هدف اصلی ما در این پایان نامه اندازه گیری دمای جسم به روش غیرتماسی در ناحیه فروسرخ بود که بر اساس مطالعات به این نتیجه رسیدیم که بهترین بازه برای اندازه گیری ناحیه ( 12-8) است به این دلیل که عبوردهی در این ناحیه بیشینه است و جذب قابل اغماض می باشد. ابزاری که در این تحقیق برای اندازه گیری دمای جسم بکار گرفتیم تابش سنج طیفی تبدیل فوریه ای فروسرخ و دوربین های حرارتی بوده اند. به طور مثال به کمک تابش سنج طیفی تبدیل فوریه ای فروسرخ توانستیم طیف دمای ظاهری جسم را به دست آوریم و همچنین توانستیم طیف تابشی جسم را از فواصل دور اندازه گیری کنیم. ما توانستیم از این طیف برای نشان دادن آلودگی های جوی استفاده کنیم. ابزار دیگری که برای اندازه گیری دمای جسم بکاربردیم دوربین های حرارتی تصویربردار فروسرخ بودند که به کمک تصاویر گرفته شده از این دوربین ها توانستیم دمای ظاهری جسم را به دست آوریم. تابشی که به کمک دوربین حرارتی اندازه گیری کردیم وابسته به طول موج نیست پس از اندازه گیری دمای ظاهری جسم دمای تصحیح شده جسم را به دست آوردیم که برای این کار از مدل های ریاضی استفاده کردیم که به کمک این مدل های ریاضی توانستیم دمای واقعی جسم را به دست آورده و همچنین عوامل ایجاد خطا در اندازه گیری دما را بررسی و اندازه گیری کردیم.

در این پژوهش ابتدا لیزرnd:yag دوشاخه ای کلیدزنی-q را طراحی کرده و چیدمان آزمایشگاهی آن را برپا کردیم و تمامی پارامترهای پیش بینی شده را بصورت تجربی بدست آوردیم. سپس با استفاده از این لیزر به عنوان لیزر دمشی، به طراحی و برپایی نوسانگر پارامتریک نوری پرداختیم. به این منظور ابتدا کاواک لیزری مناسب برای دمش میله ی لیزری (nd:yag) را طراحی کردیم، سپس به اندازه گیری فاصله ی کانونی عدسی گرمایی میله ی لیزری پرداختیم و بازآواگر دوشاخه ای nd:yag را با استفاده از منشور گوشه مکعبی طراحی و چیدمان آزمایشگاهی آن را برپا کردیم. بهره ی سیگنال کوچک و جفت شدگی خروجی بهینه را به صورت تجربی به دست آورده و پارامترهای پرتو همچون زاویه ی واگرایی خروجی لیزر و سازه ی انتشار پرتو را ابتدا به صورت نظری و سپس به صورت تجربی به دست آورده و نتایج هر دو حالت را با یکدیگر مقایسه کردیم و سازگاری خوبی بین این نتایج به دست آوردیم. آنگاه برای به دست آوردن تپ های لیزری کوتاه با توان بیشینه ی بالا، از روش کلیدزنی-q کنا استفاده کردیم. از لیزر برپا شده به عنوان لیزر دمشی نوسانگر پارامتریک نوری استفاده کردیم. سپس نوسانگر پارامتریک نوری (opo ) را طراحی کردیم. برای این کار بلور غیرخطی ktp را انتخاب کردیم و سپس به پیدا کردن بهترین زاویه ی جورشدگی فازی با توجه به مقدار ضریب موثر غیرخطی و اثر walk-off، محاسبه ی پهنای زاویه ی واگرایی و پهنای بینابی مجاز پرتوی دمش و گستره ی مجاز تغییرات دمایی بلور و بررسی آستانه ی نوسانات لیزر opo پرداختیم. تمامی محاسبات را توسط برنامه ی نرم افزاری matlab انجام دادیم. لیزر opo را در دو پیکربندی درون کاواکی و برون کاواکی برپا کرده و بازده و آستانه ی نوسانات لیزر opo با طول موج nm1570 را برای آینه های خروجی با بازتابندگی های متفاوت به دست آوردیم. در پایان انرژی خروجی، نمایه و زاویه ی واگرایی پرتو خروجی لیزر opo بر پایه ی دو نوع لیزر دمشی خطی و دوشاخه ای را با یکدیگر مقایسه کردیم.

