست و چپ) تعمیم داده ایم. سپس رابطه بین فازها و شیفت فرکانسی این مدها را در شرایط قفل شدگی هر سه مد بررسی کرده ایم. رفتار میدان الکتریکی کاواک و وارونی جمعیت اتم ها نیز در شرایط شیفت متقارن (مخالف) مدهای جانبی مورد حل و بحث قرار گرفته است. در نهایت نشان می دهیم بهره ی تقویت هر سه مد به همراه بهره ی تقویت گسیل خودبه خود قانون بقای انرژی را ارضا می کنند.

موج مزدوج فاز دارای کاربردهای زیادی در تمام نگاری در زمان واقعی، آینه های مزدوج فاز، تولید چشمه های همدوس در ناحیه ی فروسرخ و فرابنفش و اصلاح ابیراهی در فیبرهای نوری و تقویت کننده ها می باشد. یکی از روش های کاربردی و مهم برای تولید موج مزدوج فاز، روش اختلاط چهار موجی تبهگن (dfwm) است. در این پایان نامه با به کارگیری روش اختلاط چهار موجی تبهگن از دو ماده از دو دسته ی متفاوت برای تولید نور مزدوج فاز استفاده شده است که در فصل اول این دو دسته معرفی شده اند. دسته ی اول رنگینه های آزو و گروه دوم نانوذرات هستند. از این دو گروه به ترتیب، رنگینه ی اسید بنفش 7 و نانوذرات نقره انتخاب شده و سپس رفتار غیر خطی هر کدام بررسی شده است. پارامترهایی از قبیل ضریب جذب خطی ، ضریب جذب غیر خطی و ضریب شکست غیر خطی برای این دو ماده از روش جاروب-z اندازه گیری شده است. این اندازه گیری در غلظت های مختلف ماده با استفاده از دو لیزر هلیوم-نئون و نئودیوم-یگ با شدت های مختلف انجام شده است. علاوه بر این، نقش پراش میدان دور برای اسید بنفش 7 مشاهده و محاسبه شده است. در فصل دوم محاسبات تئوری برای اندازه گیری پارامترهای غیر خطی نمونه ها آمده است. اصول کار، کاربردها و تئوری اختلاط چهار موجی تبهگن در فصل سوم بیان شده است. نتایج تجربی حاصل از روش جاروب لبه، جاروب-z و نقش پراش میدان دور در فصل چهارم قابل مشاهده است. در این فصل عبوردهی زمانی نمونه ها و بازتابندگی نور مزدوج فاز تولید شده به روش اختلاط چهار موجی تبهگن، نسبت به شدت پرتوهای پمپ و پرتوی سیگنال بررسی شده است. با تغییر شدت این پرتوها بازتابندگی بیشینه برای اسید بنفش 7 برابر %054/0 و برای نانوذرات نقره برابر %0726/0 بدست آمده است.

پایداری یک مسأله ی پیچیده و اجتناب ناپذیر در انواع لیزرهای مختلف تک مدی و چند مدی است. در اینجا ساده-ترین حالت پایداری مربوط به لیزرهای کلاس با یک مولفه ی نوسانی میدان الکتریکی کاواک مورد بررسی قرار گرفته است. این سادگی از پاسخ سریع دو مولفه ی نوسانی دیگر لیزر، یعنی وارونی جمعیت اتم ها و گشتاور دو قطبی اتم ها ناشی می شود. نوسان مدهای کاواک را به سه مد طولی با شش درجه ی آزادی نوسانی محدود کرده ایم. با استفاده از نظریه ی پایداری، شرط نوسان هم زمان هر سه مد کاواک بر حسب آهنگ پمپاژ لیزر را تعیین کرده ایم. در نهایت نشان می دهیم که نتایج به دست آمده قانون بقای انرژی را ارضا می کنند.

