در این کار تجربی، جفت شدگی دو پرتویی به عنوان پدیده نوری غیر خطی مرتبه سوم در بلورمایع e7 آلائیده شده با رنگینه آزو dr1 بررسی شده است. این پدیده در نتیجه مدولاسیون فضایی ضریب شکست ماده رخ می دهد. بدین صورت که دو باریکه لیزری در داخل بلورمایع باهم تداخل کرده و با ایجاد الگوی شدت موجب یونش ناخالصی های ماده در نواحی روشن و تولید بارهای آزاد می شود. توزیع مجدد بارهای آزاد در اثر اعمال میدان خارجی، میدان بار-فضایی را به وجود می آورد که این میدان بارفضایی به همراه میدان خارجی اعمالی، باعث تغییر دوشکستی بلورمایع می شود. نتیجه این مدولاسیون ضریب شکست، انتقال یک سویه انرژی بین باریکه های لیزری فرودی است که موجب تقویت یکی از باریکه ها و تضعیف باریکه دیگر می شود. در این کار تجربی، جفت شدگی دو پرتویی به دو روش قطع- وصل میدان و قطع- وصل باریکه دوم مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که در روش دوم به دلیل کاهش پراکندگی حاصل از میدان خارجی نتایج بهتری حاصل می شود. همچنین وابستگی کسر جفت شدگی و ضریب بهره به کمیت های ولتاژ اعمالی، زاویه بین دو باریکه فرودی، زاویه کجی سلول بلورمایع و ضخامت سلول بررسی و مشخص شد که با افزایش ولتاژ اعمالی تا یک ولتاژ بحرانی افزایش انتقال انرژی به دست می آید.برای حالتی از زاویه بین دو باریکه که در آن دوره تناوب الگوی شدت، دو برابر ضخامت سلول باشد کسر جفت شدگی و ضریب بهره بیشینه می باشد.با انتخاب زاویه کجی °45 برای سلول بلورمایع، بیشترین انرژی بین باریکه ها منتقل می شود.استفاده از سلول با ضخامت پایین نیز موجب افزایش ضریب بهره جفت شدگی گردید.

این کار تجربی به بررسی دینامیک کلید زنی در بلورهای مایع پرداخته است که شامل مطالعه زمان کلیدزنی، ولتاژ کاری، اثر آلایش و استفاده از ولتاژهای بالا برای کلیدزنی نیز می شود. در این راستا ابتدا با اعمال تقریب های متداولی همچون تقریب تک ثابت و تقریب زوایای کوچک بر معادله اریکسون - لزلی بعنوان معادله اساسی هیدرودینامیک بلورهای مایع، زمان های پاسخدهی سلول در رژیم های ولتاژی متفاوت و برحسب پارامترهای ساختاری سیستم مانند ضریب ویسکوزیته و ضرائب الاستیک بدست آمده و سپس با برپا کردن آرایش تجربی مالوس، شدت خروجی حین کلیدزنی اندازه گیری شده است. با برازش داده های تجربی، زمان های پاسخدهی و با بررسی زمان کلیدزنی با استفاده از نتایج تئوری، پارامترهای دیگر بلورمایع از جمله ضریب ویسکوالاستیک نیز محاسبه شده است. علاوه بر روند فوق، در پایاننامه پیش رو خطای محاسبه تجربی ضریب ویسکوالاستیک با در نظر گرفتن اثر لنگراندازی و وابستگی دمائی زمان کلیدزنی و معیار شایستگی برای بلورمایعی جدید محاسبه و رسم گردیده است. در خاتمه نیز با مقایسه نتایج بدست آمده برای نمونه های مورد پژوهش، پیشنهاداتی در راستای تحقیقات آتی و افزایش کارایی این دسته از مواد ارائه شده است.