، به منظور بررسی تکرار پذیری این آزمون، بر روی ماده ی سفید مغز چند داوطلب سالم و در شرایط یکسان آزمون انجام شده است و صحت این روش به عنوان روشی تکرار پذیر در انجام آزمایش های بالینی مورد تأیید قرار گرفته است. برای ارزیابی طیف های گرفته شده، در زمان پژواک اسپینی 30 میلی ثانیه، سطح زیر قله ی سیگنال متابولیت n-استیل اسپارتات (naa)، کراتین (cr) و کولین(cho) و نیز نسبت های مختلف این متابولیت ها، اندازه گیری گردید. در این نسبت ها، ضریب تغییرات نسبت های naa/cho+cr از سایر نسبت ها کوچکتر بوده که نشان دهنده ی نسبت های پایدارتری هستند. با مقایسه ی مقادیر به دست آمده برای متابولیت ها در بافت سالم و بیمار، تفاوت زیادی میان مقدار متابولیت naa دربافت سالم و بیمار مغز افراد دیده شد. همچنین در بررسی میان مقادیر به دست آمده برای متابولیت ها در مغز افراد سالم و بافت سالم مغز افراد بیمار تفاوت زیادی به چشم نخورد که این می تواند معیاری باشد برای تعریف استانداردی به منظور به کارگیری این روش به عنوان روشی تشخیصی در کاربرد های بالینی.

در این پژوهش ابتدا به مطالعه و بررسی بهره سیگنال کوچک در یک سامانه چهار ترازی nd:yag پرداختیم. سپس با حل معادلات جفت شده جمعیت برای این لیزر، به کمک نرم افزار matlab، تغییرات نسبت به زمان، جمعیت هر تراز، شار فوتونی و بهره لیزری را بدست آوردیم و مقدار بهره سیگنال کوچک را محاسبه کردیم. سپس با برپایی تجربی لیزر نامبرده، به دو روش دمش از طریق لامپ درخشی و دمش از انتها توسط لیزر نیمرسانا، بهره سیگنال کوچک را با استفاده از روش فایندلی-کلی بدست آوردیم. در هر مورد، ضریب جفت شدگی بهینه را محاسبه کرده و در نهایت به مقایسه نتایج، پرداختیم. انتخاب مدهای عرضی لیزر کاربردهای زیادی در صنعت دارد. یکی از روش های انتخاب مدهای عرضی لیزر، قرار دادن روزنه درون مشدد است. به کمک نرم افزار matlab، مدهای عرضی درون مشدد را شبیه سازی کردیم و سپس اثر محیط فعال بر روی شکل هر مد را بررسی کردیم. سپس به توضیح روش جدیدی برای انتخاب مد پرداختیم. در این روش، از یک مولفه فازی مارپیچی استفاده می شود. با برپایی چیدمان آزمایشگاهی یک لیزر nd:yag از انتها دمیده شده، با قرار دادن روزنه دایره ای درون مشدد لیزری، با تغییر پارامترهای مربوط به روزنه و مشدد، توانستیم مدهای مطلوب عرضی را انتخاب کنیم و سپس به مقایسه نتایج تجربی و شبیه سازی پرداختیم. یکی از مدهای انتخاب شده، مد گاوسی است که به دلیل مشخصاتش، کاربردهای زیادی دارد. ما فاکتور کیفیت برای این مد را بدست آوردیم و عواملی که باعث تغییر این فاکتور می شوند را بررسی کردیم.

