هدف از انجام این تحقیق، مطالعه خواص ساختاری و الکترونی ترکیبات و با استفاده از روش امواج تخت بهبود یافته ی خطی با پتانسیل کامل بر پایه ی نظریه‎ی تابعی چگالی و با استفاده از نرم‎افزار محاسباتی وین دو هزار است. انتخاب این دو ترکیب به این دلیل است که دارای ساختار مکعبی یکسان هستند و از نظر مغناطیسی هر دو پاد فرومغناطیس می‎باشند. خواص ساختاری و الکترونی ترکیب در غیاب و حضور برهم کنش اسپین - مدار و پتانسیل اوربیتالی بررسی شده است. نتایج نشان می‎دهد که پارامتر شبکه ی تعادلی محاسبه شده از تقریب و مدول حجمی به دست آمده از تقریب بیشترین سازگاری را با مقادیر تجربی دارند. هم چنین در نظر گرفتن پتانسیل اوربیتالی در حضور برهم کنش اسپین - مدار گافی در نمودارهای ساختار نواری و چگالی حالت های الکترونی ایجاد می‎کند که این مطلب نیم رسانا بودن این ترکیب را می رساند. خواص ساختاری و الکترونی ترکیب در غیاب و حضور برهم کنش اسپین - مدار، قطبش اسپینی و پتانسیل اوربیتالی بررسی شده است. نتایج نشان می‎دهد که پارامتر شبکه ی تعادلی به دست آمده از تقریب و مدول حجمی و مشتق مدول حجمی محاسبه شده از تقریب در توافق خوبی با مقادیر تجربی است. هم چنین در نظر گرفتن پتانسیل اوربیتالی نشان می دهد که ترکیب نیم رسانا است. هم چنین محاسبات مربوط به قطبش اسپینی برای هر دو ترکیب انجام شده است که نتایج به دست آمده وجود نظم مغناطیسی در هر دو ترکیب را نشان می دهد.

در این پایان نامه معادله‎ی هلمهو‎‎‎‎لتز برای بررسی ضریب عبو‎‎‎‎ر و‎‎‎‎ مو‎‎‎‎قعیت نو‎‎‎‎ار ممنو‎‎‎‎عه فرکانسی در بلو‎‎‎‎ر فو‎‎‎‎تو‎‎‎‎نی دو‎‎‎‎ بعدی با تناو‎‎‎‎ب چندگانه، به رو‎‎‎‎ش عددی عناصر مرزی حل شده است. ابتدا یک مو‎‎‎‎ج تخت به بلو‎‎‎‎ر فو‎‎‎‎تو‎‎‎‎نی تقریباً کامل با ساختارهای مختلف تابیده می‎شو‎‎‎‎د، سپس با تغییر طو‎‎‎‎ل مو‎‎‎‎ج تابشی و‎‎‎‎ بررسی عبور میدان، مو‎‎‎‎قعیت نو‎‎‎‎ار ممنوعه فو‎‎‎‎تو‎‎‎‎نی در ساختارهای مختلف محاسبه شده است. بین نتایج به دست آمده با نتایج تئوری گزارش شده در سال‎های اخیر تو‎‎‎‎افق بسیار خو‎‎‎‎بی مشاهده شده است. در ادامه تغییر تناو‎‎‎‎بی متغیرهای مختلف نظیر شعاع و‎‎‎‎ ضریب شکست میله‎های دی‎الکتریک در بلو‎‎‎‎ر فو‎‎‎‎تو‎‎‎‎نی، بر رو‎‎‎‎ی نو‎‎‎‎ار ممنوعه فو‎‎‎‎تو‎‎‎‎نی مو‎‎‎‎رد بررسی قرار گرفته است. رو‎‎‎‎ش عناصر مرزی به علت حجم بسیار کم اطلاعات مو‎‎‎‎رد نیاز در هنگام محاسبه، از دقت و‎‎‎‎ سرعت بسیار بالایی برخو‎‎‎‎ردار است.

