در این پژوهش، شتاب دهی الکترون ها توسط پالس گوسی لیزر فرکانس متغییر در خلأ شبیه سازی شده است. ابتدا حل معادله موج مربوط به باریکه های لیزری که فرکانس آن در فضا و زمان متغییر است، مورد بررسی قرار گرفت. در این مدل از مد لیزر و فرکانسی که بصورت خطی و کاهشی تغییر می کند، استفاده شد. با متغییر بودن فرکانس، مسلما روابط مربوط به باریکه لیزر فرکانس ثابت نیاز به تصحیح داشت. با شروع از معادلات ماکسول و استفاده از تقریب پیرا محوری و وارد کردن جملات مربوط به میدان ها تا تقریب مرتبه ی اول، وابستگی خصوصیات باریکه لیزر گاوسی چیرپ به پارامتر چیرپb نشان داده شد. چگونگی تغییر پارامتر های مشخصه لیزر، از قبیل؛ کمر بیم، پهنای باریکه، شعاع انحناء و غیره بر حسب زمان و مکان مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه اثر این تغییر فرکانس روی شتاب دهی الکترون در خلأ با قطبش خطی مورد بررسی قرار گرفت. با تغییر پارامترهای مختلف لیزر، مشاهده شد که انرژی نهایی الکترون شدیدا وابسته به این پارامتر هاست و مقادیر بهینه ی این پارامترها بگونه ای بدست آمد، تا الکترون بیشترین انرژی را از باریکه لیزر کسب نماید. همچنین با مقایسه ی این حالت و حالتی که اثر چیرپ در پارامتر های لیزر لحاظ نشده بود، ضرورت اصلاح پارامترهای لیزری چیرپ نشان داده شد.

نوری که از یک لایه ی فلزی سوراخ دار (که قطر سوراخ ها کوچک تر از طول موج نور است) عبور می کند، رفتار غیر عادی از خود نشان می دهد. میزان نور عبوری بسیار بیش تر از مقدار مورد انتظار برای چنین سوراخ های کوچکی می باشد. این پدیده موسوم به تراگسیل نوری غیر متعارف است. در این پایان نامه به بررسی پدیده ی تراگسیل نوری غیر متعارف در آرایه ای یک بعدی از شکاف ها، آرایه ی دو بعدی از حفره های مربعی و هم چنین آرایه ی دو بعدی مستطیلی با ابعاد زیر طول موجی واقع بر سطح یک فلز با رسانندگی کامل پرداخته شده است. نشان داده می شود که در مورد فلز واقعی پلاریتون پلاسمون سطحی و در مورد فلز با رسانندگی کامل مدهای سطحیِ پلاریتون پلاسمون تقلیدی عامل تقویتِ تراگسیل هستند. هم چنین ویژگی فرا ماده ی پلاسمونیِ این ساختارها بحث شده است. به این صورت که یک سطح فلزی ِ سوراخ دار و با رسانندگی کامل به عنوان یک فراماده با پاسخ الکتریکی موثر منفی عمل می کند. علاوه بر این، آرایه ی یک بعدی از شکاف ها و آرایه ی دو بعدی از حفره های مربعی از نقطه نظر نمودار طیف تراگسیل با یک فیلم سه لایه ای بدون سوراخ معادل هستند. در این پژوهش برای تحلیل ساختارهای مورد مطالعه از روش مد جفت شده بر مبنای بسط مدها استفاده شده است.

این پایان نامه مشتمل بر 6 فصل است که در هر فصل به طور مختصر آن چه را که در روند حل مسأله به کار گرفته شده است توضیح می دهیم. در فصل دوم نظریه طیف ابر پیوستار و پدیده های فیزیکی آن را توضیح می دهیم که مشتمل بر دو بخش است. در بخش اول ابتدا با فرایندهایی که در تولید طیف ابر پیوستار اتفاق می افتند آشنا می شویم. در بخش دوم با استفاده از معادلات ماکسول، معادله شرودینگر غیرخطی و معادله ویژه مقداری را به دست می آوریم. در فصل سوم ابتدا مروری بر تارهای نوری داریم، که در آن تار نوری چرخ واگن را توضیح می دهیم. پس از آن روش اجزاء محدود را توضیح می دهیم و با استفاده از آن، مشخصات پاشندگی و غیرخطی تار نوری چرخ واگن را به دست می آوریم. در فصل چهارم به حل معادله شرودینگر غیرخطی می پردازیم، که در آن نحوه استفاده از روش گام فوریه خرد شده برای حل این معادله را توضیح می دهیم. در این بخش نکاتی که در کاربرد الگوریتم تبدیل فوریه سریع* وجود دارد را توضیح می دهیم. در فصل پنجم با استفاده از نرم افزار متمتیکا* پدیده های فیزیکی را شرح می دهیم و در انتها طیف ابر پیوستار را در سیستم پیکو ثانیه و فمتو ثانیه برای تار نوری چرخ واگن شبیه سازی می کنیم. در نهایت در فصل ششم آن چه را در روند این تحقیق به دست آمده است، بررسی خواهیم کرد