هدف از این تحقیق، بررسی اثر عدسی گرمایی در لیزرهای حالت جامد دمیده شده با لیزر نیمرسانا در چارچوب های دمش از پهلوو دمش از انتها می باشد و همچنین به دست آوردن تئوری های دقیق با در نظر گرفتن تمام اثرات گرمایی و پارامترهای میله لیزری می باشد. هدف دیگر، ارائه راه حل هایی برای کاهش و جبران عدسی گرمایی در میله لیزری nd:yag است. برای این منظور ، ابتدا در فصل اول مقدمه ای در مورد اثرات گرمایی در میله لیزری آورده می شود که با تئوری های کلی در مورد عدسی گرمایی میله لیزری آشنا شویم و همچنین بدانیم که باید بیشتر کدام پارامتر لیزر و میله لیزری را دنبال کنیم و در واقع کدام پارامتر است که تاثیر بیشتری در این اثر گرمایی دارد. در فصل دوم، یک لیزر حالت جامد که با لیزر نیمرسانا از پهلو دمیده می شود را در نظر می گیریم. در این نوع لیزر یک الگوی گرمایی با چگالی گرمایی گاوسی در سطح مقطع میله لیزری در نظر گرفته می شود و چون در این طرح میله یا چهار آرایه لیزر نیمرسانا دمیده می شود، فرض می شود که توزیع لیزرهای نیمرسانا در اطراف میله یک روشن سازی یکنواخت فضایی را به وجود آوردو فقط نور دمشی که به میله وارد شده است را در نظر می گیریم. با این وجود با استفاده از معادله گرما در حالت پایا برای میله لیزری، رابطه ای برای اختلاف دمای داخل میله بدست می آوریم و چون سهم بیشینه عدسی گرمایی را همین اختلاف دما به وجود می آورد، با داشتن اختلاف دما، اختلاف فاز ایجاد شده را محاسبه می کنیم و سپس رابطه ای را برای فاصله کانونی ایجاد شده به دست می آوریم. در ادامه این فصل تغییر عدسی گرمایی میله لیزری را برای مقادیر مختلف کمر پرتو بررسی می کنیم و به این نتیجه می رسیم که هنگامی که کمر پرتوهای دمش زیاد می شوند، توزیع انرژی گرایش به یکنواخت تر شدن دارد و فاصله کانونی گرمایی بلندتر می-شود که به معنای یک عدسی گرمایی کوچکتر است. در فصل سوم، لیزرهای حالت جامد با دمش از انتها در نظر گرفته می شود. در ابتدا، بر اساس نظریه اساسی انتقال گرما به یک میله لیزری، توزیع دما در مختصات استوانه ای محاسبه می شود. البته با در نظر گرفتن توزیع غیریکنواخت پرتو دمش و وابستگی دمایی رسانندگی گرمایی این کار انجام می شود. سپس با داشتن این توزیع دما و تغییری که در ضریب شکست به وجود می آید، اختلاف راه نوری در میله لیزری محاسبه می شود و آن گاه رابطه ای برای فاصله کانونی بدست می آید. در این فصل تاثیر کمر پرتو دمشی و همچنبن تاثیر اندازه توان دمشی را روی عدسی گرمایی میله و ابیراهی کروی آن بررسی می کنیم و در نتیجه دیدیم که شعاع کوچکتر کمر پرتو باعث کوتاه تر شدن فاصله کانونی می شود وکوتاه تر شدن فاصله کانونی به معنای عدسی گرمایی شدیدتر است. در نتیجه می توان گفت که هر چه کمر پرتو کوچک تر باشد، عدسی گرمایی شدید تری داریم. همچنین دیدیم که زیاد شدن توان دمشی (دمش قوی تر) باعث کوتاه تر شدن فاصله کانونی و در نتیجه باعث شدیدتر شدن عدسی گرمایی می شود.در پایان اثر توزیع فضایی پرتو دمشی روی ابیراهی کروی عدسی گرمایی به طور جزئی تحلیل می شود.نتایج نشان داد که توزیع دما در میله لیزری متفاوت از تابع سهموی آرمانی است و فاصله کانونی عدسی گرمایی به صورت تابعی از مختصات r است که باعث ایجاد ابیراهی کروی می شود. در مورد اثر توزیع فضایی به این نتیجه رسیدیم که اگر توزیع پرتو دمشی به صورت نمایه سوپر گاوسی باشد و به سمت نمایه بالا-تخت برود، عدسی گرمایی میله نیز آرمانی می شود و فاصله کانونی آن ثابت می شود. در فصل چهارم، راهی برای کاهش و جبران عدسی گرمایی آورده شده است که یک طرح جبران خود تنظیم است. به طوری که با کم و زیاد شدن توان دمشی، می تواند جبران عدسی گرمایی را تا حد بسیار خوبی انجام دهد در این روش از یک نوع ماده نوری به عنوان عنصر جبران کننده استفاده می شود.

در این پایان نامه به موضوع طراحی و ساخت یک لیزر حالت جامد شبه پیوسته nd:yag پرداخته ایم .هدف از انجام این پروژه طراحی و ساخت یک لیزر حالت جامد nd:yag تپی با دمش دیودی می باشد که انرژی بر پالس mj24 را در نرخ تکرار تپ hz1000 تولید نماید .در فرایند طراحی ، برخی مسایل گرمایی ناخواسته مانند دوشکستی گرما القایی در نرخ تکرار بالا پیش می آید که در این پروژه به طور کامل بررسی شده است .با استفاده از محفظه دمش نوری که در این پروژه طراحی و ساخته شده است ،تلفات دو شکستی گرما القایی اندازه گیری شد، و راه حل مناسبی بر مبنای ساختار دومیله ای با یک چرخاننده 90 درجه ای ، ارایه شده است .

