این پایان نامه به بررسی درهم تنیدگی کوانتومی در حالت پایه ی سیستم نردبان مغناطیسی دو پای اسپین-2/1 در حضور میدان مغناطیسی یکنواخت اختصاص دارد. محاسبات ما دارای دو قسمت تحلیلی و عددی است. در ابتدا با استفاده از روش تقریبی اختلال به مطالعه ی درهم تنیدگی تشکیل نردبان دو پای اسپین-2/1 با برهم کنش هایزنبرگ می پردازیم و ثابت می کنیم که میزان توافق به تعداد پله هایی از نردبان بستگی دارد که اسپین های آن ها در راستای میدان مغناطیسی جهت گیری کرده اند. علاوه بر آن نشان می دهیم که بررسی نردبان های با تبادل پله ای متناوب نیازمند استفاده از تصحیح مرتبه ی دوم اختلال می باشد. محاسبات ما نشان خواهد داد که میدان مغناطیسی خارجی، اسپین های واقع در پله های با قدرت برهم کنش تبادلی ضعیف تر را زود تر از اسپین های دیگر با خود هم جهت می کند. همچنین تأثیر ناهمسانگردی در همیلتونی سیستم بر نقاط بحرانی و درهم تنیدگی مطالعه خواهد شد. نشان می دهیم که نقاط بحرانی که گذار های فاز کوانتومی در آن ها رخ می دهد به ضریب جفتیدگی در راستای پله ها و پا ها و ضریب ناهمسانگردی وابسته است. راهکاری که در محاسبه ی نقاط بحرانی معرفی می شود، روشی موثر در یافتن نقاط بحرانی در همه ی سیستم های با بُعد پایین محسوب می شود. در قسمت دوم پایان نامه، روش عددی برای انجام محاسبات مدّ نظر قرار می گیرد و علاوه بر درهم تنیدگی تشکیل، درهم تنیدگی آنتروپی را بررسی خواهیم نمود. به منظور قطری کردن ماتریس همیلتونی و یافتن ویژه بردار حالت پایه از روش لنکشوز استفاده کرده و ثابت می کنیم که با افزایش میدان مغناطیسی درهم تنیدگی بین دو اسپین واقع در یک پله از نردبان روندی کاهشی دارد و به ازای مقادیری بزرگ تر از یک مقدار خاص میدان، سیستم نردبانی در حالت جداپذیر قرار می گیرد. همچنین نشان داده می شود که در مورد دو اسپین واقع در یکی از پا های نردبان، درهم تنیدگی فقط در ناحیه ی سیال لاتینجر اسپینیِ دوم غیر صفر است و مهم تر از همه نتایج محاسبات ما وجود یک درهم تنیدگی بلند-فاصله در پا های نردبان مغناطیسی را تأیید خواهند کرد. در نهایت نیز نشان خواهیم داد که یک قانون مساحت برای درهم تنیدگی آنتروپی مشاهده می شود.

پیشرفت در ساخت لیزرها ما را به چشمه های تابش الکترومغناطیسی با توان بالا رهنمون کرد. این چنین منابع نوری پر توانی موجب بسیاری از پدیده های غیر اختلالی و غیر خطی میدان قوی از جمله تولید هماهنگ های مرتبه ی بالا (hhg) میشود. طی برهم کنش غیر خطی اتم ها یا ملکول های گاز با یک پالس لیزری کوتاه با بسامد ، تابشی حاوی مضارب بالاتر فرکانس اصلی میدان فرودی یعنی تولید خواهد شد. پس از بحث در مورد چگونگی برهم کنش اتم با میدان قوی لیزری، hhg با استفاده از دو مدل نیمه کلاسیک و کوانتومی مورد مطالعه قرار گرفته است. بازده تولید پایین فرآیند hhg باعث شد که در راستای افزایش این بازده تلاش های فراوانی شود. هم جهت با این تلاشها در این پایان نامه افزایش بازده تولید با استفاده از میدان های لیزری دو رنگی با قطبش خطی و متعامد و همینطور با تغییر در محیط انتشار (محیطی مرکب از دو گاز نجیب) نشان داده شده است.