در این پایان نامه به بررسی ساختار یک لیزر موجبر co2 با برانگیزش عرضی بوسیله ی امواج با بسامد رادیویی می پردازیم. در ابتدا با اشاره به ملاحظات طراحی، نحوه ی تاثیر پارامترهای موثر در طراحی از قبیل ترکیب گاز، دما، فشار و ساختار اپتیکی لیزر co2، ویژگی های تخلیه ی الکتریکی خازنی در بسامد رادیویی را بیان می کنیم و فرکانس بهینه برای تزریق بیشترین توان چشمه rf به محیط تخلیه را محاسبه می کنیم. سازوکار شکست در تخلیه ی خازنی و ضرایب یونش از دیگر مباحثی است که به منظور درک بهتر فرایندهای تخلیه و مدهای کاری لیزر، بیان می شود. در ادامه با استفاده از یک الگوی شش دمایی شبیه سازی محیط فعال لیزر co2 انجام می شود و پارامترهای خروجی آن محاسبه می شود. الگوی شش دمایی نسبت به الگوی های دیگر از دقت و جامعیت بیشتری برخوردار است، زیرا در این الگو تقریباً تمام گذارهای دخیل در فرایند لیزر که بین ترازهای ارتعاشی - چرخشی مختلف در مخلوط گاز رخ می دهند، در نظر گرفته می شود. به دلیل اهمیت نحوه ی توزیع الکترون ها، بعنوان پارامتر دمش درون محیط تخلیه، این پارامتر را با در نظر گرفتن توزیع فضایی و زمانی ذرات درون پلاسما و بررسی معادله ی پیوستگی حاکم بر چگالی الکترونها، برای یک لیزر موجبر با برانگیزش rf بررسی می-کنیم. سپس به بررسی شبکه ی تطبیق امپدانس مدار و نحوه ی طراحی آن می پردازیم. در انتها، مورد خاصی از لیزر موجبر co2 با برانگیزش عرضی rf و توان خروجی حدود 100 وات، جهت ساخت پیشنهاد می شود.

یکی از میکروسکوپ هایی که در حوزه ی نانومتری به کار برده می شود میکروسکوپ نوری روبشی میدان نزدیک است. تفکیک پذیری میکروسکوپ های معمولی در ابعاد طول موج نور است در حالیکه این میکروسکوپ ها با استفاده از میدان نزدیک، تفکیک پذیری کمتر از طول موج را امکانپذیر می سازند. در این پایان نامه، نوک کاوه ی میکروسکوپ با یک کره ی دی الکتریک تقریب زده شده و تصویر به دست آمده از توپوگرافی سطح در حالت های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. دامنه ی پراکندگی موج تک فام با قطبش میدان الکتریکی و مغناطیسی عرضی از یک کره ی دی الکتریک به روش تحلیلی حل شده است. همچنین این مسئله برای مجموعه ای از کره های دی الکتریک با شعاع ها، ضرایب شکست و مکان های دلخواه در فضا به روش عددی عناصر مرزی محاسبه شده است. دقت و سرعت بالا و حجم پایین اطلاعات محاسباتی از مزایای روش عددی عناصر مرزی نسبت به روش های دیگر می باشد. طرح پراش فرنل و فرانهوفری از یک کره ی دی الکتریک و مجموعه ای از کره ها با آرایش های مختلف، محاسبه شده است. طرح های پراش محاسبه شده از یک کره ی دی الکتریک در سازگاری کامل با نتایج حل تحلیلی است که این معیار خوبی برای بررسی صحت محاسبات است. میدان دور حاصل از یک نانو کره ی دی الکتریک که در حوزه ی میدان نزدیک یک سطح ناهموار قرار دارد، محاسبه شده است. فرض شده است کره ی دی الکتریک نقش نوک کاوه ی میکروسکوپ روبشی میدان نزدیک را بازی می کند. نقشه ی توپوگرافی سطح در سه بعد در مدهای روبشی ارتفاع ثابت و فاصله ی ثابت برای چیدمان های متنوعی با استفاده از آشکارسازی میدان دور شبیه سازی شده است. تصاویر به دست آمده در مد ارتفاع ثابت، سازگاری بیشتری با سطح واقعی را نسبت به مد فاصله ی ثابت نشان دادند. تأثیر اندازه ی قطر کره ی دی الکتریک روبشگر و فاصله ی آن از سطح نمونه، در کیفیت تصویر توپوگرافی مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده شد با کاهش قطر کره ی روبشگر، توان تفکیک افزایش یافته و سازگاری تصویر، بهتر می شود. همچنین کاهش فاصله ی کره از سطح نیز باعث افزایش سازگاری تصویر با سطح واقعی شد. کیفیت تصویر برای دو مد عرضی الکتریکی و مغناطیسی در آرایش های مختلف نیز با هم مقایسه شده است که در مد عرضی مغناطیسی تصویری با سازگاری بهتر، نسبت به مد عرضی الکتریکی به دست آمد.