سولیتونهای کاواک لکه های روشن در زمینه تاریک در صفحه عرضی عمود بر راستای انتشار میدان الکترومغناطیسی هستند که در کاواک حاوی ماده غیرخطی به علت اندرکنش غیرخطی نور و ماده شکل می-گیرند. امروزه خواص منحصربفرد سولیتونهای کاواک، انگیزه زیادی ایجاد کرده است تا تلاشهای گسترده ای برای فراهم کردن امکان استفاده از این سولیتونها در فناوری اطلاعات و پردازش کاملا نوری اطلاعات و کدگذاری نوری صورت گیرد. مخصوصا با معرفی میکرومشدهای نیمرسانا که دارای ابعاد کوچک و پاسخدهی زمانی سریع هستند، قابلیت کاربردی سولیتونهای کاواک افزایش یافته است. اخیرا امکان تولید سولیتون کاواک در لیزرهای سطح گسیل با کاواک قائم، بدون حضور پرتو نگه دارنده و با قرارگیری محیطی بعنوان جاذب اشباع پذیر در کنار محیط فعال لیزری بصورت تئوری و تجربی نشان داده شده است که این سیستم، بعنوان لیزر سولیتون کاواک شناخته شده است. در بخش اول این پایان نامه، ابتدا دینامیک اندرکنشی دو سولیتون کاواک در لیزر سولیتون کاواک بررسی شده است. شبیه سازیهای انجام گرفته، نشان داده است که نوع رفتار اندرکنشی دو سولیتون کاواک در فاصله اولیه شان وابسته است و سولیتونها حتی در فواصل بزرگتر از اندازه پروفایل شدت میدان الکتریکی و چگالی حاملین بار خود نیز اندرکنش می کنند و این اندرکنش، رفتاری وابسته به فاز دارد. برای فواصل اولیه کوچکتر، فقط یکی از سولیتونها در اندرکنش نجات می یابد. برای فواصل اولیه متوسط، فاز نسبی دو سولیتون کاواک قفل شدگی فازی جزئی نشان می دهد که این رفتار، شبیه حالات حبس فازی است. برای فواصل اولیه بزرگتر، فاز سولیتونها به هم قفل شده و همدیگر را تا فواصلی حدود 10 برابر قطر سولیتونی دفع می کنند. بررسی اندرکنش سولیتونهای کاواک، کمک خواهد کرد که در راستای هدف کاربردی سولیتونهای کاواک، بعنوان آرایه ای از بیت های اطلاعاتی، چگالی اطلاعات ثبت شده را افزایش داد. همچنین در بخش دوم این پایان نامه، امکان حرکت کنترل شده سولیتونهای کاواک در لیزر سولیتون کاواک با صرف انرژی خیلی کم نشان داده شده است. مکان سولیتون کاواک در لیزر سولیتون کاواک با تزریق باریکه های نیمه همدوس یا ناهمدوس در نزدیکی سولیتون کاواک کنترل شده است. اندرکنش بین سولیتون کاواک و باریکه تزریق شده وابسته به نیمه همدوس یا ناهمدوس بودن تزریق، دافع یا جاذب است. اگر فرکانس باریکه تزریق شده با فرکانس سولیتون کاواک جور باشد و لیزر نزدیک آستانه ناپایداری سولیتون کاواک عمل کند انرژی لازم برای حرکت دادن سولیتون کاواک بسیار مقدار کوچکی خواهد بود. بنابراین یک کلیدزن نوری با انرژی خیلی پایین میتواند بعنوان یک ابزار نوری تحقق یابد. بررسی امکان حرکت کنترل شده این سولیتونها، قدم بزرگی در پتانسیل کاربردی سولیتونهای کاواک به عنوان بیت‎های اطلاعات است. چون امکان شکل گیری و پردازش آرایه‎ای قابل کنترل از بیت‎های اطلاعات را فراهم می‎کند.