پیشرفت در ساخت لیزرها ما را به چشمه های تابش الکترومغناطیسی با توان بالا رهنمون کرد. این چنین منابع نوری پر توانی موجب بسیاری از پدیده های غیر اختلالی و غیر خطی میدان قوی از جمله تولید هماهنگ های مرتبه ی بالا (hhg) میشود. طی برهم کنش غیر خطی اتم ها یا ملکول های گاز با یک پالس لیزری کوتاه با بسامد ، تابشی حاوی مضارب بالاتر فرکانس اصلی میدان فرودی یعنی تولید خواهد شد. پس از بحث در مورد چگونگی برهم کنش اتم با میدان قوی لیزری، hhg با استفاده از دو مدل نیمه کلاسیک و کوانتومی مورد مطالعه قرار گرفته است. بازده تولید پایین فرآیند hhg باعث شد که در راستای افزایش این بازده تلاش های فراوانی شود. هم جهت با این تلاشها در این پایان نامه افزایش بازده تولید با استفاده از میدان های لیزری دو رنگی با قطبش خطی و متعامد و همینطور با تغییر در محیط انتشار (محیطی مرکب از دو گاز نجیب) نشان داده شده است.

اخیراً مطالعه خواص الکترومغناطیس محیط های مصنوعی با گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی توامان منفی به موضوعی با اهمیت شده است. چنین محیطی معمولاً به عنوان متامواد در نظر گرفته می شود. خواص متامواد را می توان مستقیماً از معادلات ماکسول با روابط ساختاری متناسب بدست آورد و با خاصیت ضریب شکست منفی متامواد می توان بر مشکلات شناخته شده لنزهای معمولی از طریق طراحی یک لنز کامل که هر دو جهت انتشار را به خوبی متمرکز می کند چیره شد. منظور ما از طراحی متامواد ساخت محیطی گسسته که ترکیبی از سلول های الکتریکی با اندازه کوچک در فرکانس های مورد علاقه است. پدیده برگشت موج رو به عقب را در یک متاماده مطالعه خواهیم کرد و در ادامه کاربرد متاماده را در یک جفتگر اپتیکی غیر خطی بررسی می کنیم.

در سالهای اخیر پیشرفت فناوری نانو منجر به پدید آمدن گونه جدیدی از مواد با ویژگیهای اپتیکی غیرمعمول بنام ماده متا شده است. این ماده می تواند به عنوان محیطی با ضریب شکست منفی رفتار کند. این ویژگی به داشتن مقدار منفی گذردهی الکتریکی? و تراوایی مغناطیسی? به طور همزمان مربوط می شود. در مرحله نخست ما تعدادی از پدیده های غیرخطی در مواد متا با ضریب شکست منفی را در نظر می گیریم. ما بر روی رفتار اپتیکی فیلم های نازک و اندرکنشهای چند موجی تمرکز می کنیم.سپس در مرحله دوم به صورت تئوری شیوه ای را برای غلبه بر این محدودیت های ذاتی پیشنهاد می کنیم. یک سالیتون که بر پایه پدیده شفافیت خودالقایی بنا شده است در یک ماده متا که به صورت پراکنده با اتم های دوترازی به عنوان جاذب تشدیدی آلاییده شده است، به صورت پایدار و رو به عقب انتشار می یابد. این سالیتون می تواند در حالی که ویژگی چپ گرد بودن مواد متا با ضریب شکست منفی را حفظ می کند بر پاشندگی قوی و جذب متوسط در آنها فائق آید.انتشار این پالس را شبیه سازی کرده و روی علائم این سالیتون که به سمت عقب حرکت می کند بحث می کنیم.

پالس های آتوثانیه ی xuv نگرشی را به سمت مطالعه ی دقیق فرآیندهای الکترونی فوق سریع در اتم ها و مولکول ها گشوده است. تاکنون، استفاده از فرآیند تولید هماهنگ های مرتبه بالا تنها روشی است که به لحاظ تجربی، امکان تولید تپ های آتوثانیه منفرد را فراهم ساخته است. یکی از مشکلات مرتبط با این فرآیند، بازده پایین هماهنگ ها می باشد. این مسئله، مستقیماً شدت تپ های آتوثانیه خروجی از طیف و در نتیجه کاربرد های عملی آن ها را تحت تأثیر قرار می دهد. در این پایان نامه، پس از بحث در مورد چگونگی برهم کنش اتم با میدان لیزری قوی، فرآیند تولید هماهنگ مرتبه بالا با استفاده از دو مدل نیمه کلاسیکی و کوانتومی بررسی شده است. سرانجام مراحل بهینه سازی این فرآیند برای کاربرد های عملی، مورد توجه قرار گرفته است.