تارهای بلور فوتونی دسته‎ی جدیدی از تارهای نوری هستند که به خاطر تفاوت‎های عمده‎ای که با تارهای نوری معمولی دارند، در سال‎های اخیر تحقیقات زیادی را متوجه خود کرده‎اند. کار حاضر به محاسبه‎ی ثابت انتشار و به‎دست آوردن مد مشخصه در تارهای نوری معمولی و بلور فوتونی با مقاطع دلخواه می‎پردازد. روش عناصر مرزی به‎دلیل کاهش چشمگیر در زمان محاسبات و افزایش دقت، مورد استفاده قرار گرفته است. روش عناصر مرزی به این صورت است که در ابتدا با استفاده از قضیه‎ی گرین، معادلات دیفرانسیلی به معادلات انتگرالی تبدیل و سپس معادلات انتگرالی حل می‎شوند. با حل معادله‎ی هلمهولتز به روش عناصر مرزی ثابت انتشار برای تارهای نوری با مقاطع دلخواه از جمله مقاطع دایروی، بیضوی، مستطیلی، مثلثی و شش‎ضلعی محاسبه می‎شوند. برای بررسی صحت محاسبات انجام شده، نتایج به‎دست آمده برای تار دایروی با نتایج حاصل از حل تحلیلی مقایسه شده و توافق بسیار خوبی بین آنها مشاهده گردید. همچنین محاسبات برای تارهای بلور فوتونی نیز انجام شده است وتغییرات ثابت انتشار بر حسب فرکانس (پاشندگی) و سایر کمیت‎ها از جمله تعداد حفره‎ی هوا، مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه مد مشخصه‎‎ی تارهای دایروی و تارهای بلور فوتونی ذکر شده، محاسبه شده و بستگی آن به طول موج، ثابت انتشار و ویژگی‎های هندسی آنها مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه انتشار امواج الکترومغناطیسی در داخل یک موجبر تخت و مدهای تشدید در داخل یک میکرو حلقه، به روش عددی عناصر مرزی محاسبه شده است. روش عددی به کار رفته بر اساس استفاده از قضیه گرین می باشد که باعث سریع تر شدن و صرفه جویی در زمان و حافظه محاسباتی در برنامه رایانه ای شده است. برای انجام محاسبات، نخست عدد موج مناسب برای انتشار مد الکتریکی عرضی در داخل یک موجبر تخت محاسبه شده است. سپس معادلات هلمهولتز مناسب برای انتشار مد الکتریکی عرضی، در داخل موجبر مستقیم و میکروحلقه نوشته شده و با استفاده از قضیه گرین به معادله انتگرالی تبدیل و به روش عددی عناصر مرزی حل شده اند و توزیع فضایی مد مشخصه برای میکروحلقه و موجبر به دست آمده است. از آنجا که موج در تار نوری از ناحیه منفی بینهایت به سمت ناحیه مثبت بینهایت انتشار می یابد ، در معادلات انتگرالی حدود نامتناهی ظاهر می گردد که این مشکل در این پایان نامه با استفاده از یک روش جدید حل شده است. همچنین دامنه میدان خروجی با استفاده از یک روش خود تصحیح کننده به دست آمده است. پس از حل کامل معادلات و به دست آوردن میدان ها ، با تحلیل نتایج، انبارش میدان ، ضرایب کیفیت و ظرافت برای این میکروحلقه به دست آمده است. دقت و سرعت بسیار بالا در هنگام محاسبه از مزایای روش عناصر مرزی نسبت به دیگر روشهای عددی می باشد.

توجه روز افزون به علم و فن آوری نانو، مطالعه پدیده های نوری در مقیاس نانو متری را امری اجتناب ناپذیر کرده است. از سوی دیگر، حد پراش به ما اجازه نمی دهد تا نور را در ابعاد تقریباً کوچک تر از نصف طول موج ( 200) متمرکز کنیم. با این حال، در سال های اخیر، روش‎های جدیدی برای کوچک کردن حد پراش (میکروسکوپ خودکانونی) و یا حتی غلبه بر آن (میکروسکوپ نوری روبشی میدان نزدیک) مطرح شده اند. ایده اصلی میکروسکوپ نوری روبشی میدان نزدیک، گذشتن از حد پراش با عبور نور از یک روزنه به ابعاد زیر طول موج است. مهم ترین بخش یک میکروسکوپ روبشی میدان نزدیک، کاوه آن می باشد.کاوه های استفاده شده در آشکارسازی میدان نزدیک، به دو دسته روزنه دار و بی روزنه تقسیم می شوند. در این پایان نامه با حل معادله هلمهولتز به روش عناصر مرزی، میدان نزدیک در مجاورت نانو کاوه های بی روزنه در سه بعد شبیه سازی شده است. نقش پارامترهای مختلف نظیر شکل نوک کاوه نوری، اختلاف ضریب شکست کاوه نوری با محیط خارج، شعاع تار نوری، زاویه تیزشدگی نوک کاوه و طول موج مد تحریکی بر میدان نزدیک تولید شده، مورد بررسی قرار گرفته است. از مزایای اصلی این روش در مقایسه با روش‎های دیگر، سرعت و دقت بسیار بالا و همچنین محاسبه میدان الکتریکی در داخل و خارج کاوه نوری بدون استفاده از هیچ گونه تقریبی می‎باشد.