رفتار لیزرهای کلاس c در حالت نوسان همزمان سه مد بررسی شده است.ساختار کلی این لیزرها به وسیله سه متغیر جفت شده میدان الکتریکی کاواک،وارونی جمعیت اتمی و گشتاور دوقطبی اتمها توصیف می شود.این متغیرها توسط معادلات ماکسول-بلوخ با یکدیگر مرتبط می باشند.با حل این معادلات، بهره تقویت مدهای مرکزی و جانبی به منظور تعیین سهم هر یک از مدها در ایجاد پالس های تولید شده در فرایند قفل شدگی مدها معلوم می شود.نتایج نشان می دهد که توان تپ ها با افزایش اهنگ پمپاژ لیزر و کاهش اهنگ اتلاف متوسط مدهای جانبی کاواک زیاد می شود.فاز و دامنه همه مولفه های میدان الکتریکی کاواک محاسبه شده و سازگاری آن ها با قانون بقای انرزی اثبات شده است.

در این جا نظریه تقویت خطی و غیرخطی نور توسط لیزرهای کلاس a و b در حالت نوسانی چند مد مورد بررسی قرار گرفته است. پدیده ترکیب چار موج (fwm) میان مد مرکزی کاواک و سیگنال ورودی تقویت شده، دنباله ای از مولفه های جانبی در میدان الکتریکی کاواک و در فواصل مساوی فرکانسی ایجاد می کند. تولید پالس های کوتاه به وسیله ی فاز مولفه های جانبی نشان داده شده است. در روش خطی، لیزرتقویت کننده ی سه مد شبیه به لیزر بدون تقویت کننده عمل می کند به گونه ای که نوسان های دو مد مجاور راست و چپ با سیگنال تقویت کننده ی ورودی و تصویر مولفه های جانبی جای گزین شده اند. در روش غیر خطی، ابتدا بیش از دو مولفه ی جانبی به مولفه های میدان الکتریکی کاواک اضافه و سپس مد مرکزی کاواک از سیگنال ورودی دور شده است. در همان زمان، با افزایش شدت سیگنال ورودی، تعداد فوتون های مد مرکزی به صفر کاهش می یابد. در این لحظه پدیده ی قفل شدگی رخ می دهد و به طور هم زمان همه ی مولفه های جانبی و مد مرکزی کاواک روی سیگنال تزریق شده پرش می یابند. سرانجام رابطه ی بقای انرژی میان انرژی ورود به لیزر توسط پمپاژ و سیگنال تزریق شده که بین مد مرکزی کاواک و مولفه های جانبی توزیع شده است، و تابش گسیل خودبخود، به دست آمده است.

در این پایان نامه تقویت کننده های لیزری کلاس c در حالت نوسان هم زمان چند مد طولی مورد مطالعه قرار گرفته است. مولفه های میدان الکتریکی،وارونی جمعیت و ممان دوقطبی را با استفاده از معادلات ماکسول بلوخ تا تقریب مرتبه ی دوم محاسبه می کنیم. به دلیل فرایند ترکیب چار موج بین سیگنال ورودی و مد مرکزی کاواک طیفی از میدان های حقیقی و مجازی در دو سمت مد مرکزی کاواک ایجاد می شود. هدف ما در این پایان نامه محاسبه ی شدت این میدان ها،بررسی شرایط قفل شدگی آن ها و تعیین مشخصات پالس های ایجاد شده توسط آن ها می باشد. نتایج قانون بقای انرژی را ارضا می کند

در این پایان نامه رفتار لیزرهای کلاس b در حال نوسان همزمان سه مد طولی مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات ماکسول- بلوخ را از حالت یک مد به سه مد تعمیم می دهیم و سپس با حل آن بهره ی تقویت مدهای جانبی و مد مرکزی همراه با تابش گسیل خود بخود را محاسبه می کنیم. حالت پایدار لیزر وقتی ارضا می شود که نعداد فوتون های نوسانی دو مد جانبی مثبت و مد مرکزی منفی باشد و حالت ناپایدار وقتی است که هر سه منفی باشد. در پایان نشان می دهیم جواب های به-دست آمده قانون بقای را اثبات می کند.

