در این پایان نامه، با استفاده از مدل نوسانگر وابسته؛ تابع دی الکتریک نیمه هادیهای گروه iii-iv مطالعه و بررسی شده است و با بهره گیری از این مدل طیف انعکاسی نظری نیمه هادی-های گروه فوق رسم و اثر پارامترهای اپتیکی مختلف در این مدل بررسی گردیده است. جهت بررسی کارایی این مدل، طیف فروسرخ دور تجربی نمونه هایی از نیمه هادی های گروه iii-iv (از قبیل gaas، gap و gasb) با طیف نظری برازش شده سپس پارامترهای اپتیکی آن ها اندازه-گیری می شود. در مقایسه با مدل نوسانگر مستقل مدل فوق جهت اندازه گیری پارامترهای نیمه هادیها، بارهای آزاد بیشتر و آلایندگی بالاتر مناسب تر است و منحنی تجربی و نظری انطباق بهتری دارند. تحرک پذیری بارهای آزاد اندازه گیری شده با مدل نوسانگر وابسته برای نیمه هادیهای بیشتر آلاینده به مقادیر به دست آمده از روش هال نزدیک تر است.

در این پروژه، به ساخت و بررسی خصوصیات فتوولتائیکی سلول های خورشیدی پلیمری لایه نازک متشکل از پلیمر های پلی تری متیل تیوفن و پلی پیرول پرداخته شده است. سه نوع سلول متفاوت پلیمری: تک لایه پلیمری، تک لایه ترکیبی (کو پلیمری) و دو لایه پلیمری ساخته شد. بازدهی سلول تک لایه ترکیبی نسبت به دو سلول دیگر بیشتر بدست آمد که به نظر می رسد به دلیل کوپلیمریزاسیون و کوچک شدن گاف انرژی و افزایش جریانisc می باشد. به عبارت دیگر، استفاده از سیستم ترکیبی سطح مقطع پذیرنده و دهنده را افزایش داده که احتمال جداسازی اکسایتون نیز به دنبال آن افزایش می یابد. بنابراین نتایج تجربی با بازدهی مورد انتظار از سلول های دو لایه و تک لایه ترکیبی سازگار است. سلول های خورشیدی ساخته شده اثر فتوولتائیکی مشخصی از خود بروز دادند و ولتاژ مدار باز سلول با گاف انرژی پلیمر مورد نظر تطابق خوبی را نشان داد. از منحنی های i-v ، مشخصه های فتوولتائیکی همچون عامل انباشت، جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، بازدهی، جریان و ولتاژ بهینه استخراج شدند. گاف انرژی پلیمر تک لایه و کوپلیمر با استفاده از طیف سنجی uvطبق نظریه جذب اپتیکی اندازه گیری شد. مشاهده شد گاف اپتیکی کوپلیمر از پلیمر کمتر است. با استفاده از دستگاه آنالیز الکتروشیمییایی با روش سیلیک ولتامتری نمودار cv برای پلیمر و کوپلیمر بدست آمد. با استفاده از نمودارهایcv، گاف شیمییایی این پلیمرها اندازه گیری شد. اختلاف بین گاف اپتیکی و گاف شیمیایی به دلیل متفاوت بودن مقدار آنیو ن ها و الائیدن آنها، در فیلم پلیمری برای جذب uv ودر محلول الکترولیت برای نمودارcv می باشد. برای پلیمرها، نمودارهای cv برای بدست آوردن ترازهای انرژی هومو و لومو اندازه گیری شد. علاوه بر این، محلول الکترولیت با الکترودهای کار متفاوت ito au وal برای اندازه گیری گاف انرژی آزمایش شد. نتایج حاکی از آن است که تابع کار فلز بر روی گاف انرژی شیمیایی پلیمر تاثیر چندانی ندارد. شبیه سازی چند سلول خورشیدی آلی، با استفاده از اپتیک لایه نازک انجام شد. با استفاده از ماتریسهای انتقال و بازتاب، میدان الکتریکی در لایه های سلول به صورت تابعی از ضخامت و ثابت-های اپتیکی لایه ها بدست آمد. پروفایل جذب اپتیکی در راستای عمق سلول برای لایه های فعال و الکترودها بدست آمد و نقاط بیشینه و کمینه ی جذب مشخص و ضخامت بهینه لایه های سلول با در نظر گرفتن جذب بیشینه ارائه شد.