مواد ناهمسانگرد موادی هستند که خواص نوری آنها به جهت انتشار موج و همچنین قطبش امواج وابسته است. انواع مختلف جامدات بلوری، بلورهای مایع و متامواد از جمله مواد ناهمسانگرد پرکاربرد در اپتیک و فوتونیک می باشند. از طرفی، امروزه بلورهای فوتونی به عنوان ساختارهایی که قابلیت کنترل انتشار فوتونی را دارند، از اهمیت فراوانی در اپتیک و مخابرات برخوردار می باشند. با توجه به وابستگی پارامتر های اپتیکی محیط به جهت محور نوری و جهت قطبش میدان الکتریکی در مواد ناهمسانگرد ، امکان کنترل و تنظیم خواص اپتیکی و تراگسیلی ساختارهای لایه ای ناهمسانگرد در بسیاری از موارد فراهم می شود. لذا می توان گفت که بلورهای فوتونی حاوی مواد ناهمسانگرد دارای مزیتهایی نسبت به موارد مشابه همسانگرد می باشند. در این رساله، به بررسی نظری ساختار باند بلورهای فوتونی یک بعدی متشکل از متامواد تک منفی ناهمسانگرد و همچنین تحریک امواج سطحی در فصل مشترک این ساختارها با محیط نیمه بینهایت همگن پرداخته شده است. در این مطالعات، محاسبات عددی با استفاده از روش ماتریس انتقال انجام شده است و نتایج بدست آمده نشانگر وجود گاف فرکانسی تک منفی در بلورهای فوتونی حاوی نوع خاصی از متامواد ناهمسانگرد می باشد. این گاف، برخلاف حالت مشابه مربوط به متامواد تک منفی همسانگرد، وابسته به زاویه تابش است و امواج سطحی تحریک شده در این ناحیه فرکانسی هم فقط در ناحیه محدودی از ثابت انتشار وجود دارند. همچنین خواص تراگسیلی بلور فوتونی یک بعدی شامل نوعی متامواد نامعین تک محوری مطالعه شده و تاثیر جهت قرارگیری محور نوری متامواد بر روی ساختار باند این بلور فوتونی در هر دو حالت و te قطبش بررسی شده است. نتایج نشانگر امکان حصول شرایط زاویه بروستر برای هر دو نوع قطبش دارای tm در این ساختار می باشد در حالیکه در بلورهای فوتونی همسانگرد مشابه فقط قطبش tm شرایط زاویه بروستر است. با توجه به کاربرد وسیع بلورهای مایع نماتیک در ادوات اپتیکی و فوتونیکی، در ادامه به بررسی ساختارهای لایه ای یک بعدی حاوی این مواد پرداخته شده است. در این راستا، برای امواج قطبیده e خواص پاشندگی متاماده تشکیل شده از لایه های گرافین و بلور مایع نماتیک 7 در ناحیه فرکانسی مادون قرمز دور مورد مطالعه قرار گرفته است. نشان داده شده است که چنین tm ساختاری توانایی نمایش پاشندگی بیضوی و پاشندگی هایپربولیک را داراست و با استفاده از وابستگی خواص نوری گرافین و بلورمایع به پارامترهای کنترلی مثل دما، ولتاژ و میدان الکتریکی، می توان به سویچ زنی بین این دو حالت پاشندگی دست یافت. از این پدیده می توان در کنترل بازتابش و عبور امواج در سطح جدایی متاماده و هوا استفاده کرد که نتایج شبیه سازی انجام شده تایید کننده این موضوع می باشند. در بخش پایانی، خواص تراگسیلی خطی و غیرخطی بلور فوتونی یک بعدی دارای لایه نقص 5 مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه از روشهای محاسباتی cb از جنس بلورمایع نماتیک 4 استفاده شده است. تاثیر جهت گیری محور بلورمایع و دما بر روی ? 2 و 4 ? ماتریس انتقال 2 فرکانس مد نقص و دوپایایی موجود در ساختار بررسی شده و نشان داده شده است که این ساختار قابلیت استفاده به عنوان سویچ های نوری حرارتی را داراست.