هدف از این پژوهش دست‎یابی به فناوری ساخت قطعات میکرواپتیک و میکروالکترونیک می باشد. این پژوهش در دو مرحله انجام می‎شود. در مرحله اول ماسک و در مرحله دوم نمونه اصلی ساخته می‎شود. در مرحله اول ماسک با بزرگنمایی x8 نسبت به نمونه اصلی ساخته می‎شود. برای ساخت ماسک، طرحی به اندازه 40×40 میلی‎متر آماده و توسط دستگاه فوتوپلاتر با کیفیت 8000 نقطه بر اینچ چاپ شد. یک لایه فلز کروم به روش تبخیر حرارتی توسط باریکه الکترونی روی یک لام لایه‎نشانی و بر روی آن فوتورزیست پوزیتیو 20 لایه‎نشانی گردید. سپس پوزیتیو 20 با استفاده از دیودهای ماوراءبنفش، ماسک اولیه و دوربین عکاسی با کوچک نمایی x8 نوردهی شد. پس از نوردهی، فرایندهای ظهور و حکاکی انجام شد. در مرحله دوم ابتدا فوتورزیست map 1275 بر روی لام لایه‎نشانی شد. سپس نمونه اصلی به کمک ماسک ثانویه، میکروماشینی با کوچک نمایی x8 و لیزر اگزایمر نوردهی شد. بعد از نوردهی فرایند ظهور انجام و نمونه اصلی ساخته شد. نمونه اصلی شامل میکروحلقه‎ای به شعاع 55 میکرومتر، ضخامت 9 میکرومتر و دو موجبر به ضخامت 9 میکرومتر است. فاصله جفت‎شدگی، حلقه و موجبر 4 میکرومتر است.

در کار حاضر دو لیزر حالت جامد سه ترازی یاقوت و چهار ترازی nd:yag پیوسته مورد مطالعه قرار گرفته شده است. در این پژوهش با رهیافتی نو اتلاف کاواک فقط در محل آینه خروجی در نظر گرفته شده است. سپس این دو لیزر به روش تفاضلهای متناهی در حوزه زمان شبیه سازی شدند. در این شبیه سازی اثرهای طول میله لیزر، طول کاواک، ضریب بازتاب آینه خروجی و هندسه دمش بر روی توان خروجی، زمان رسیدن به حالت پایا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش ضریب بازتاب آینه خروجی، توان خروجی افزایش یافته و زمان رسیدن به حالت پایداری کاهش می یابد. همچنین طول کاواک لیزر بر روی توان خروجی لیزر بی اثر است، اما با کاهش طول کاواک زمان رسیدن به حالت پایداری کاهش می یابد.

حل معادلات آهنگ حاکم بر تقویت‎کننده‎های لیزر به روش تحلیلی و به طور دقیق غیر ممکن است. در نتیجه باید از شیوه‎های عددی مدد جست. تقویت‎کننده مورد بررسی در این پایان‎نامه، تقویت‎کننده لیزرهای تپی حالت جامد است. که محیط فعال آن nd:yag می‎باشد. معادلات آهنگ جمعیت‎ها و معادله شدت، با در نظر گرفتن ناهمگنی طولی و شعاعی با استفاده از تلفیق روش رانگ-کوتا مرتبه چهار و روش تفاضل متناهی حل شده است. برای این شبیه سازی در مرحله اول محیط فعال تقویت کننده nd:yag دمیده شده در نظر گرفته شده است و سپس ناهمگنی فضایی و زمانی ضریب بهره توان و تفاوت این کمیت در حالت سیگنال کم دامنه و اشباع شده مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله بعد محیط با نرخ دمش‎های متفاوت، به صورت طولی دمیده می‎شود و تغییرات بهره طی فرآیندهای دمش و تقویت تپ ورودی مورد تحلیل و بررسی قرار می‎گیرد. همچنین تغییر نیم رخ تپ پس از تقویت و تاثیر طول محیط فعال روی بهره و ضریب بهره توان بررسی می‎شود. واژگان کلیدی: تقویت‎کننده لیزرهای حالت جامد، تقویت سیگنال کم دامنه، تقویت اشباع شده، تقویت‎کننده‎ و ضریب بهره توان