منظور از شتاب دهی ذرات باردار، گسیل باریکه ای از ذرات به خصوص با انرژی خاص به طرف یک هدف است. روش های مختلفی برای انجام این امر وجود دارند که درتمام آن ها از آرایش های گوناگون میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده می شود. لذا دست یافتن به جریان و میدان بهینه باعث افزایش بازده شتاب دهنده می شود. این پایان نامه به طراحی مغناطیس منحرف ساز باریکه الکترونی در شتاب دهنده رودوترون می پردازد. بنابراین سعی شده است که نخست نکات اساسی و اصولی در طراحی مغناطیس های منحرف ساز از دیدگاه های تحلیلی، اپتیک و شبیه سازی مورد بررسی قرار گیرد. با استفاده از نرم افزار ansys11 مغناطیس منحرف ساز شتاب دهنده رودوترون واقع در مرکز کاربرد پرتو ها وابسته به سازمان انرژی اتمی، شبیه سازی شده است. مقایسه نتایج حاصل از مدل سازی با نرم افزار، با مقادیر تجربی و نتایج بدست آمده از روش های تحلیلی و عددی، دلالت بر مناسب بودن این برنامه در طراحی دارد. به عبارتی این نرم افزار امکان طراحی دقیق مغناطیس را ممکن می سازد و با آن می توان پارامتر های موثر بر مغناطیس را کنترل و تنظیم کرد و این امر سبب می شود که به پایداری و کارایی حداکثر دست یافت.

لایه های نازک به طور گسترده ای در اپتیک، فوتونیک و تکنولوژی لیزر مورد استفاده قرار گرفته اند و کاربردهای فراوانی در ابزارهای اپتیکی مانند پوشش های ضدبازتاب، آینه های دی الکتریک، فیلترهای تداخلی، سلول های خورشیدی، موجبرها و ... دارند. با کشف خواص اپتیک غیرخطی و مشاهده آن در بسیاری از مواد آلی وغیرآلی، این شاخه از فیزیک وارد حیطه لایه‎‎ های نازک شد. امروزه مواد اپتیکی غیرخطی نقش مهمی در تکنولوژی فوتونیک، نانوفوتونیک و بیوفوتونیک ایفا می کنند. اغلب پدیده های غیرخطی مانند دوپایداری نوری، خودکانونی، سالیتون ها، تبدیل فرکانس و ... در ساختارهای لایه ای به خوبی مشاهده شده اند. با توجه به آن که معادلات ماکسول در محیط های غیرخطی همچنان برقرار می باشند، در این پایان نامه با گسترش معادلات از حالت خطی به غیر خطی و با استفاده از روش های عددی به مطالعه برخی از خواص اپتیکی لایه های نازک غیرخطی از جمله ضرایب بازتاب و عبور پرداختیم. برای موادی با اثر غیرخطی کِر ضریب شکست تابعی از شدت نور است و این باعث می شود که بازتاب و عبور از لایه های نازک با تغییرات شدت نور تغییر کنند. در نهایت با استفاده از این خواص به طراحی محدودکننده های نوری پرداختیم و همچنین تأثیر لایه های نازک کِر در تغییر شکل پرتو گاوسی ‎‎را مورد بررسی قرار داده ایم‏، و نشان داده ایم که با استفاده از لایه های نازک غیرخطی می توان قدرت تفکیک ابزارهای نوری را افزایش داد.

در این رساله، به بررسی رابطه بازتاب در بلور فوتونیکی پلاسمایی یک بعدی می پردازیم. بلور فوتونیکی پلاسمایی یک بعدی با ساختار چهار لایه (پلاسما1)- (mgf2) –(پلاسما2)-( شیشه) در یک سلول واحد در نظر گرفته شده است. رابطه بازتاب را با استفاده از روش ماتریس انتقال به دست آورده و اثرات پارامترهای مختلف مانند: تعداد سلول های واحد، دو فرکانس نرمالیزه پلاسما، زاویه فرودی، میدان مغناطیسی خارجی بررسی می کنیم. نوارهای گاف فوتونیکی در تمام حالت ها قابل مشاهده است. با تغییر دو فرکانس نرمالیزه ی پلاسما، زاویه فرودی و میدان مغناطیسی خارجی مشاهده می کنیم که مکان و پهنای نوار گاف فوتونیکی تغییر می کند. هم چنین با تغییر میدان مغناطیسی خارجی فارادی تعداد نوارهای گاف فوتونی تغییر می کند.