انتشار امواج الکترومغناطیسی درون پلاسما منجر به پدیده ای بنام "خود همگرایی لیزر"می گردد.این پدیده به لحاظ نقطه شروع برای بسیاری از اثرات اندرکنش لیزر-پلاسما از اهمیت زیادی برخوردار است.ما در این رساله ضمن بررسی جامع این پدیده با در نظر گرفتن پلاسمای مغناطیده نشان داده ایم که انتشار امواج الکترومغناطیسی درون چنین پلاسمایی منجر به نتایج قابل توجهی خواهد شدواندازه خال لیزری نسبت به پلاسمای غیر مغناطیده کاهش چشمگیری داشته است.در این پایان نامه، انتشار باریکه لیزری در پلاسمایی که بطور عرضی مغناطیده شده، مطالعه شده است. نیروی v×b که بر الکترون پلاسما اثر می گذارد سبب ایجاد تغییر در جرم نسبیتی آن شده و باعث اختلال در چگالی الکترونی و نیز اصلاحاتی در خصوصیات انتشار باریکه لیزری می شود . این تحقیق بیان می کند که مغناطش عرضی پلاسما اثر خود همگرایی در باریکه لیزری را بهبود می بخشد. همچنین توان آستانه مورد نیاز برای ایجاد خود همگرایی در پلاسمای مغناطیده به مقدار کمتری کاهش می یابد کلید واژه:پلاسما،امواج الکترومغناطیسی،باریکه ی لیزری،خودهمگرایی،اندازه خال لیزری

لیزر نیتروژن به صورت گسترده برای پمپاژ لیزر رنگینه ای استفاده می شود. برای برانگیختگی لیزر نیتروژن دو روش تخلیه طولی و عرضی وجود دارد که روش طولی برای ساخت لیزرهای کوچکتر مناسبت می باشد. ساده ترین راه برای افزایش انرژی، افزایش ابعاد محیط بهره به نظر می رسد اما آزمایشات نشان داده که افزایش قطر تیوپ تأثیر خاصی در افزایش انرژی ندارد. ما در این پروژه قصد داریم با افزایش فشار محیط بهره، به انرژی های بالاتر برسیم. در نتیجه ی افزایش فشار، ما مجبور به اعمال ولتاژ بسیار بالایی خواهیم بود. این موضوع باعث می شود که دیگر نتوانیم از مدار بلوم لاین که مدار مناسب برای تخلیه لیزر نیتروژن بود استفاده کنیم. مدار پیشنهادی ما مولد مارکس می باشد. که نسبت به بلوم لاین، ولتاژهای خیلی بالاتری را تولید می کند ولی زمان خیزش خیلی بیشتری دارد و ما مجبوریم به شکلی این مشکل را رفع کنیم. ما از دو تیوپ لیزر به طول های 28 و 50 سانتی متر به عنوان کاواک لیزر استفاده کردیم و از آنها تا فشار 60 تور لیزر گرفتیم.