اکسیدروی نیمرسانایی با گاف انرژی مستقیم و پهن در حدود37/3 الکترون ولت می باشد که شفافیت قابل توجهی در ناحیه مرئیبا قابلیت تابش در نواحی نزدیک به فرابنفش راداراست. ساختار شبکه بلوری اکسیدروی،ورتزیت است و به همین علت دارای خواص الکترومکانیکی منحصر به فردی می باشد که ویژگی اصلی ساخت حسگر ها و مبدلهای پیزوالکتریک است. همچنین به دلیل غیر سمی بودن و سازگاری با بافت های زیستی امکان استفاده در تجهیزات پزشکی را نیز دارا است. سه دسته از مزیت هایی که در بالا ذکر شد باعث تبدیل شدن اکسیدروی به یک ماده کلیدی در تکنولوژی شده است. در چند سال اخیر توجه زیادی به نانوساختارهای اکسیدروی شده است، این ذرات قابلیت کاربرد در نانولیزر ها در دمای اتاق ، تبدیل به نیمرسانای نوع مثبت یا p و فرومغناطیسی در دمای اتاق برای استفاده در دستگاه هایی مانند دیود های نوری را دارا می باشند. آلایش اکسیدروی با عناصر دیگر، خواص جدیدی در ماده ایجاد می کند. لیتیم ، یکی از مهم ترین موادی می باشد که می تواند در ساختار اکسیدروی به عنوان ناخالصی استفاده گردد . در این پژوهش سعی بر آن شده با افزودن لیتیم به اکسیدروی ، خواص اپتیکی را بهبود بخشیده و با تغییر گاف انرژی خواص الکتریکی را تغییر داد. روش های متنوعی برای سنتز اکسیدروی وجود داشته که از میان آن ها روش سل –ژل، ساده،ارزانوکارآمدمی باشد. روشسل-ژلبرایتهیهلایهنازک،نانوپودر،ایروژل،سرامیکمتراکموغیرهمی توانداستفاده شود. در این بررسی، سنتز و مشخصه یابی لایه نازک اکسیدروی با ناخالصی لیتیم، صورت گرفته است که با توجه به نتایج بدست آمده از این ماده می توان آن را در وسایل پیزوالکتریکو فیلترهای نوری استفاده نمود.

نحوه ی شکل گیری تپ در لیزرهای کلاس a با نوسان همزمان پنج مد طولی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از معادلات ماکسول بلوخ برای میدان الکتریکی و وارونی جمعیت اتم ها در درون کاواک لیزر استفاده کردیم، و آنرا از حالت نوسان تک مد و سه طولی به نوسان همزمان پنج مد طولی تعمیم دادیم. سپس از معادلات میدان الکتریکی و وارونی جمعیت اتم ها که بطور پیچیده ای با یکدیگر جفت شده بودند، شدت میدان الکتریکی تک تک مد ها را نسبت به مد مرکزی بدست آوردیم. همچنین برایند شدت ها را محاسبه و کوتاه شدن پهنای تپ ها را از طریق افزایش دادن تعداد مد ها ی نوسان کننده ی کاواک نشان داده ایم. در نهایت نشان می دهیم بهره ی تقویت مد ها و گسیل خود به خود، قانون بقاء انرژی را برقرار می سازد.