در تحقیق انجام شده مدل سه جسمی برای بررسی ربایش الکترون در برخورد پوزیترون با یون مولکول هیدروژن در حالت پایه به کار گرفته شده است در محاسبات از دامنه های پراکندگی فادیف – واتسون-لاولیس تا تقریب مرتبه دوم از حالت پایه هدف و گذار به حالت پایه پوزیترونیوم استفاده گردیده است. شکل انتگرالی دامنه های پراکندگی در این کانال که به صورت اندرکنش مستقیم الکترونی و هسته ای می باشند با در نظر گرفتن ماتریس گذار دو جسمی مشخص گردیده است در محاسیه دامنه مرتبه اول الکترونی به جای ماتریس گذار از پتانسیل برهم کنش و در دو دامنه ی دیگر از ماتریس گذار دو جسمی کولنی نزدیک پوسته انرژی بهره گرفته شده است محاسبات در محدوده انرژی های میانی و بالا و در زاویه پراکندگی صفر تا 180 درجه انجام پذیرفته است در نهایت نتایج بدست آمده با سایر نتایج تئوری مقایسه گردیده است

در این پایان نامه، عملکرد لامپ پلاسمای بدون الکترود تعبیه شده روی یک تشدیدگر که در آن از تکنولوژی انتقال مستقیم توان میکروموج با فرکانس بالا به محفظه گازی پلاسمای گسیل دهنده نور استفاده می شود، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. یک موجبر دی الکتریک مدهای میدان الکترومغناطیسی را داخل یک تشدید کننده تولید نموده که این مدها به طور موثری قادر به جفت کردن توان به یک محیط پلاسما با دما و چگالی بالا می باشند. در این مطالعه، هندسه سیستم به گونه ای در نظر گرفته شده است که یک محفظه پلاسمایی به طور طولی در امتداد محور موجبر و روی سطح ماده دی الکتریک نصب شده است. مدل های متقارن محوری (دو بعدی) برای شبیه سازی گسترش امواج الکترومغناطیسی داخل موجبر و محیط تخلیه الکتریکی داخل محفظه گازی در نظر گرفته شده است. معادلات حاصل، از نوع دیفرانسیل جزئی می باشند و با بکاربردن روش شبیه سازی با عناصر های محدود حل می شوند. با استفاده از نتایج این مدل، نحوه عمل پلاسما در حباب تعبیه شده روی تشدیدگر به عنوان یک چشمه نور موثر با کیفیت عالی و طول عمر بالاتر نسبت به سایر لامپ های بدون الکترود موجود، بررسی شده اند.