جفت شدگی هر سامانه ی کوانتومی با محیط اطراف یکی از مسائل مهم و اجتنابناپذیر در بررسی رفتار دینامیکی سامانه های باز است که منجر به فروافت برگشت ناپذیر همدوسی کوانتومی سامانه می شود .مهمترین هدف این پژوهش، مطالعه و به کارگیری مسیرهای کوانتومی یا جهش های کوانتومی است که در آن، حالت سامانه به جای توصیف توسط ماتریس چگالی کاهش یافته توسط هنگردی از حالت های خالص توصیف می شود. به عنوان یک کاربرد مشخص، تلاش می کنیم بر پایه ی مطالعات تحلیلی و نظری به کمک روش تابع موجی مونت کارلو به شبیه سازی معادله ی اصلی سامانه ی اتمی برای فرایند گسیل خودبه خود پرداخته و به مقایسه ی آن با رهیافت ماتریس چگالی مبادرت ورزیم. علاوه بر این، به منظور گسترش مطالعات تلاش خواهیم کرد که دینامیک سامانه ی باز دوترازی را بر پایه ی یک رهیافت تصادفی در غیاب سه تقریب مهم موسوم به تقریب های مارکوف، موج چرخان و دوقطبی الکتریکی بررسی کنیم. در این مورد دو روش را مطرح می کنیم. در روش نخست با بهره گیری از رهیافت ابرعملگرهای تصویر بدون پیچش زمانی به استخراج یک معادله ی اصلی جایگزیده در زمان میپردازیم. روش دوم مبتنی بر رهیافت شبه مد است. هر یک از دو روش مزبور شالوده ی یک رهیافت تصادفی را تشکیل می دهد که به ترتیب عبارتند از: روشی که به تازگی برای مطالعه ی دینامیک غیرمارکوفی سامانه های باز معرفی شده که به روش جهش های کوانتومی غیرمارکوفی موسوم است و دیگری تعمیم روش تابع موجی مونت کارلو به کمک ایده ی گسترش فضای حالت سامانه به رژیم غیرمارکوفی است. نخست برای حذف تقریب مارکوف دینامیک سامانه ی اتلافی را به کمک روش جهش های کوانتومی غیرمارکوفی بررسی می کنیم. همچنین معادله ی دیفرانسیل تصادفی هم ارز با این روش را معرفی می کنیم و به تحلیل روش جهشهای کوانتومی غیرمارکوفی از دیدگاه نظریه ی اندازه گیری کوانتومی و ارائه ی یک توصیف کارآمد از مفهوم حافظه در رژیم غیرمارکوفی می پردازیم. در ادامه به کمک یک سنجه که به تازگی برای بررسی کمی رفتار غیرمارکوفی فرایندهای کوانتومی در سامانه های باز معرفی شده و اساس آن بر سنجش کمی اطلاعات شارش یافته بین سامانه و محیط است، به بررسی درجه ی رفتار غیرمارکوفی الگوی جینز-کامینگز بازآواییده و وادنیده می پردازیم. سرانجام در چارچوب روش تصادفی مبتنی بر روش شبه مد، دینامیک دقیق یک اتم هیدروژن گونه ی برانگیخته با عدد اتمی بزرگ را در غیاب تقریب های مارکوف، موج چرخان و دوقطبی الکتریکی بررسی می کنیم.

