تأخیراندازهای فازی ابزارهایی هستند که بین قطبش های s و p پرتو نور تراگسیلی یا بازتابی اختلاف فاز ایجاد می کنند. تأخیراندازهای چارک موجی اغلب، برای تولید نور قطبیده ی دایره ای از نور قطبیده ی خطی و بر عکس استفاده می شوند. این ابزارها را می توان به روش های مختلفی طراحی کرد و ساخت. تأخیراندازهای لایه نازک با لایه نشانی با استفاده از دو نوع ماده با ضرایب شکست بالا و پایین ساخته می شوند. در این رساله تأخیرانداز فازی چارک موجی تراگسیلی در طول موج 1064 نانومتر با استفاده از لایه های نازک نانومتری اپتیکی طراحی و ساخته شد. برای طراحی باید، توان تراگسیل دو مولفه ی قطبش با هم برابر و بالاتر از 95% و اختلاف فاز آن ها برابر با 90 درجه باشد. برای انتخاب مواد نیز، باید چند عامل را در نظر گرفت. اولین عامل این است که به دو نوع ماده یکی با ضریب شکست بالا و یکی با ضریب شکست پایین نیاز است. عامل دوم شفافیت مواد مورد نظر در طول موج 1064 نانومتر است و آخرین عامل این است که باید آستانه آسیب پذیری لیزری مواد مورد استفاده، بالا باشد تا بتوان از آن ها در سامانه های پر توان لیزری، استفاده کرد. با توجه به این عوامل از اکسید سیلیسیوم به عنوان ماده باضریب شکست پایین و از اکسید تیتانیوم به عنوان ماده با ضریب شکست بالا استفاده شد. سپس با استفاده از نرم افزار پیشرفته ی لایه نازک، سامانه ای سی و دو لایه ای نانومتری طراحی شد. ساخت سامانه ی نهایی به روش تبخیر به کمک پرتو الکترونی و با دقت حدود یک نانومتر، انجام شد. سامانه شامل دو نمونه ی شانزده لایه ای نانومتری با ضخامت کل لایه های 89/2347 نانومتر است که در شرایط کاملا یکسان بر روی بستره هایی از جنس شیشه ی bk7 لایه نشانی شده، سپس توسط چسب اپتیکی به یکدیگر چسبانیده شدند. بیناب عبور آن با استفاده از طیف سنج دوپرتوی اندازه گیری شد. توان تراگسیل دو مولفه ی قطبش در زاویه ی فرود پرتو 55 درجه، با هم برابر و بیش از 95% است. به منظور بررسی کیفیت سطح سامانه از نمونه تصویر میکروسکوپ نیروی اتمی گرفته شد که نشان داد، سطح نمونه از کیفیت اپتیکی خوبی برخوردار است. نوع قطبش سامانه با استفاده از قطبش سنج آزموده شد. قطبش پرتو تراگسیلی از سامانه تحت زاویه ی 53 درجه ی پرتو فرودی، دایره ای بود. با توجه به کاربرد تأخیراندازها در سامانه های پر توان لیزری، آستانه ی آسیب پذیری لیزری آن، با روش 1-on-1 اندازه گیری شد. نمونه در چگالی انرژی 21/6 ژول بر سانتی متر مربع آسیب دید، که انرژی بالایی است و نشان می دهد، این سامانه قابلیت استفاده در لیزرهای پر توان را دارد.

