در طول سال های گذشته، شکل های مختلفی از سیستم های مخابراتی عرضه شده است. علت اصلی این حرکت و پیشرفت، ارسال و انتقال اطلاعات و پیام ها به فاصله های دورتر و افزایش سرعت انتقال و حجم ارسال بیشتری از اطلاعات در واحد زمان(ظرفیت سیستم) بوده است. اما نیاز بشر به افزایش حجم بیشتر انتقال اطلاعات، چاره‎ای جز افزایش پهنای باند پنجره مخابراتی‎ را در پی نداشت. به این ترتیب بود که بشر دوباره به فکر استفاده از نور برای مخابرات افتاد. ولی از مهم ترین سدهای مقابل این هدف یکی منبع نوری مناسب (پر شدت و همدوس) و دیگری محیط مناسب (با افت، پاشندگی و پراکندگی‎کم) بود. گام اصلی با اختراع لیزر توسط آقای میمن در سال 1960 برداشته شد. لیزر به واسطه نور پر شدت و همدوس خود به-عنوان بهترین گزینه برای منبع نوری در مخابرات نوری برگزیده شد. فیبر نوری از تمام محیط های انتقال شناخته شده، دارای پهنای باند وسیع تر و افت کمتری می باشد. این دو مزیت دو عامل عمده در ارزیابی سیستم های مخابراتی به شمار می رود. با وجود تلفات ناچیز فیبرهای نوری، برای انتقال اطلاعات در مسافتهای طولانی بیشتر از ?? کیلومتر، نیاز به تقویت دوباره پالس های نوری است. ایده تقویت مستقیم پالس های نوری باعث شد که حجم انتقال اطلاعات و بهره تقویت کنندگی به طور قابل ملاحظه-ای افزایش یابد. استفاده از تقویت کننده های فیبرنوری منجر به کاهش تعداد تقویت کننده ها در شبکه مخابرات نوری می شود که از نظر اقتصادی کاهش در هزینه خدمات مخابراتی را به دنبال خواهد داشت. ظرفیت سیستم های انتقال، به شدت به پهنای باند تقویت کننده فیبر نوری بستگی دارد. در دهه اخیر، تقویت کننده های فیبر نوری، براساس پراکندگی رامان برانگیخته [1-2] و تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به عناصر خاکی کمیاب مانندnd+3 ، pr+3 ( )، tm+3 ( ؛s-band) و er+3 ( ؛ c-band , l-band) پیشرفت نموده و تجاری شدند[3-5]. با این حال تاکنون تقویت کننده های نوری که هم اتلافشان کم باشد و هم پهنای باند زیاد داشته باشند و در عین حال تمام پنجره مخابراتی (1.7-1.2 نانومتر) را پوشش دهند، در دسترس نبوده اند. از لحاظ تئوری تقویت کننده-های فیبر نوری بر اساس رامان هیچ گونه محدودیتی روی پهنای باند و بهره ایجاد نمی کنند ولی از لحاظ عملی به خاطر پیچیدگی در سیستم، تنها حدود nm100 پهنای باند می-توان ایجاد کرد. به منظور افزایش ظرفیت سیستم هایdwdm و cwdm نیاز به تقویت سیگنال هایی خارج از محدوده تقویت تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به عناصر خاکی می باشد. به دلیل مشخصه طیفی اتم های طبیعی که به خصوصیات ترازهای انرژی شان برمی گردد، پهنای باند تقویت کننده های آغشته به این نوع اتم ها محدود است. بنابراین برای غلبه بر این مشکل به جای اتم های طبیعی می توان از اتم های مصنوعی استفاده کرد[6] . به همین خاطر در چند ساله اخیر نقاط کوانتمی (نانو-کریستال های نیمه رسانا) بعنوان اتم های مصنوعی، با گذارهای الکترونی قابل تنظیم در مخابرات نوری و دیگر بخش های صنعت مورد توجه قرار گرفته اند[7-64]. به خاطر قطر بزرگ نقاط کوانتمی pbse، سطح مقطع های جذب و گسیل این نقاط کوانتمی 5 برابر بزرگتر از سطح مقطع های جذب و گسیل یون های اربیوم ( ) می باشد. تار آغشته به نقاط کوانتمی pbse یک بهره بالا روی تمام پنجره مخابراتی 1.7-1.2 نانومتر ایجاد می کند. بنابراین qddfa pbse یک نماینده عالی از تقویت کننده های فیبر نوری برای سیستم-هایdwdm و cwdm در شبکه های پر ترافیک شهرهای بزرگ می-باشد. در سیستم های dwdm و cwdm همواره کانال ها خاموش و روشن می شوند که این خاموش و روشن شدن روی توان بقیه کانال های زنده تاثیر می گذارد و بهره تقویت کننده را تغیییر می دهد. با روشن شدن یک یا چند کانال، توان کانال های زنده کاهش و با خاموش شدن آن ها توان کانال های زنده افزایش می یابد که این به معنی هم شنوایی است. یکی از راه های کاهش هم شنوایی، استفاده از سیستم پس-خوران نوری می باشد. به این ترتیب طول موج های مختلف به-جای این که با یکدیگر به رقابت بپردازند در جهت استفاده از qd هایی که در اختیار طول موج نوسانی(لیزر) است تلاش می نمایند و ضریب تقویت برای آن ها تثبیت می شود و هم شنوایی از بین می رود. گسیل خودبه خودی یکی از فرآیندهای مهم در تقویت کننده-های فیبر نوری آغشته به نقاط کوانتومی qddfa می باشد. فوتونی که در اثر گسیل تابش شده، از طریق فرآیندگسیل القایی، سبب فرو افت نقاط کوانتومی بیشتری می شود که نتیجه آن خلق فوتون هایی با همان مد میدان الکتریکی فوتون خودبه خودی اولیه می باشد. این اثر که تقویت گسیل خودبه خودی ase نام دارد، با کاهش تعداد فوتون هائی که می خواهند در فرآیند گسیل القایی با فوتون های سیگنال شرکت کنند، بهره تقویت کننده را کاهش می دهد. درچندسال گذشته اثر ase در تقویت کننده های تار نوری آغشته به عناصر خاکی کمیاب مانند 3+er،3+rp ،3+nd بررسی شده است[3,5,14]. چانگ اولین بار در سال 2009 تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به نقاط کوانتمی را در محیط همگن و با درنظر گرفتن ase مدل سازی کرد [11]. در مرجع [12] یک مدل غیر همگن وابسته به زمان برای یک حالت کلی از توزیع شعاعی qd ها ارائه شده است. در این پایان نامه قصد داریم رفتار یک وارونگر تمام تار نوری را در حالت پایا و گذرا با زمان بررسی کنیم. همچنین اثر قطع و وصل شدن تعدادی از کانال ها را بر کانال زنده و تاثیر پس خوران بر روی عملکرد نوفه های ase در حضور و عدم حضور لیزر مورد بررسی قرارخواهد گرفت. در ابتدای فصل دوم انواع فیبرهای نوری و تلفات آن ها بررسی می شود. در ادامه تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به یون اربیوم (edfas ) و روش پایدارسازی بهره در آن ها مورد بحث قرار می گیرد. در فصل سوم خصوصیات نقاط کوانتمی، مانند جذب نوری نقاط کوانتمی و وابستگی خواص نوری به اندازه، بررسی می-گردند. همچنین مدل غیرهمگن تقویت کننده های فیبر نوری آغشته به نقاط کوانتمی (qddfas) معرفی و نتایج حاصل از آن بررسی شده است. در فصل چهارم قصد داریم رفتار یک وارونگر تمام تار نوری را در حالت پایا و گذرا با زمان بررسی کنیم. در ادامه اثر قطع و وصل شدن تعدادی از کانال ها را بر کانال زنده بررسی کرده و همچنین تاثیر پس خوران را بر روی عملکرد نوفه های ase در حضور و عدم حضور لیزر مورد بررسی قرار می دهیم.