بلور فوتونیکی فلزی، از آرایه ای از میله های فلزی تشکیل شده است که کاربرد وسیعی در فوتونیک دارد. در این پایان نامه بعد از بررسی پراش موج از یک یا چند میله ی فلزی، با در نظر گرفتن تابع پاشندگی فلزات، نوار ممنوعه ی یک بلور فوتونیکی فلزی دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس تأثیر برخی عوامل مانند، طول موج و عامل پرشدگی، روی رفتار مجموعه ای از میله ها بررسی شده است و با مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج گزارش شده در مقالات، اطلاعات بررسی شده مورد تأیید قرار گرفته است. علاوه بر آن، نشان داده شده است که با حذف برخی از میله ها از درون یک ساختار کامل بلور فوتونیکی، یک یا چند مد تشدید، که به آن ها مدهای مشخصه ی نقص گفته می شود، تشکیل می شود که بعد از شبیه سازی توزیع توان دوم اندازه ی میدان، مرتبه ی مدهای مشخصه برای هر ساختار بررسی شده است و این مسئله که مدهایی با بسامدهای بیشتر، مرتبه های بالاتری را دارا هستند، تأیید گردیده است. در ادامه، تأثیر تغییر در چیدمان میله ها، تعداد میله ها، تغییر در شکل نقص و هرگونه جابجایی در محل نقص، روی مدهای مشخصه ی نقص، مورد مطالعه قرار گرفته است و بعد از محاسبه ی ضریب کیفیت مد تشدید در یک ساختار مشخص، راهکارهایی به منظور بهبود ضریب کیفیت بلور فوتونیکی فلزی، ارائه شده است. از مزایای این روش می توان به طراحی ساختاری که موقعیت نوار ممنوعه ی فوتونیکی آن در محدوده ی امواج میکروموج است، اشاره کرد. با توجه به آنکه روش عناصر مرزی به منظور شبیه سازی مسائل در این پژوهش انتخاب شده است، زمان انجام محاسبات کاهش و دقت افزایش یافته است.

تکنیک های متعددی برای اندازه‎گیری جریان الکتریکی به صورت نوری توسعه یافته اند، که از آن جمله استفاده از تارهای نوری به عنوان عنصر سنجش می باشد. حسگر جریان تار نوری مبتنی بر اثر مگنتواپتیکی فارادی است. در مقایسه با مبدل های جریان مرسوم، حسگر جریان تار نوری مزیت های فراوانی، از قبیل عایق ذاتی، محدوده دینامیکی بزرگ، و سرعت پاسخ دهی بالا دارند. با این حال حسگر جریان تار نوری از اثر دوشکستی خطی ناشی از عدم تقارن محوری، خمش، و آشفتگی های محیطی از قبیل تغییر دما، لرزش، و غیره رنج می برد. برای کاهش مشکل دوشکستی خطی روش های جبران کننده مختلفی با استفاده از تار دوشکستی پایین، تار بازپخت شده، تار پیچیده شده، و تار شیشه فلینت پیشنهاد شده است. در کار حاضر روش بازپخت تار نوری با موفقیت برای حلقه سنجش تار نوری با قطر cm10 با حدود 700 دور انجام شده است. در نهایت، با اندازه گیری دوشکستی حلقه سنجش قبل و بعد از بازپخت، نشان داده شده است که دوشکستی خطی ناشی از خمش می تواند به طور قابل ملاحظه ای با استفاده از بازپخت تار نوری کاهش یابد. از این رو این حلقه به عنوان یک عنصر سنجش برای بیشتر کاربردها قابل قبول خواهد بود.

دمش نوریی با تولید حرارت در میله لیزری یا تار نوری همراه است. انتقال حرارت به سمت محیط اطراف که برای مدیریت دما طراحی شده اند باعث بوجود آمدن تغییرات دما و در نتیجه بروز تاثیرات ناخواسته حرارتی در عملیات لیزر می گردد. بنابراین بهینه سازی عملیات لیزر در حضور اثرات حرارتی مستلزم یافتن توزیع حرارتی در داخل محیط فعال است، که دراین پژوهش توابع توزیع حرارت، با استفاده از روش عددی بسیار دقیق و سریع drbetd در حالت های مختلف دمش بدست آمده است.