در این پژوهش به مطالعه ی دینامیک درهم تنیدگی در سامانه ی یون به دام افتاده ی سرد شده در حضور میدان لیزری کلاسیک و میدان تابشی کوانتیده ی تک مد درون کاواک در حد لمب-دیک می پردازیم. در سامانه ی مورد نظر میدان لیزری کلاسیک به عنوان واسطه ی برهم کنش، موجب جفت شدگی درجه های آزادی داخلی و خارجی یون می شود در حالی که، میدان تابشی کوانتیده ی تک مد درون کاواک به عنوان یک سامانه ی مستقل با درجه های آزادی داخلی و خارجی یون جفت می شود. در این وضعیت به ویژه امکان پیش بینی برخی جنبه های اساسی برهم کنش یون به دام افتاده با میدان کوانتیده که از ماهیت کوانتومی میدان تابشی سرچشمه می گیرد فراهم می آید. علاوه بر این، دستیابی به چنین سامانه ای نه تنها امکان برهم کنش طولانی مدت و کنترل شده ی اتم-میدان را در چارچوب الکترودینامیک کوانتومی درون کاواک فراهم می آورد، بلکه امکان بروز درهم تنیدگی یون با میدان را نیز فراهم می سازد. این موضوع به ویژه از دیدگاه فرایندهای ذخیره سازی، پردازش و انتقال اطلاعات کوانتومی اهمیت قابل ملاحظه ای دارد. از این رو به مطالعه ی دینامیک درهم تنیدگی تک یون به دام افتاده ی برهم کنشی با میدان کوانتیده ی تک مد کاواک در دو رژیم بازآواییده و پاشنده می پردازیم. سپس مطالعاتمان را به مورد سامانه ای متشکل از تعداد n یون تعمیم می دهیم و به تحلیل اثر تعداد یون ها، آمار کوانتومی میدان تابشی و میدان حرکت ارتعاشی و قدرت جفت شدگی یون-میدان بر دینامیک درهم تنیدگی می پردازیم. از سویی در سامانه های متشکل از چند زیر سامانه، هر زیر سامانه می تواند به شیوه های متنوعی با سایر زیر سامانه ها جفت شود. بنابراین، معرفی سنجه هایی که بتوانند انواع جفت شدگی های ممکن در سامانه را توصیف کنند ضروری است. معرفی سنجه های مزبور و مطالعه ی دینامیک درهم تنیدگی سامانه ی برهم کنشی یون های به دام افتاده به کمک این سنجه ها یکی از محورهای اصلی پژوهش حاضر را تشکیل می دهد. علاوه بر این، سامانه ی یون به دام افتاده ی برهم کنش گر با میدان کوانتیده ی درون کاواک، از این نظر که امکان مهندسی حالت های غیر کلاسیک و حالت های مزوسکوپیک و کاربرد این حالت ها در درگاه های منطق کوانتومی و کامپیوترهای کوانتومی را فراهم می آورد بسیار حائز اهمیت است. از این رو، در این پژوهش به ارائه ی پروتکلی برای تولید حالت های مزوسکوپیک به کمک این سامانه در رژیم پاشنده می پردازیم.

در این پژوهش ابتدا شرح مختصری از بازآواگرهای لیزری را بیان کرده ایم. پس از آن به طراحی و برپایی پیکربندی های خطی و l-شکل لیزر nd:yag پرداخته ایم. به این منظور ابتدا شرایط جورشدگی فازی در بلورهای تک محوری و دومحوری را بررسی کرده ایم و برای تعیین بلور مناسب، بلورهای غیرخطی ktp، bbo و lbo را جهت تولید هماهنگ دوم و bbo، clbo و dkdp را جهت تولید هماهنگ چهارم شبیه سازی کرده ایم. پس از انتخاب بلور غیرخطی مناسب، زاویه ی جورشدگی فازی، ضریب موثر غیرخطی و زاویه ی walk-off را برای بلورهای انتخابی تعیین کرده ایم. سپس لیزر پیوسته ی nd:yagرا بر پا کرده ایم که با استفاده از لیزرهای نیم رسانا از پهلو دمش می شود. پارامترهای اتلاف، بهره ی سیگنال کوچک، واگرایی و فاکتور انتشار پرتو را برای این لیزر اندازه گیری کرده ایم. برای تولید نور سبز از بلور ktp در دو پیکربندی خطی و تاشده ی بازآواگر استفاده کرده ایم. در پیکربندی اول بلور را درون و بیرون بازآواگر قرار داده و هماهنگ دوم تولید کردیم. برای این کار ابتدا کاواک لیزری را طراحی کرده و سپس چیدمان آن را برپا کرده ایم.