در بسیاری از ابزار‏‏های اپتیکی، تابش قطبیده‏ی خطی مورد نیاز است. به این منظور، قطبنده‏ها به طور گسترده در ابزارهای اپتیکی، لیزرها و قطعات الکترواپتیکی به‏کار می‏روند. در سامانه‏‏های لیزری به قطبنده‏هایی نیاز داریم که در برابر تابش لیزرهای توان بالا مقاومت کنند و آسیب نبینند. مطالعات نشان می‏دهد که در میان انواع قطبنده‏ها، قطبنده‏های لایه‏نازک بهترین گزینه برای کاربرد در سامانه‏های لیزری است. قطبنده‏های لایه‏ی نازک، می‏توانند در برابر تابش لیزرهای توان بالا مقاومت کنند و در سامانه‏های لیزری، کارایی خوبی داشته باشند. در این پژوهش یک قطبنده‏ی لایه‏نازک در طول موج 1540 نانومتر طراحی و ساخته شد. این قطبنده برای تولید نور قطبیده‏ی خطی به منظور کلید زنی q در کاواک لیزری، استفاده می‏شود. به طور خلاصه، می‏توان با استفاده از یک مجموعه‏ی چارک موجی از لایه‏های دی الکتریک با ضرایب شکست بالا و پایین که به صورت متناوب روی بستره انباشت شده‏اند، پوشش‏های اپتیکی با بازتاب بالا به‏دست آورد. پهنای طیفی ناحیه‏ی بازتاب بالا برای قطبش s‏‏‏ بزرگتر از پهنای طیفی مربوط به قطبش pاست. در این ناحیه تراگسیل برای قطبش s پایین و تراگسیل برای قطبش pبالااست. این طراحی به عنوان یک قطبنده عمل می‏کند. طراحی توسط نرم افزار پیشرفته طراحی لایه‏های نازک انجام شد. در طراحی قطبنده، برای ماده با ضریب شکست پایین از دی اکسید سیلیسیوم و برای ماده با ضریب شکست بالا از دی اکسید تیتانیوم استفاده کردیم. این مواد دارای آستانه آسیب لیزری بالایی در برابر تابش‏های پرتوان لیزری هستند. طراحی نهایی قطبنده، شامل یک بستره‏ی شیشه‏ای از جنس bk7 و یک سامانه‏ی هجده لایه‏ای شامل لایه‏های متناوب از دی اکسید تیتانیوم و دی اکسید سیلیسیوم است. در این طراحی، زاویه‏ی تابش فرودی 56 درجه است که زاویه‏ی بروستر برای شیشه‏ی bk7 است. با انتخاب مناسب پارامترهای مختلف از جمله نوع و ویژگی‏های مواد مورد استفاده، تعداد لایه‏ها و نحوه‏ی توزیع میدان الکتریکی در لایه‏ها و بهینه‏سازی آن‏ها، کارایی قطبنده و آستانه آسیب لیزری آن افزایش یافت. نمونه به روش تبخیر فیزیکی در محفظه‏ی خلاء و توسط پرتو الکترونی، لایه نشانی و ساخته شد. بعد از چندین طراحی و اجرا و بهینه‏سازی پارامترها، در نهایت قطبنده‏ی نهایی طراحی و ساخته شد. طیف عبور قطبنده توسط طیف سنج دو پرتوی اندازه گیری شد. بررسی طیف‏ اندازه‏گیری شده‏ی قطبنده در اجرای نهایی، نشان داد که در طول موج 1540 نانومتر، میزان عبور برای قطبش p، 82/87 و میزان عبور برای قطبش s، 43/0 است و توان تفکیک این قطبنده (نسبت عبور قطبش p به عبور قطبش s یعنی )، 204 به‏دست آمد و نتیجه‏ی قابل قبولی در این پژوهش حاصل شد.

در این تحقیق اثرات تابش های فضایی در مدار نزدیک به سطح زمین در ارتفاع 500 کیلومتری آن، بر روی آینه نقره با پوشش دی اکسید تیتانیوم و پنتااکسید تالیوم، با استفاده از شبیه سازی شرایط فضایی که با تست هایی مطابق با استانداردهای جهانی انجام گرفت، پرداخته شده است. این تست ها شامل تابش گاما بادزهای 400،1000،3000،5000،10000،15000و 20000 گری، الکترون با دز 7.5 کیلوگری، بمباران توسط اتم های اکسیژن توسط سیستم rf با توان 400 وات و فشار 1sccm، و تستهای محیطی شامل تست رطوبت و حرارتی است وهمچنین تست چسبندگی می شود. در نهایت بازتاب نمونه ها تحت تابش های گاما و الکترون با دزهای ذکر شده تغییر نکرده ولی در برابر بمباران اکسیژنی علاوه بر کاهش بازتاب در طول موج های کوچکتر از 630 نانومتر نمودار بازتاب به سمت طول موج های بزرگتر جابه جا شد.برای ماموریت سه ساله در فضا تست های انجام شده(با دز گاما400 گری و سایر تست های مذکور) نمونه ها نتایج قابل قبولی داشتند.