در این پایان نامه خروجی لیزر میکروحلقه nd:glass در حضور و عدم حضور اثر نقاط سوزان فضایی به روش تحلیلی و عددی بررسی شده است. در ابتدا با استفاده از حل هامیلتونی وابسته به زمان، ضرایب بسط تابع حالت الکترون ها مورد بررسی قرار گرفته است، سپس با توجه به این ضرایب، ماتریس چگالی و معادلات نرخ به دست می آیند. در ادامه با استفاده از معادلات ماکسول معادله حاکم بر میدان و شار فوتونی محاسبه می شود. لازم به ذکر است که میدان الکتریکی و قطبش در این پژوهش با توجه به شرایط مرزی تقریب زده شده است. سپس با توجه به معادلات به دست آمده برای شار فوتونی و میدان الکتریکی، اثر نقاط سوزان فضایی بر روی عملکرد لیزر بررسی شده است. با توجه به این که مدهای مجاز می توانند در میکروحلقه انتشار یابند، ابتدا باید این مدها را به دست آورد. برای این کار، مدهای مجاز در یک موجبر تخت را به دست آورده، و با توجه به رابطه بین مولفه افقی بردار موج، شعاع میکروحلقه و شماره مد، مدهای مجاز میکروحلقه تخمین زده می شوند. و در آخر، اثر نقاط سوزان فضایی برای هر مد مجاز، بر عملکرد لیزر مورد ارزیابی قرار گرفته است. دیده شد که با اعمال این اثر عملکرد لیزر حتی تا 50 درصد کاهش می یابد. مشاهده خواهد شد خروجی این نوع لیزرها در حضور و در عدم حضور این اثر، با تغییر مشخصه های میکروحلقه، متفاوت است.

در بسیاری از موارد لازم است موجبرهای نوری به شکل خمیده مورد استفاده قرار گیرند، خمش ایجاد شده در موجبر سبب اتلاف می شود. در این پژوهش تلفات ناشی از خمش های ماکرو درون موجبرهای نوری تخت خمیده به همراه اتلاف ناشی از جفت شدگی موجبر خمیده به موجبر مستقیم به روش عددی bem مورد محاسبه قرار گرفته است. برای این منظور بعد از به دست آوردن معادلات حاکم بر میدان های الکتریکی در نواحی خمیده به روش عناصر مرزی از معادله موج، انتشار میدان الکتریکی درون موجبرهای نوری خمیده شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد به علت وجود خم، موج ورودی به ناحیه خمیده بین مرز بیرونی و محور موجبر رفت و برگشت انجام می دهد، زمانی که موج به سمت مرز بیرونی منحرف می شود اتلاف خمشی افزایش می یابد، این امر همچنین نشان می دهد که اتلاف از مرز بیرونی نسبت به مرز داخلی بیشتر می باشد. از طرفی هرچه تغییر شکل موج در مرز خروجی از ناحیه خمیده نسبت به مدهای موجبر مستقیم بیشتر باشد اتلاف ناشی از جفت شدگی موجبر خمیده به موجبر مستقیم بیشتر خواهد شد. به علت وجود خم درون موجبرهای چندمدی ممکن است پدیده جفت شدگی مد رخ دهد، به همین دلیل در موجبرهای تک مدی ضریب انتقال و در موجبرهای چندمدی ماتریس انتقال خواهیم داشت که عناصر قطر اصلی میزان انتقال یک مد خاص و عناصر غیر قطری میزان جفت شدگی مد را نشان می دهد. در انتها پس از محاسبه ضرایب اتلاف، تاثیر پارامترهایی همچون شعاع خم، زاویه خم، طول موج ورودی و روزنه عددی بر ضرایب انتقال و اتلاف مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پژوهش مشخصه های انتشار پالسهای تراهرتز با توزیع زمانی گاوسی به صورت عمود در یک تیغه پلاسمای گرم، مغناطیده و برخوردی (با صرف نظر از حرکت یون ها) مورد بررسی قرار گرفته است. به طور کلی انتشار امواج الکترومغناطیسی در محیط های پلاسمایی دارای اهمیت کاربردی در تشخیص ویژگی های مربوط به انواع پلاسما است. به طور تئوری با معرفی ثابت دی الکتریک پلاسمای گرم و مغناطیده و با استفاده از روش تبدیل امپدانس با دی الکتریک های چندگانه، دامنه زمانی پالس تراهرتز بازتابی با قطبش های دایروی راست گرد و چپ گرد از تیغه پلاسمای گرم محاسبه می شود. تیغه پلاسمای گرم، مغناطیده و برخوردی از طریق دو دیواره پلاستیکی و رسانای کامل محصور شده است. با مطالعه تاثیر دمای الکترونی، فرکانس برخورد موثر، چگالی الکترونی، ضخامت لایه پلاسما و همچنین میدان مغناطیسی خارجی روی دامنه زمانی پالس بازتابی، مشخص می شود که این پارامترها تاثیر قابل توجهی در اندازه دامنه پالس بازتابی دارند. در حالتی که طیف زمانی پالس تراهرتز بازتابی بر حسب مقادیر مختلف میدان مغناطیسی یکنواخت خارجی رسم شود ، مقدار دامنه زمانی پالس بازتابی به نوع قطبش پالس تراهرتز بازتابی وابسته می شود. در آخر نیز شدت انرژی برای پالس فرودی و بازتابی محاسبه شده است.