در این پایان نامه، به مطالعه ی نظری ساز و کار تولید تپ های ایستا (تله اندازی تپ های نوری) در هنگردی از اتم های سه ترازی فوق سرد خواهیم پرداخت. برای این منظور، ابتدا روش های سردسازی هنگردی از اتم های خنثی را به اختصار مرور می کنیم.به دام اندازی تپ های نوری در سامانه های اتمی، مبتنی بر پدیده ی شفافیت الکترومغناطیس القائیده است که علاوه بر کنترل همدوس، ذخیره سازی و بازیابی تپ های نوری، موجب تقویت برهم کنش های غیرخطی میان میدان الکترومغناطیس و محیط اتمی می شود. در این زمینه، نخست به مطالعه ی نظری پدیده ی شفافیت الکترومغناطیس القائیده با میدان کنترل رونده در هنگردی از اتم های سه ترازی با پیکربندی و بررسی نقش عوامل مختلف واهمدوسی می پردازیم.با استفاده از مفهوم میدان پلاریتونِ حالت تاریک نشان می دهیم با چرخش زاویه ی ترکیب که وابسته به شدت میدان کنترل است، امکان ذخیره سازی اطلاعات موجود در تپ گمانه بر روی اتم ها، که به عنوان ذخیره ساز محسوب می شوند، و بازیابی آن فراهم می شود. اگرچه ذخیره سازی و بازیابی تپ های نوری به علاوه تقویت برهم کنش های غیرخطی در طرحواره های مبتنی بر شفافیت الکترومغناطیس القائیده به اثبات رسیده است، اما به دلیل برهم کنش ضعیف اتم -میدان و محدود بودن مدت زمان ذخیره سازی تپ گمانه، مسئله ی ذخیره سازی و بازیابی تپ های نوری را در سامانه ی اتمی مبتنی بر پدیده ی شفافیت الکترومغناطیس القائیده با میدان کنترل ایستاده در محیط گرم مطرح می کنیم. نشان می دهیم که با چشم پوشی از پخش شدگی در محیط گرم و استفاده از میدان کنترل ایستاده در مرحله ی بازیابی، تپ بازیابی شده یک تپ ایستا (سرعت گروه صفر) خواهد بود و بدین ترتیب مدت زمان حضور میدان در محیط افزایش می یابد. از آن جا که در اجرای پروتکل های پردازش اطلاعات کوانتومی موضوع انتقال همدوس اطلاعات میان تابش الکترومغناطیس و سامانه ی اتمی بسیار مورد توجه است، از دست رفتن اطلاعات ذخیره شده در سامانه، یک مشکل اساسی محسوب می شود. بر این اساس، به بررسی بازیابی تپ های نوری در یک محیط اتمی فوق سرد مبتنی بر شفافیت الکترومغناطیس القائیده با میدان کنترل ایستاده، مبادرت می ورزیم. با مطالعه ی دینامیک سامانه ی مزبور در چارچوب رهیافت های تحلیلی و عددی نشان می دهیم که اگر چه حضور مرتبه های بالای همدوسی در این سامانه، برخلاف محیط اتمی گرم، باعث شکافته شدن تپ بازیابی شده در جهت انتشار می شود اما با استفاده از برخی روش های مشخص امکان تولید تپ ایستا فراهم می شود. به این ترتیب نه تنها افزایش مدت زمان حضور میدان گمانه در سامانه و در نتیجه افزایش بازده ی تقویت برهم کنش های غیرخطی میان تابش الکترومغناطیس و هنگرد اتمی تحقق می یابد بلکه امکان کنترل و دست کاری تپ نوری تقویت می شود. از این رو، به دلیل قابل کنترل بودن عوامل واهمدوسی در محیط فوق سرد، محیط مزبور به عنوان گزینه ی مناسب تری برای تحقق عملی طرحواره های نظری مربوط به کنترل تپ های نوری در محیط اتمی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

هدف از این پایان نامه، طراحی بازآواگر لیزر قفل شده ی مدی nd:yag با استفاده از مدوله ساز آکوستواپتیک، به منظور تولید تپ کوتاه پیکوثانیه ای است. این لیزر توسط لیزر دیودی دمش شده و به وسیله مدوله ساز آکوستواپتیک (aom) قفل بندی مدی کنا می شود. به منظور انتخاب بلور مناسب برای aom ، برهم کنش آکوستواپتیکی همسانگرد و ناهمسانگرد را بررسی کردیم. همچنین پراش چند مرتبه ای همسانگرد که پراش رامان-نث نامیده می شود و پراش تک مرتبه ای همسانگرد که پراش براگ نام دارد، مطالعه شده است. ما بلور sio2 را برای بلور aom انتخاب کردیم. دلیل این انتخاب، کیفیت اپتیکی بالا، جذب نوری پایین و آستانه تخریب اپتیکی بالا می باشد. بلور sio2 در زاویه بروستر برش داده شده است و aom در فرکانس rf برابر80mhz و توان صوتی کمتر از1w کار می کند. از آنجاکه فرکانس مدوله سازی ثابت است، طول بازآواگر ثابت و برابر93.75cm می شود.برای کوچک شدن سامانه، بازآواگر را به صورت z شکل طراحی کردیم. آینه های تاکننده ابیراهی آستیگماتیسم را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهند. با استفاده از برنامه ای که توسط نرم افزار matlab نوشتیم، قطر پرتوی لیزر را در تمامی نقاط بازآواگر به دست آوردیم. در نمونه مورد مطالعه ما اگر یک وجه بلور nd:yag در زاویه بروستر باشد، با وجود پایدار بودن بازآواگر، آستیگماتیسم وجود خواهد داشت. به همین دلیل بلور لیزر را بدون برش در زاویه بروستر در نظر می گیریم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که هرچه aom به آینه جلویی بازآواگر نزدیک تر باشد، در موازی شدن پرتو قبل از aom تأثیر بیشتری دارد. اگر فاصله های کانونی آینه های تاکننده به ترتیب 3.5m و 2m و فاصله ها ی بین مولفه های اپتیکی برابرd1=20cm ، d3=20cm ،d2=46cmو d4=5cm باشند، بازآواگر پایدار شده، آستیگماتیسم از بین می رود و پرتوی رسیده به aom تقریباً موازی می شود.