وقتی نور به طور عادی به محیطی بتابد درصدی از آن جذب و شدت آن کاهش می یابد، اگر نور بصورت پالسی با پهنای کمتر از زمان واهلش اتم ها باشد تغییرات شدت آن جزیی خواهد بود و بعد از چند طول جذب ثابت می شود؛ به این پدیده شفافیت القای الکترومغناطیسی گفته می شود. ما در این جا به بررسی سیستم سه ترازی متشکل از دو تراز پایه بدون برهمکنش و یک تراز تحریکی پرداختیم. جهت ایجاد شفافیت الکترومغناطیسی بایستی جذب در حالت تشدید حذف شود و برای رسیدن به این منظور یک برهمنهی همدوس بین ترازهای پایه و تراز برانگیخته باید وجود داشته باشد، از دو لیزر با میدان هایی با دو بسامد متفاوت که به ترتیب بین ترازهای پایه و تراز برانگیخته اعمال می شوند استفاده می کنیم. نهایتا پس از محاسبه ی ماتریس دانسیته برای اتم سه ترازی با پیکربندی به بررسی پدیده ی شفافیت القایی پرداختیم و نشان دادیم وقتی که همدوسی وجود دارد با در نظر گرفتن فروافت تراز ها پدیده ی شفافیت القایی الکترومغناطیسی رخ می دهد.