تاکنون شار نوفه¬های لیزر با چشم پوشی از نیروی لانژوین کاواک و تنها با در نظر گرفتن دو نیروی لانژوین وارونی جمعیت و گشتاور دوقطبی اتم¬ها در معادلات حرکت ماکسول-بلوخ اپتیکی محاسبه شده است. در سال 2012 دکتر جهان پناه و خانم شوندی برای اولین بار نشان دادند که نیروی لانژوین کاواک نه تنها در مقابل دو نیروی لانژوین دیگر ناچیز نیست بلکه یک نمایه ی شار نوفه تک پیک لورنتسی در لیزرهای کلاس a و یک نمایه ی دو پیک متقارن در لیزرهای کلاس b ایجاد می کند که در توافق کامل با نتایج تجربی بود. هدف ما در این پایان نامه مقایسه ی مرتبه بزرگی نوفه ی ایجاد شده توسط نیروی لانژوین کاواک با نوفه های تولید شده توسط نیروهای لانژوین وارونی جمعیت و گشتاور دو قطبی اتم¬ها در لیزرهای کلاس b است. در حقیقت، این موضوع نشان می¬دهد که اصل برهم¬نهی برقرار است. همچنین، نشان می¬دهیم نمودار مربوط به این حالت لورنتسی نیست بلکه پروفایلی متقارن با 2 پیک در فرکانس تشدید کاواک دارد، که کاملاً با نتایج تجربی پروفایل بهره¬ی هتروداین لیزرهای تقویت کننده¬ی کلاس b هم¬خوانی دارد. کلید واژه: لیزرهای کلاس a و b، معادلات ماکسول بلوخ اپتیکی، نوفه، بهره

در این پایان نامه رفتار لیزرهای کلاس b در حالت نوسان هم زمان پنج مد طولی مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات حرکت ماکسول-بلوخ را از حالت سه مد به حالت پنج مد تعمیم می دهیم که بدین ترتیب بهره ی تقویت مدهای جانبی به صورت تقریبی و مد مرکزی و هم چنین تابش گسیل خودبه خود را به صورت دقیق به دست می آید. سپس از نظریه ی قفل شدگی مدها برای مشخص کردن رفتار زمانی تپ های لیزر استفاده می کنیم. به این ترتیب تأثیر فاصله ی فرکانسی مدهای متوالی و آهنگ پمپاژ لیزر روی زمان های تکرار و دوام پالس های لیزر موردبررسی قرار می گیرد. در پایان نشان می دهیم با توجه به مقدار تقریبی بهره ی تقویت مدهای کناری، قانون بقای انرژی با تقریب خوبی ارضا می شود.

در این پژوهش از دندان های آسیای بزرگ سالم، عاری از پوسیدگی و یا مواد پرکردنی استفاده نمودیم. همچنین نمونه های دندانی را به منظور جلوگیری از خشک شدن تا آخرین مراحل آزمایش در آب نگهداری نمودیم. تعدادی از نمونه ها را برش دادیم تا روی عاج پرتودهی انجام دهیم و سپس همه ی نمونه ها را در آکریل قرار دادیم؛ در پرتودهی با لیزر آرگون فلوراید آهنگ تکرار را ثابت گرفتیم و مقادیر انرژی و تعداد پالس را تغییر دادیم. پس از پرتودهی سطح و عمق کندگی ایجاد شده را به ترتیب برحسب ?m^2 و ?m اندازه گیری نمودیم. با افزایش تعداد پالس عمق کندگی حفره های مینا و عاج افزایش یافت. همچنین انتظار داشتیم که چون چیدمان آزمایش و پرتو ثابت اند سطح حفره ها ثابت بماند اما به علت گاوسی بودن پروفایل لیزر، در ابعاد سطوح بدست آمده افزایش مشاهده شد. در پرتودهی با لیزر er,cr:ysgg آهنگ تکرار ثابت بوده و فقط توان را تغییر دادیم. با افزایش توان، عمق کندگی افزایش یافته است. همچنین برای تمام مقادیر توان عمق کندگی در عاج بیشتر از مینا بوده است. در هریک از لیزرها روند کلی نمودارها برای مینا و عاج مشابه بوده اند. از طرفی باتوجه به ثابت بودن پرتو انتظار داشتیم سطح ثابت بماند و در نتیجه با افزایش توان شار نیز افزایش یابد مگراینکه خطای لرزش دست آزمایشگر این روند را برهم زده باشد.