در این پایان نامه ابتدا راه کاری تجربی برای افزایش کارآیی ابزارهای فوتوولتایی با استفاده بلور فوتونی ارائه شده است. نشان داده می شود که با استفاده از این راه کار بلور فوتونی می تواند به عنوان یک لایه نازک واسط عمل کند که با تغییر تدریجی ضریب شکست باعث جفت شدن بهتر ضریب شکست بین هوا و زیر لایه آشکارساز شده و بازتاب را به شدت کاهش دهد. این جفت شدگی خوب ضریب شکست می تواند به عنوان یک لایه ضد بازتاب پهن باند مناسب مورد استفاده قرار گیرد. سپس آشکارساز ptsi بلور فوتونی برای اولین بار با بازدهی افزوده ساخته و نشان می دهیم که بلور فوتونی می تواند به صورت همزمان باعث کاهش بازتاب و افزایش جذب شده و در نتیجه بازدهی را افزایش دهد. از روش لیتوگرافی تداخلی برای ساخت بلور فوتونی در زیر لایه سلیکونی و از روش metal assisted chemical etching (mace) برای ایجاد تخلخل استفاده شده است. این ها روش های ساده و ارزان هستند و می توانند برای ساخت آشکارسازهای با سطح بزرگ استفاده شوند. اندازه گیری ها نشان می دهد که بازتاب در پهنای طیفی وسیع 2000-400 نانومتر تا مقدار کمتر از 3 درصد کاهش و جذب تا 96 درصد افزایش می یابد. این مقادیر معادل کاهش 10 برابری بازتاب و افزایش 90 درصدی جذب نسبت به سیلیکون ساده است. همچنین اندازه گیری افزایش 7 برابری متوسط پاسخدهی در آشکارساز بلور فوتونی ساخته شده با عمق 4.2 میکرومتر نسبت به آشکارساز ساده را نشان می دهد. بلورهای فوتونی را با استفاده از روش fdtd شبیه سازی کرده و بازتاب و عبور و جذب آنها را محاسبه کرده و با نتایج تجربی مقایسه می کنیم. به طور کلی نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی توافق خوبی را نشان می دهند. همچنین شبیه سازی نشان می دهد که افزایش جذب به دلیل وجود بلور فوتونی برای توجیه افزایش پاسخ دهی کافی نیست و عوامل دیگری مانند وجود نانوساختارها و افزایش بازده جمع آوری حامل ها و افزایش طول موج قطع نیز در این افزایش سهیم هستند.

هدف از پایان نامه طراحی وساخت لیزر تار نوری فمتو ثانیه در ناحیه طول موجی 1550نانومتر است. طبق نظریه قفل بندی مدی جهت تولید تپ های فوق کوتاه دو روش کلی کنا و ناکنا وجود دارد. از آنجاییکه روش های کنا به دلیل استفاده از افزاره های الکترونیکی به عنوان مدولاتورهای amو fm دارای سرعت های کلید زنی بالایی نیستند لذا در مقایسه با روش های کنا پهنای زمانی تپ های آنها بیشتر است. دو روش قفل بندی مدی ناکنابا استفاده از روش چرخش غیر خطی قطبش و آینه های جاذب اشباع پذیر در این پایان نامه جهت تولید تپ هایی با استفاده از تارهای آلاییده به اربیوم معرفی شده است. پس از تشریح مفاهیم پایه ای از جمله پاشندگی،خود مدولاسیون فازی،سالیتون، نظریه قفل بندی مدی ناکنا تحلیل وفرمول بندی شده است. در بیان نظریه قفل بندی، اثرات غیر خطی spmوgvd بررسی شده است. براساس نتایج نظریه و داده های یک تار نوری آلاییده به اربیوم روش nlpr وsesam شبیه سازی شده است. در روش nlpr طول بهینه تارهای نوری برای تشکیل سالیتون پایدار بدست آمده و در روشsesam مشخصات جاذب اشباع پذیری که بتواند بدون پایدارهای کلید زنی q عمل کند، بدست آمد. درروش nlpr دو نوع تار نوری آزمایش شد و تاثیرات چرخش قطبش بر روی طیف خروجی بررسی شد. پهنای زمانی تپ بدست آمده در این روش 69 فمتو ثانیه تخمین زده می شود. چیدمان sesam که برای اولین بار در ایران بر پا شده است با استفاده از دو جاذب با مشخصات متفاوت بررسی شد و اثرات توان دمش و طول تار نوری بر روی خروجی لیزر بدست آمد. پهنای زمانی تپ بدست آمده 270 فمتو ثانیه تخمین زده می شود.