امروزه نانوذرات دنیای جدیدی را پیش روی ما باز کرده اند و تقریبا در تمام بخش های زندگی ما تاثیر گذار هستند. با گذر از مقیاس میکرو به مقیاس نانو، بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی دستخوش تغییر می شوند، این تغییرات ناشی از افزایش نسبت سطح به حجم و ورود اندازه ی ذره به قلمرو اثرات کوانتومی است. علاوه بر اینکه خواص نانوذرات با حالت توده ای آن تفاوت دارد، می توانند مولکول هایی را که در مجاورت خود قرار می گیرند تحت تاثیر قرار دهند. از طرفی علم لیزر نیز پیشرفت شگرفی در چندین سال اخیر داشته و نقش خود را در زندگی انسانها هر روزه پررنگ و پررنگتر می کند. در این جستار سعی بر آن شده است که این دو علم را تا حدی که در چارچوب پژوهش مان می گنجد با هم مرتبط سازیم. ابتدا اثرات اپتیکی مولکولهای مجاور نانوذرات فلزی را بررسی می نماییم سپس این تغییرات را برای دو مولکول خاص که در تقویت کننده های لیزری کاربرد دارند ، در نزدیکی نانوذره نقره محاسبه می کنیم. در ادامه بررسی می کنیم که مشخصات یک تقویت کننده لیزری در صورت وجود و عدم وجود نانوذرات چه تفاوتی باهم دارد. به عبارتی می توان گفت برعکس کارهایی که تاکنون انجام گرفته و صرفا به تغییرات خواص نانوذرات یا مولکول های اطراف نانوذره پرداخته شده است، در این پژوهش کاربرد عملی این موضوع مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این پایان نامه طراحی و شبیه سازی لیزر مد قفل شده sapphire:ti با پهنای زمانی پالس 30 sf گزارش می شود. مطالعه و بررسی خواص الکترواپتیکی محیط فعال sapphire: it، نشان می دهد این بلور از قفل بندی مدی خود به خودی بهره مند است، در نتیجه روش انفعالی قفل بندی مدی عدسی کر را انتخاب می کنیم. به منظور بررسی بهره در محیط لیزری، با حل معادلات جفت شده لیزر چهار ترازی این بلور توسط نرم افزار matlab، بهره سیگنال کوچک را به دست می آوریم و ضریب جفت شدگی بهینه آینه خروجی را محاسبه می کنیم. با توجه به محدوده جذب بلور، لیزر هماهنگ دوم o_4yv:ndبرای دمش انتخاب می شود. برای بهینه کردن بازده تولید هماهنگ دوم(shg) ویژگی های نوری بلور غیر خطی مناسب برای تبدیل بسامد را بررسی و محاسبه می کنیم. سرانجام برای طراحی مشدد لیزر، پهنای زمانی پالس، توان آستانه کر، فاصله خودکانونی، پاشندگی سرعت گروه و حداقل فاصله منشورهای چرپ برای جبران پاشندگی را محاسبه می کنیم و برای یک طرحواره ساده مشدد لیزر، قطر کمر، زاویه پراکندگی پرتو و قطر لکه بر آینه عقبی را تخمین می زنیم.

در این کار، تئوری و تجربی لیزرهای دیسکی نازک جهت تولید مدهای غیرپراشی بسل-گاوس و متیو-گاوس را تحقیق کردیم. به این منظور، چندین نوع رزوناتور بر پایه اکسیکون از دیدگاه اپتیک هندسی و موجی طراحی، شبیه سازی و تفسیر شد. مسیرهای پایدار داخل رزوناتور: مقادیر ویژه، و بردارهای ویژه به طور تحلیلی بر حسب پارامترهای مختلف توصیف گردید. همچنین تلفات پراش رزوناتور در هر رفت- برگشت بر حسب پارامترهای هندسی آن تحلیل شد. تحلیل موجی و حل معادلات نرخ اتم های yb:yag نشان می دهد که پیکربندی پیشنهادی یک باریکه ی بسل- گاوس پرتوان با اندازه ی لکه ی کوچک می توتند تولید کند. در مرحله بعد، با انحراف از حالت تعادل آینه خروجی رزوناتور مدهای متیو - گاوس شبیه سازی شد. نتایج تجربی چیدمان فوق وجود مدهای ویژه غیرپراشی متیو _ گاوس را برای پیکربندی مذکور تأیید می کند. تحلیل جبهه های فازی از طریق حسگر شاک هارتمن نشان می دهد که تغییر شکل دیسک در اثر حرارت روی توان و پروفایل خروجی تاثیر می گذارد. نهایتاً برای رفع محدودیت فاصله میان ماده فعال و اکسیکون در سیستم های پمپاژ معمول، سیستم پمپاژ شبه طولی جدیدی ارائه گردید. به منظور دستیابی به انتقال موثرتشعشع پمپاژ،اثرات پارامترهای هندسی روی بهره پمپاژ این سیستم توصیف گردید. بر خلاف سیستم های پمپاژ سنتی، مزیت این سیستم در قابلیت بکارگیری چند ماژول به طور همزمان برای پمپاژیک تک دیسک است. جهت بکارگیری پیکربندی پیشنهادی در پمپاژلیزرهای دیسکی پرتوان، اثرات ترمواپتیکی شبه کاواک در توان های مختلف تحقیق شد.تحلیل ترمواپتیکی نشان می دهد که یک لوله نوری مرکب ساخته شده از الماس و yag می تواند اثرات حرارتی را بطور قابل ملاحظه ای کاهش دهد.