این پژوهش اثر دو لیزر xecl(308nm) و er:yag(2.94?m) را بر روی بافت های سخت مینا و عاج دندان با یکدیگر مقایسه می کند.در این تحقیق، تعداد 20 نمونه دندان مولر (عقل و آسیاب) انسان تهیه شده و پس از طی مراحل ضد عفونی سازی و تثبیت مورد پرتودهی با دو لیزر مذکور قرار گرفت.از تعداد 10 دندان به عنوان نمونه های مینا و از 10 دندان دیگر پس از حذف بافت مینا از روی تاج، به عنوان نمونه های عاج استفاده شد. تاج هر دندان به صورت یک مکعب در نظر گرفته و از هر وجه جانبی آن برای پرتودهی با یک نوع لیزر بهره برداری شد. در اصل هدف این تحقیق، محاسبه ی مقادیر عمق کندگی ایجاد شده توسط پرتوی لیزر در دو بافت عاج و مینای دندان، در شرایط متفاوت و با فاکتورهای مختلف از هر دو لیزر بود. برای پرتودهی با لیزر اگزایمر زنون کلراید فرکانس ثابت 2 هرتزانتخاب شد. همچنین سه مقدار متفاوت انرژی (50، 70 و 90 میلی ژول) با چگالی های انرژی متفاوت به عنوان فاکتور متغیر تعریف شد که در هر یک از انرژی های مذکور، 6 گام پالسی متفاوت منظور شده و با این روند تابش دهی، 18 حفره برای نمونه های عاج و 18 حفره برای نمونه های مینا به دست آمد. برای کار با لیزر اربیوم – یاگ، تعداد 100 پالس به عنوان فاکتور ثابت منظور شد و پرتودهی در دو فرکانس متفاوت 10 و 15 هرتز صورت گرفت. انرژی و توان در هر فرکانس به عنوان فاکتور متغیر تعریف شد و در مجموع 11 حفره برای بافت مینا و 11 حفره برای بافت عاج بدست آمد. از حفره های مذکور به روش اپتیکی و نرم افزاری، تصاویری تهیه شدند که به کمک پردازش آنها در نرم افزار متلب، مقادیر عمق کندگی و سطح موثر کندگی محاسبه شدند. سپس داده های بدست آمده از طریق رسم نمودار تحلیل شدند که نتایج حاصل از این تحلیل ها به صورت خلاصه به شرح زیر می باشد: افزایش عمق کندگی با افزایش تعداد پالس در هر دو بافت برای لیزر زنون کلراید افزایش عمق کندگی با افزایش انرژی در هر دو لیزر و برای هر دو بافت تغییرات افزایشی بسیار ناچیز در سطح موثر کندگی در هر دو بافت مینا و عاج (ثبات تقریبی سطح) بیشتر بودن مقادیر منسوب به عمق کندگی و سطح موثر کندگی و بافت عاج نسبت به بافت مینا در هر دو لیزر بیشتر بودن مقادیر عمق کندگی و سطح موثر کندگی در هر دو بافت عاج و مینا برای لیزر اربیوم – یاگ نسبت به لیزر زنون-کلراید

دوپایداری اپتیکی از اثرات جالب و پر کاربرد اپتیک غیر خطی است. در این پژوهش ابتدا انواع دوپایداری اپتیکی معرفی و سپس معادلات حاکم بر آنها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تجربی دوپایداری اپتیکی با استفاده از اختلاط دو باریک? لیزری در یک لای? نازک از ماد? پلیمری pmma (به ضخامت 2?m، لایه نشانی شده با رنگینه) ارائه شده است. pmma به علت رنگ شفافش یک پلیمر بسیار عالی برای استفاده در ابزارهای نوری می باشد. این ماده در صورت دوپ شدن با انواع رنگینه ها پاسخ های غیرخطی مرتب? دوم و سوم از خود به نمایش می?گذارد. از کاربردهای مواد غیرخطی مرتب? سوم ابزارهای دوپایدار است که نتیجه ای از ضریب شکست وابسته به شدت است. معمولا رفتار دوپایدار اپتیکی با جایگذاری ماد? غیرخطی در داخل یک تداخل سنج فابری پرو مشاهده می?شود. اما در این آزمایش پدید? دوپایداری اپتیکی بدون استفاده از هر گونه مشدد اپتیکی مشاهده شده است. فیدبک مورد نیاز توسط توری ایجاد شده در پلیمر نورشکست pmma فراهم می?شود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