در این پایان نامه به بررسی اندرکنش نور و هنگردی از اتم های به دام افتاده در رژیمی می پردازیم که در آن، اثرهای متقابل نور و ماده به طور هم زمان قابل مشاهده هستند و در ضمن، ویژگی های کوانتومی آنها به یک اندازه بروز می کنند. چنین اندرکنشی به طور ذاتی دارای سرشت غیرخطی است و منشأ این غیرخطیت در همان اثر متقابل نور و ماده نهفته است. از طرف دیگر، چنانچه چگالی هنگرد اتمی بزرگ باشد نوع دیگری از غیرخطیت بروز می کند که حاصل از برخوردهای اتمی است. یکی از مناسب ترین سامانه ها برای مطالعه ی چنین اثرهایی، چگالیده های بوز-اینشتین هستند که در درون شبکه ی اپتیکی یک کاواک به دام افتاده اند. یک چگالیده ی بوز-اینشتین مجموعه ای از بوزون های یکسان است که تا دماهای بسیار پایین (در حدود نانو کلوین) سرد شده و در داخل یک پتانسیل اپتیکی یا مغناطیسی به دام افتاده اند. محور اصلی این پایان نامه بررسی اثرهای غیرخطی حاصل از برخوردهای اتمی در سامانه های آمیخته (کاواک های حاوی هنگرد اتمی) است. بدین منظور، ابتدا با در نظر گرفتن سامانه ای متشکل از یک چگالیده در داخل یک کاواک اپتیکی نشان می دهیم که در رژیم اندرکنش ضعیف، می توان چگالیده را با یک میدان کوانتومی تک مد توصیف کرد که درست مانند مد ارتعاشی آینه ی متحرک در یک کاواک اپتومکانیک با فشار تابشی میدان اپتیکی جفت می شود. با استفاده از این الگو نشان می دهیم که افزایش آهنگ برخوردهای اتمی به ظهور پدیده ی شکافتگی مد نرمال در بیناب یکی از مولفه های کوادراتوری مد بوگولیوبوف (افت و خیزهای کوانتومی میدان اتمی) منجر می شود. در ادامه، به بررسی اثر اندرکنش اتمی بر خاصیت دوپایایی اپتیکی در سامانه ای متشکل از یک چگالیده در داخل یک کاواک اپتومکانیک (با یک آینه ی متحرک) می پردازیم و نشان می دهیم که با استفاده از سرشت غیرخطی اندرکنش اتمی در چنین سامانه ای می توان یک کلید اپتیکی کنترل پذیر طراحی کرد. علاوه بر این، تعبیر فیزیکی مناسبی برای مفهوم سردسازیِ مد بوگولیوبوفِ چگالیده ارائه خواهیم کرد. سرانجام با استفاده از شباهت میان هامیلتونی برهم کنش اتم-اتم در الگوی اپتومکانیکیِ برهم کنش چگالیده با میدان اپتیکیِ کاواک و هامیلتونی اندرکنش یک تقویت کننده ی پارامتریک تبهگن، نشان می دهیم همان طور که خاصیت غیرخطی بلور در تقویت کننده ی پارامتریک موجب تولید خاصیت چلاندگی در مد سیگنال می شود، اثر غیرخطی حاصل از برخوردهای اتمی در چگالیده نیز می تواند موجب تولید حالت چلانده برای مد بوگولیوبوف شود. بدین ترتیب این سامانه ی آمیخته به صورت یک تقویت کننده ی پارامتریک اتمی عمل می کند که در آن، آهنگ برخوردهای اتمی نقش پارامتر بهره ی غیرخطی را ایفا می کند. از آنجا که بسامد برخوردهای اتمی از طریق بسامد دامِ عرضیِ محصور کننده ی چگالیده قابل کنترل است بدین ترتیب درجه ی چلاندگی مد بوگولیوبوف نیز کنترل پذیر خواهد بود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.