دانش آتوثانیه ای شامل مطالعه ی پدیده هایی است که در مقیاس زمانی بسیار کوتاهی رخ می دهند که از این می توان به واکنش های شیمیایی، تغییرات در ساختار مولکولی و دینامیک الکترون های مقید اشاره نمود. تاکنون، استفاده از فرآیندتولید هماهنگ های مرتبه بالا تنها روشی است که به لحاظ تجربی، امکان تولید پالس های آتوثانیه را فراهم ساخته است. گستردگی ناحیه تخت و مرتبه قطع مستقیما شدت تپ های آتوثانیه را تحت تاثیر قرار می دهد.ما از حل عددی معادله شرودینگر وابسته به زمان در یک بعد برای بدست آوردن تپ های آتوثانیه واضح تر در این پایان نامه پس از معرفی دانش آتوثانیه و فرآیند تولید هماهنگ های مرتبه بالا به وسیله ی دو مدل نیمه کلاسیکی و کوانتومی، از میدان های لیزری دورنگی چرپ دار و سه رنگی چرپ دار با تاخیر فازی برای شبیه سازی، استفاده کرده ایم.

در این پژوهش به بررسی برهم کنش اتم- میدان در قالب دو نظریه ی کوانتومی و نیمه کلاسیکی پرداخته شد تا با مقایسه ای که میان این دو نظریه انجام می گیرد به آنچه در واقع رخ می دهد پی برده شود.در نظریه ی نیمه کلاسیک اتم کوانتیده در نظر گرفته می شود ولی میدان به عنوان تابعی از زمان عمل می کند نه یک عملگر. پس از بدست آوردن هامیلتونی برهم کنشی اتم- میدان، جمعیت معکوس را محاسبه می شود که یک تابع تناوبی بدست می آید. در گام بعد نظریه ی کوانتومی ملاک قرار داده شد. در اینجا ابتدا میدان را کوانتیده کرده تا به صورت یک عملگر درآید آنگاه به بررسی یک مدل تماماً کوانتومی در رابطه با برهم کنش اتم- میدان پرداخته شده است و دینامیک آن به چند روش مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایجی منحصراً کوانتومی مانند پدیده های گسیل خودبه خودی و فروریزش و احیای جمعیت معکوس توجیه شده اند.

تا به امروز تولید هارمونیک مرتبه بالا در محیط های گازی، مهمترین روش برای تولید پالس های آتو ثانیه ای می باشد. این فرآیند غیر خطی می تواند با استفاده از مدل سه مرحله ای: یونیزاسیون تونلی الکترون از سیستم اتمی، شتاب گیری و بازترکیب با یون مادر، توصیف شود. بر اساس مدل مکانیک کوانتومی توسعه داده شده دراین پایان نامه، تولید هارمونیک مرتبه بالا و تولید پالس آتوثانیه ای منفرد، با استفاده از دستکاری در این سه مرحله مورد بررسی قرار می گیرد. به عنوان نتیجه، با آماده سازی یون ها بصورت برهم نهی همدوسی از حالت ها و با استفاده از پالس های لیزری مادون قرمز کم- چرخه، بازده تولید هارمونیک مرتبه بالا می تواند به شدت افزایش یابد و یک پالس لیزری زیر-40 آتوثانیه ای منفرد و پر شدت می تواند مستقیما تولید شود.