در این پژوهش مشخصه های چند نوع از تشدیدگرهای اپتیکی حلقوی براساس ساختار و پارامترهای آنها بررسی شده است. در ابتدا هر یک از تشدیدگرها توسط روش ماتریس انتقال مدل سازی شده اند و سپس به تجزیه و تحلیل نتایج پرداخته شده است. پارامترهای موثر مورد بررسی در این پژوهش عبارتند از شعاع میکروحلقه، عامل بقا و ضریب جفت شدگی. با افزودن عاملی جهت ایجاد یک تشدید دیگر با اندکی اختلاف راه نوری، در تشدیدگر تشدید دوگانه رخ می دهد. در این حالت پارامترهای ضریب عبور و بازتاب مربوط به عامل بازتابنده نیز به پارامترهای فوق الذکر اضافه می شوند. تأثیر هر یک از پارامترهای نام برده بر مشخصه های تشدیدگرها مانند طول موج تشدید، گستره آزاد طیفی، پهنای باند در نصف بیشینه، ضریب کیفیت و ظرافت به صورت متمایز مطالعه و بحث شده است. برای تشدیدگرهای معرفی شده شرایط تشدید بهینه، حداکثر ضریب کیفیت و انباشتگی میدان، به دست آورده شده است. ملاحظه می شود نمودار انباشتگی میدان در طول موج تشدید بر حسب ضریب عبور در ماتریس جفت شدگی، دارای قله می باشد که نشان دهنده ی وجود ضرایب جفت شدگی بهینه در تشدیدگر است. برای تشدیدگر اپتیکی تمام عبور هنگامی که ضریب عبور در ماتریس توصیف کننده جفت شدگی و عامل بقا برابر و بسیار به 1 نزدیک باشند ظرافت و ضریب کیفیت به طرز شگفت انگیزی بزرگ خواهند شد. در این شرایط ضریب کیفیت از مرتبه میلیون می شود.

یک دسته از قطعات اپتیکی که با بلورهای فوتونی ترکیب می¬شوند تارهای نوری (موجبرها) هستند که به چنین ساختارهایی تار بلور فوتونی می گویند. هدف در این پژوهش بررسی ویژگی های اپتیکی ساختارهای تار نوری بلور فوتونی کامل و ناقص آغشته به نانوذرات فلزی می¬باشد. می توان با ایجاد نقص در تناوب مذکور، یک حفره ایجاد کرد که این حفره باعث تشکیل مد نقص می شود. می¬توان با افزودن نانو ذرات فلزی در محل حفره به ساختار خواص اپتیکی آن را تغییر داد. در این پایان نامه موجبرهایی با دهانه¬ی بزرگ و کوچک بررسی شده است. در موجبرهایی که دهانه¬ی آن هم مقیاس با طول موج نور است تعداد مدهای مجاز محدود می¬شود. مدهای نقص در موجبرها با دهانه¬ی محدود به علت نداشتن بر هم نهی پهنای کمی داشته و تیز می¬باشند و این مزیتی برای سهولت آشکارسازی به حساب می¬آید. در این پایان نامه علاوه بر بررسی منحنی عبور نور از ساختار تک لایه، چند لایه و بلور فوتونی در قالب موجبر به بررسی تاثیر تغییرات شعاع و ضریب پر شدگی نانوذرات فلزی بر روی مد نقص پرداخته شده است. قسمت دیگر این پایان نامه به بررسی اثر دما بر عملکرد حسگر موجبر بلور فوتونی که مبتنی بر تشدید پلاسمون¬های سطحی نانوذرات طلا توسط مد نقص می¬باشد، مربوط می¬شود. مشاهده گردید که تغییر دما منجر به تغییر شکل و ارتفاع مد نقص می¬شود. با توجه به پهنای بسیار کمتر قله¬ی مد نقص نسبت به قله¬ی تشدید پلاسمون سطحی در این پژوهش از تغییرات مد نقص به جای تغییرات ط پلاسمون سطحی به عنوان اساس کار حسگر دمایی استفاده شده است. تحلیل انتشار نور در ساختارهای تعریف شده در این پژوهش به روش ماتریسی انجام می¬شود. واژگان کلیدی : بلور فوتونیکی، تار بلور فوتونی، موقعیت نوار ممنوعه فوتونی، مد مشخصه¬ی نقص، نانوذرات فلزی