رفتار یک لیزر تک فرکانس کلاس ‏‎c‎‏ در حضور یک سیگنال ورودی به طور نظری و با جزئیات مفصل بررسی شده است.هدف اصلی گسترش نظریه تقویت لیزرهای کلاس‏‎a‎‏ و ‏‎b‎‏ که در آنها که در آنها آهنگ واپاشی گشتاور دو قطبی اتمی بسیار بزرگتر از آهنگهای واپاشی وارونی جمعیت اتمها و میدان الکتریکی کاواک لیزر است، به لیزرهای کلاس‏‎c‎‏ که در آنها اندازه سه آهنگ واپاشی از یک مرتبه است ، می با شد.مکانیزم تقویت لیزر در حالت زیر آستانه به ازای تمام مقادیر فرکانس و شدت پرتو ورودی همواره پایدار است، اما برای تقویت کننده های لیزر بالای آستانه ، ناپایداری مشاهده شده و بازه هایی از فرکانس و شدت پرتو ورودی را که به ازای آن نوسانهای میدان الکتریکی کاواک و گشتاور دو قطبی القایی به طور همزمان پایدار هستند را تعیین می کند.در حالت بالای آستانه پایداری میدان الکتریکی و گشتاور دو قطبی اتم ها به طور همزمان دارای یک مولفه نوسانی با فرکانس سیگنال ورودی است که این همان ناحیه قفل شدگی لیزر توسط سیگنال ورودی است، اما واروئی جمعیت اتم ها مانند حالت لیزر آزاد عمل می کند و تنها یک مولفه ثابت و ایستا دارد .تمام نتایج مربوط به لیزرهای کلاس ‏‎a‎‏ و ‏‎b‎‏ را می توان با درنظر گرفتن شرایط مربوط به این لیزرها، از نتایج حاصله به دست آورد. در پایان قانون پایستگی انرژی مربوط به تقویت کننده لیزرهای کلاس ‏‎c‎‏ برای حالتهای زیرآستانه و ناحیه قفل شدگی بالای آستانه نشان داده شده است.

فیزیک لیرز واپتیک غیرخطی دو شاخه مهم از علم فیزیک هستند که از ابتدا با یکدیگر ارتباط نزدیک داشته اند. بلافاصله بعد از اختراع لیزر، مشاهده شد که نور قوی لیزر می تواند اثرات اپتیک غیرخطی در محیطهای گوناگون با ضرایب دی الکتریک مختلف و انواع کریستالها به وجود آورد. یکی از این محیط ها همان کاواک لیزر می باشد که در آن اثرات اپتیک غیرخطی وقتی ظاهر می شود که یک پرتوی نور خارجی جهت تقویت به درون کاواک لیزر فرستاده می شود. اثر ترکیب چهار موج ‏‎(four wavc mixing effect)‎‏ یکی از فرآیندهای مهم اپتیک غیرخطی است که در مکانیزم تقویت نور توسط یک لیزر نقش بسیار مهمی ایفا می کند. در این پروژه تئوری تقویت نور توسط لیزر برای حالتی که شدت نور ورودی از مقادیر بسیار کوچک (جائیکه تقویت نور خطی است) به مقادیر بزرگ افزایش داده می شود (جائیکه تقویت نور غیرخطی است بررسی شده است) هدف اصلی بررسی دقیق مکانیزم تقویت نور توسط لیزر به عنوان یک آمپلی فایر اپتیکی است.