در این پژوهش ضمن بررسی انواع مشددها و پایداری آن ها به طراحی و شبیه سازی لیزر nd:yag با مشدد پایدار و ناپایدار پرداخته ایم. در ابتدا، با استفاده از پارامترهای یک سامانه لیزری که قبلا طراحی شده بود ، خصوصیات مشدد آن را با استفاده از روش ماتریس انتقال abcd با عناصر مختلط بررسی و شبیه سازی کردیم. سپس با معرفی آینه های گاوسی ماتریس انتقال آن را بدست آوردیم. با در نظر گرفتن یک لیزر nd:yag با آینه خروجی گاوسی، پارامترهای مختلف مشدد مانند شعاع انحنا، اندازه لکه، فاکتور کیفیت و حجم مد باریکه لیزر را به دست آورده و با حالتی که آینه خروجی یک آینه معمولی است، مقایسه کردیم. در ادامه پروفایل باریکه خروجی لیزر nd:yag را برای سه مشدد، با شبیه سازی بدست آوردیم. با روش ماتریس abcd و انتگرال پراش کالینز، باریکه خروجی از مشدد یک لیزر nd:yag با آینه خروجی گاوسی بدست آمد. برای انجام شبیه سازی انتشار باریکه ها را درون مشدد در رفت و برگشت های مختلف و با در نظر گرفتن تابع عبور مناسب، برای آینه خروجی، به دست آوردیم. این محاسبات را برای دو سیستم پایدار و ناپایدار مورد بررسی قرار داده و سیستم را دوباره طراحی کردیم و با تغییر فاصله المان های اپتیکی خصوصیات مختلف باریکه را با شبیه سازی مشخص کردیم.

چکیده در این پایاننامه ضمن بررسی سیر تحول لیزرهای حالت جامد خصوصاً لیزر nd:yag، بهعنوان یکی از پرکاربردترین و با اهمیتترین لیزرهای حالت جامد، فرآیندهای دمش اینگونه لیزرها را بررسی کردهایم. همچنین لیزرهای حالت جامد با دمش لامپ و دمش لیزردایود به طور جداگانه مطالعه شدهاند. کاواک لیزر nd:yag دمیده از پهلو بهوسیله لامپ برای کاواک تکبیضی و کاواک جفتشده نزدیک را بررسی و بازده انتقالی از لامپ به میله لیزری با استفاده از نرمافزار matlab شبیهسازی شده است. بازده انتقالی را برحسب شعاع میله لیزری، لامپ، خروج از مرکز بیضی و همچنین ابعاد عرضی برای هر دو کاواک بهدست آوردهایم. کاواک لیزر nd:yag دمیده از پهلو توسط لیزردایود برای یک کاواک پخشی با ساختار سه دایودی را شبیهسازی و بازده جذب بر حسب پهنای شکاف برای سه شکل پروفایل گاوسی، لورنتسی و لورنتس-گاوسی را بهدست آورده و با نمونه کاواک انعکاسی برای پروفایل گاوسی مقایسه کردهایم. در نهایت وابستگی بازده جذب به پارامترهای مختلف درون محفظه دمش برای هر سه پروفایل بررسی شده است.

مواد پیزوالکتریک با پایه سرب (تیتانات زیرکونیوم سرب (pzt )) به دلیل خواص الکتریکی مناسب کاربرد بسیار وسیعی در فناوری های الکترونیک و میکروالکترونیک دارند. خواص این مواد وابستگی زیادی به دوپنت های موجود دارد. از جمله دوپنت هایی که برای این دسته از پیزوسرامیک ها استفاده می شود دوپنت های نوع دهنده بوده که باعث بهبود خواص دی الکتریک و پیزوالکتریک آنها می شود. در تحقیق حاضر پیزوسرامیک هایpb(zr0.51ti 0.487-xfe 0.023+x)o3 pztf)) با مقادیر 08/0و06/0و04/0و02/0و0 x= به کمک آسیاکاری مکانیکی و عملیات حرارتی بعدی تولید شد و سپس به کمک پراش اشعه ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی های ساختاری و ریزساختاری قرار گرفتند. در نهایت ثابت دی الکتریک نمونه های تولید شده به کمک دستگاه lcr-meter اندازه گیری گردید. با تحلیل نتایج ساختاری مشخص شد که اندازه بلورها در محدوده نانومتری (55-24 نانومتر) بوده و فاز اصلی ایجاد شده پس از عملیات سینترینگ فاز پروسکایت می باشد. تغییرات ساختاری با افزایش درصد آهن نشانگر نزدیک شدن ساختار به مرز بین ساختار تتراگونال و رمبوهدرال بوده و تغییرات ریزساختاری نمایانگر افزایش فاز شیشه ای در مرز دانه ها با افزایش درصد آهن بوده که بهبود قابل توجه در چگالی نمونه های تولیدی را در بر دارد. نتایج بررسی ثابت دی الکتریک نمونه ها نشان دهنده اثر بسیار مناسب و مثبت آهن در بهبود خواص الکتریکی این سرامیکها می باشد.