در کار حاضر، به مطالعه میکروتشدیدگر تمام عبور و ریزش خیزش پرداخته می شود و تأثیر ورود نانوذرات فلزی نجیب ( طلا و نقره ) بر کارکرد آن بررسی می گردد. با استفاده از تئوری ماتریس انتقال، دو مد تشدیدی زمزمه ای در میکرودیسک سیلیکایی جفت شده به یک و دو موجبر مستقیم مورد مطالعه قرار می گیرد. دامنه عبور بهینه محاسبه می گردد و به تأثیر شعاع میکرودیسک، ضریب پرشدگی نانو ذرات فلزی بر روی آن پرداخته می شود. با تغییر شعاع میکرودیسک می توان طول موج های تشدیدی را کنترل و جابجا کرد و با افزایش ضریب پرشدگی و شعاع نانو ذرات کروی به دلیل جذب پلاسمونی کاهش در دامنه عبور تشدیدی و افزایش پهنای قله ها را به دنبال دارد. نانو ذرات فلزی au در مقایسه با نانو ذرات ag منجر به دامنه عبور بزرگتری در میکرو تشدیدگر می گردد. در یک گستره دمایی 130 درجه سانتی گراد، دامنه عبوری پایداری خوبی نسبت به تغییرات دمایی دارد، ورود نانو ذرات به یک میکرودیسک منجر به ناحیه فرکانسی ، نوار رست استراهلن می گردد که ضریب شکست در آن منفی و دامنه عبور ثابت است وبا ضریب پرشدگی نانو ذرات می توان پهنای این نوار را کنترل کرد.

در این پایان نامه از دو دیدگاه بلورهای فوتونی مرکب از فلز و دی الکتریک بررسی و شیبه سازی شده اند. در دیدگاه اول، بلور فوتونی از میله های فلزی متخلخل تشکیل شده و در ناحیه ی طول موجی تراهرتز بررسی های مختلف انجام گرفته است. در دیدگاه دوم بلورهای فوتونی متشکل از میله های سیلیکونی آغشته به نانو ذرات فلزی و در ناحیه ی طول موجی مادون قرمز نزدیک، بررسی و شبیه سازی شده اند. ابتدا رفتار بلور فوتونی کاملا دی الکتریک، کاملا فلزی و همچنین عبور غیرعادی نور در بلور کاملا فلزی بررسی و با نتایج گزارش شده در مقالات قبلی، مقایسه و مورد تائید قرار گرفته است. سپس در هر دو دیدگاه موقعیت نوار ممنوعه ی فرکانسی، جابجایی و کنترل آن در ساختارهای کامل بلور فوتونی بررسی شده است. در بررسی های دیگر در ساختارهای ناقص بلور فوتونی با تغییر ضریب پرشدگی و عوامل دیگر موقعیت طول موج های تشدیدی جابجا و کنترل شده است. از آن جا که ضریب کیفیت در تشدیدگرهای بلور فوتونی معیار بسیار مهمی در انتخاب تشدیدگر و استفاده از آن در زمینه های مختلف کاربردی می باشد و پژوهش گران به دنبال راهکارهایی برای افزایش آن هستند، در این پژوهش در بلورهای فوتونی متشکل از میله های فلزی از جنس مس و متخلخل، با تغییر پارامترهایی همچون درصد تخلخل و تغییر تراکم، ضریب کیفیت به میزان بسیار زیادی (حدود 100 برابر نسبت به کارهای قبلی) افزایش یافته است. از دیگر امتیازات ارزشمند این اثر، کنترل طول موج های تشدیدی در عبور غیرعادی نور با استفاده از تغییر درصد تخلخل در بلورهای فوتونی تشکیل شده از میله های فلزی مسی متخلخل می باشد. شایان ذکر است که این مورد بررسی در بلورهای فوتونی کامل صورت گرفته است. استفاده از روش عناصر مرزی، باعث افزایش سرعت و دقت در انجام محاسبات گردیده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.