به واسطه اطلاعات اثر انگشت گونه یک طیف ارتعاشی و پهنای خط باریک ذاتی یک نوار رامان، هر ماده ای یک طیف رامان آسان برای تشخیص دارد. از سوی دیگر، طیف سنجی رامان به دلیل آنکه اطلاعات دقیق و سریعی از ترکیب مولکولی مواد زیستی به روشی غیرمخرب فراهم می کند درحوزه های متنوعی کاربرد دارد و استفاده از آن در پزشکی، داروسازی، علوم تغذیه، علوم دفاعی و صنعت رشد چشمگیری داشته است. امروزه اغلب طیف سنج های رامان از لیزر پیوسته و در ناحیه طول موجی مرئی ساخته می شوند. اما از آنجایی که شدت خطوط طیفی در این نوع طیف سنجی با عکس توان چهارم طول موج لیزر فرودی متناسب است، به کاربردن لیزری با طول موج کوتاه به وضوح طیفی بهتر و درنتیجه استنباط اطلاعات بیشتر از نوع و ساختار ماده تحت مطالعه منجر می شود. در این تحقیق برای رسیدن به این هدف، هارمونیک سوم لیزر پالسی nd:yag با طول موج 355 نانومتر طراحی و برپا شد که منجر به شدت بالاتر خطوط طیفی و مهمتر از آن، استفاده از لیزر پالسی باعث حذف فلورسانس شده و طیف ها با وضوح بهتر و نوفه کمتر نمایان می شوند. در ادامه یک طیف سنج مطلوب شامل طیف نگار و آشکارساز را بررسی و یک توری پراش (که مهمترین قسمت یک طیف نگار است) و سپس طیف-نگار توسط نرم افزار zemax طراحی شد. در نهایت طیف چند ماده نمونه با طیف سنج طراحی شده مشاهده و نتایج، بررسی و مقایسه می شوند.

ارتباطات مبتنی بر فیبر نوری به اندازه ای که انتظار می رفت امن نمی باشد. امکان سرقت اطلاعات از مخابرات بر پایه فیبر وجود دارد. تعدادی روش های شناخته شده برای استخراج یا تزریق اطلاعات به داخل خطوط فیبر وجود دارد، که این روش ها چندان هم قابل شناسایی نمی باشد. به طور کلی ا‎‎ین روش ها به دو دسته نفوذی و غیر نفوذی تقسیم می شود.‎ ‎‎ضمن معرفی این روش ها، در این پایان نامه‏ نشان داده ایم که سرقت اطلاعات از ارتباط مبتنی بر فیبر نوری به صورت غیر نفوذی و بدون تغییر در مشخصه سیگنال ارتباطی امکان پذیر است.‎‎ دو روش حل تحلیلی معادله هلمهولتز و روش عددی اجزای محدود را برای شبیه سازی میدان نشتی به کار بردیم. در نتیجه با مقایسه پاسخ های هر دو روش، مشاهده کردیم که بخشی از میدان در مدهای مختلف به خارج فیبر نشت می کند که این مقدار برای تقویت شدن کافی است. این امر سرقت اطلاعات در حال انتقال از طریق فیبر را قادر می سازد

الکترون های نسبیتی با ورود به میدان سینوسی مغناطیسی موج زن شتاب گرفته و تولید تابش سینکروترونی می کنند. به دلیل سرعت نسبیتی الکترون، فرکانس تابش به مقادیر بسیار بالا رسیده و علاوه بر این تمام تابش در یک مخروط فضایی کوچک جمع می شود. به کار بردن کاواک در دو انتهای موجزن سبب می شود تا تابش تولیدی به دام افتاده در داخل کاواک، با الکترون های عبوری اندرکنش کرده و نور خروجی را همدوس سازد. این عوامل همگی سبب شده اند تا تابش صورت گرفته دارای درخشش* بالایی باشد. به همین علت، لیزر الکترون آزاد دارای بیشترین درخشش در بین منابع نوری است. در این پایان نامه، ابتدا موجزن لیزر الکترون آزاد بررسی شد. پس از این مرحله اقدام به طراحی یک موجزن، از روی یک نمونه خارجی و شبیه سازی آن با کد جنسیس انجام شد. همچنین میدان مغناطیسی موجزن توسط نرم افزار کامسول طراحی شد.

در این پایان نامه لیزر پیوسته ی رامان فیبر کریستال فوتونی با قابلیت غیرخطی بالا به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. کاواک فیبری در طول موج 1064 نانومتر پمپ شده و لیزر پیوسته ی رامان فیبری در تقویت استوکس مرتبه های اول تا پنجم طراحی گردیده است. اشکال متفاوت اعمال پمپ (از یک انتها رو به جلو، رو به عقب و همزمان از هر دو انتها) با روش های عددی پرتابی و رانگ کوتا بررسی شده است. طول کاواک فیبری و ضریب بازتاب توری براگ برای خروجی لیزر، که در آن توان دریافتی از لیزر بهینه باشد به دست آمده است. در نهایت راندمان و شیب بازدهی برای حالت های متفاوت به دست آمده و با یکدیگر و سایر نتایج موجود در دسترس مقایسه گردیده است.