دانش آتوثانیه ای شامل مطالعه ی پدیده هایی است که در مقیاس زمانی بسیار کوتاهی رخ می دهند که می توان به واکنش های شیمیایی، تغییرات در ساختار مولکولی و دینامیک الکترون های مقید اشاره نمود. تا به امروز، تولید هماهنگ های مرتبه بالا در محیط های گازی، مهم ترین روش برای تولید پالس های آتوثانیه است. در این رساله، پس از توصیف مکانیسم فیزیکی فرآیند تولید هماهنگ های مرتبه بالا به وسیله ی دو مدل نیمه کلاسیکی (روشی ابتدایی و ساده) و کوانتومی (روشی جامع)، با استفاده از حل عددی معادله شرودینگر وابسته به زمان در یک بعد، به تولید هماهنگ های مرتبه بالا و همچنین تولید پالس های آتوثانیه پرداخته ایم. نخست، محاسبات ما مربوط به بررسی فاکتورهای کنترلی در میدان سه رنگی همگن جهت رسیدن به حالت بهینه است. سپس، به تولید هماهنگ های مرتبه بالا با استفاده از میدان پلاسمونی افزایشی در نانوساختارهای فلزی پاپیونی شکل می پردازیم.

در این پایان نامه به بررسی تاثیر طول موج در تولید هماهنگ¬های مرتبه بالا از پاسخ اتم منفرد تحت تابش میدان لیزری می-پردازیم. محاسبات ما بر پایه حل عددی معادله شرودینگر وابسته به زمان در گاز هلیوم به صورت یون منفرد و حالت پیش برانگیخته صورت می¬گیرد. نقطه قطع هماهنگ در دیدگاه نیمه کلاسیکی متناسب با است، ولی به طور غیر قابل انتظار بازده هماهنگ برای گاز هلیوم با مقیاس کاهش پیدا می¬کنند. در انتها به بررسی تاثیر تقدم و تاخر در بر انگیخته شدن گاز در محاسبات عددی مان می¬پردازیم.

دانش آتو ثانیه ای شامل مطالعه ی پدیده هایی است که در مقیاس زمانی بسیار کوتاهی رخ می دهند که می توان به واکنش های شیمیایی، تغییرات در ساختار مولکولی و دینامیک الکترو نهای مقید اشاره نمود. تا کنون، استفاده از فرآیند تولید هماهنگ های مرتبه بالا تنها روشی است که به لحاظ تجربی، امکان تولید پالس های آتوثانیه را فراهم کرده است. گستردگی ناحیه تخت و مرتبه قطع به همراه افزایش بازده خروجی تاثیر مستقیمی بر شدت تپ آتو ثانیه تولید شده دارد. در این پایان نامه پس از معرفی دانش آتوثانیه و فرآیند تولید هماهنگ های مرتبه بالا به وسیله ی دو مدل نیمه کلاسیکی و کوانتومی، با استفاده از حل معادله شرودینگر وابسته به زمان در یک بعد به بررسی حالت همدوس تابع حالت اولیه متشکل از یون و حالت اولیه اتم هلیوم به عنوان روشی برای افزایش فرکانس ناحیه قطع و سپس بررسی اثر افزایش شدت بر تولید هماهنگ مرتبه بالا می پردازیم.

پیشرفت در ساخت لیزر ما را با به چشمه های تابش الکترومغناطیسی با توان بالا رهنمود کرد. این چنین منابع نوری پر توانی موجب بسیاری از پدیده های غیر اختلالی و غیر خطی میدان قوی از جمله تولید هارمونیک های مرتبه بالا میشود. طی برهمکنش غیر خطی اتم ها و مولکول های گاز با یک پالس لیزری کوتاه با بسامد ? ، تابش حاوی مضارب بالاتر فرکانس اصلی میدان فرودی ?_q=q? تولید خواهد شد. پس از بحث در مورد چگونگی بر هم کنش اتم با میدان قوی لیزری، و فرآیند تولید هارمونیک های مرتبه بالا با استفاده از دو مدل نیمه کلاسیکی و کوانتومی مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از مشکلات تولید هارمونیک های مرتبه بالا نیاز به میدان لیزری فرودی با شدت بالا است که برای حل این مشکل میتوان از صفحات رزونانسی پلاسمونیک استفاده نمود. در این پایان نامه ما به بررسی اثرات تولید هارمونیک های مرتبه بالا با استفاده از این میدان های پلاسمونیکی پرداخته ایم.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.