میکروکره های سیلیکایی بدلیل فاکتور کیفیت بالا و حجم مدی کوچک به عنوان ابزاری برای تقویت میدان مورد استفاده قرار می گیرند. در این پایان نامه، سیستم تقویت کننده ای شامل چند تشدیدگر کروی در ابعاد میکرومتر با استفاده از روش المان محدود توسط نرم افزارmultiphysics 3/5 comsol مورد بررسی قرار گرفته است. نور با انعکاس داخلی کلی درون این کره ها محبوس می شود و همواره مقداری از نور به صورت محو شونده خارج سطح کرات وجود خواهد داشت، بر اثر کوپل شدگی میدان های محو شونده ی کره ها در سیستم چند کره ای، میدان، اطراف آنها انباشته می شود که میزان و چگونگی این انباشتگی در سیستمی شامل یک، دو و سه کره مورد مطالعه قرار گرفته است و همینطور با توجه به خواص منحصر بفرد نانوکره های طلا، اثر حضور این ذرات در مجاورت سیستمی شامل دو میکروکره بررسی شده است.

در این پایان نامه نمایش برداری برهم کنش یک میدان تابشــی با یک سیستـم اتمــی ســه ترازی را مطالعه مــی کنیم. برای این منظور در ابتــدا با استفاده از روش نیمه کلاسیــکـی، برهـم کنـش تابش الکترومغناطیس با یـک سیستـم دو ترازی و سه ترازی را مورد مطالعه و بررســی قرار مــی¬دهیــم. در ادامه با معرفــی یـک بردار مناسب، نمایش برداری برهم کنش میدان تابشــی با یک سیستــم دو ترازی را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهیم. سپس با استفاده از تشابهات مابین سیستم اخیرالذکر با حرکت فرفره، نتایج حرکت فرفره که در این پایان نامه ذکـر شده را در مورد آن بکار مــی بـریـم. در ادامـه بـا استفـاده از چگــونگــی تعریف نمایش بـرداری بـرای برهـم کنش تـابش الکترومغناطیس با یــک سیستــم دو ترازی، به مدلــی دست خواهیــم یافت که با استفـاده از آن مـــی توانیــم این نمایش بـرداری را بـرای برهــم کنش تابش الکتــرومغناطیــس با یــک سیستــم سه ترازی معرفـی کنیــم. ارزش این مــدل صـرفاً در حل کــردن معادلات نیست بلکــه این مــدل تصویری فیزیکی از ماتریس چـگالی را به ما ارائه می¬کند. در انتها با استفاده از معرفی حاصلضرب خارجـی دو بردار در فضـای شش بعدی مؤلفه های فرکانس این حرکت را بدست می آوریم.

در این پایان نامه توضیحاتی در خصوص نظریه ی متغییر های پنهان و همین طور تعبیر چند جهانی نظریه ی کوانتوم آورده شده است. بحث اصلی این پایان نامه اندازه گیری محافظتی است با این ادعا که می گوید واقعیت تابع موج را به اثبات می رساند. البته با بیان عیب های این روش اندازه گیری دیده می شود که اگرچه یک کاربرد از فرمولبندی استاندارد کوانتوم است ولی برای پاسخ گویی به سوالات بنیادی مناسب نیست.

چکیده ندارد.