در سال 1962 هارتمن در راستای مطالعات خود عبارتی تحلیلی را برای تاخیر زمن (تاخیر گروه یا زمان فازی) در تونل زنی از مانع بدست آورد این زمان عبور دارای مقدار محدود و کوتاهی بود که متناسب با فاصله ی انتشار اشباع می شد. به این معنی که برای موانع به اندازه ی کافی ضخیم تاخیر زمانی مستقل از ضخامت مانع می شود. این اثر که بعدها اثر هارتمن نامیده شد به سرعت های فرانوری در داخل موانع اشاره دارد و با مشاهدات انجام شده در محیط های مختلف مورد تایید قرار گرفته است. دراین پایان نامه اثر هارتمن در چندین ساخار از بلورهای فوتونی متشکل از مواد با ضریب شکست مثبت، منفی و بلورهای فوتونی متشکل از مواد تک منفی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این بررسی با استفادهاز روش ماتریس انتقال و روش فا ز ایستا تحولات میدان الکترومغناطیسی وتاخیر گروه یا زمان فازی پالس عبوری از ساختار بررسی شده است، نشان داده شده که اثر هارتمن می تواند منتناسب با ساختارهای ارایه شده دارای مقادیر مثبت و منفی باشد در بلورهای فوتونی یک بعدی حاوی مواد دی الکتریک معمولی اثرهارتمن مثبت است. اما در بلورهای فوتونی حاوی مواد با ضریب شکست منفی اثر هارتمن منفی است بعلاوه در بلورهای فوتونی متشکل از لایه های دارای ضریب شکست مثبت و منفی این اثر می تواند مثبت یا منفی باشد.

در این پایان نامه بازتابندگی بلور فوتونی متشکل از نیم رسانا های چاه کوانتومی و عوامل موثر بر آن مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که بازتابندگی ساختار برای یک پالس اُپتیکی علاوه بر قطبش آن به قطبش پالس دمش، شدت پالس دمش و تأخیر بین پالس دمش و پالس اُپتیکی بازتابشی از ساختار بستگی دارد. لذا ساختار می تواند به عنوان یک کلید اُپتیکی عمل کند. تمامی کلیدهای فوق سریع گامی به سوی نسل آیندة شبکه های اُپتیکی می باشند. در اینجا، ما کلید زنی با سرعت پیکو ثانیه را پیشنهاد می دهیم که از مشدد بلور فوتونی یک بعدی تشکیل یافته است. همانطوری که می دانیم در انتقال ارتباطات، حجم اطلاعات انتقالی و زمان کلید زنی بسیار مهم می باشد. یکی از محدودیت های مخابراتی موجود در انتقال ارتباطات، سرعت کلیدزنی است. برای بالا بردن کیفیت کلیدزنی و کم کردن زمان آن، اقدامات گسترده ای انجام گرفته است. سریع ترین پدیده در کلیدزنی، واهلش با سرعت در حدود8-10 ثانیه بود ولی این مقدار به اندازه کافی سریع نبود. با پایه ریزی عمل کلیدزنی بر اثر اشتارک اُپتیکی و ترازهای مجازی، این زمان واهلش تا 15- 10 ثانیه می رسد که باعث بالا رفتن سرعت کلیدزنی خواهد شد. توسط اثر اشتارک اُپتیکی، از یک میدان قوی نور برای ایجاد ترازهای مجازی استفاده خواهیم کرد. این روش می تواند در زمانی در حدود پیکو ثانیه عمل نموده و یک پیشرفت جدید در کاهش سرعت کلیدزنی باشد. روش به کار رفته در بررسی ساختار کلید پیشنهادی در این پایان نامه، روش ماتریس انتقال است. ما ابتدا با باند گاف بلور فوتونی یک بعدی شروع و مکانیسم فیزیکی باند گاف توسط اثر اشتارک تحلیل می شود. عملکرد کلیدزنی در این پروژه به وسیلة ماتریس انتقال تخمین زده خواهد شد. به وسیلة اثر اشتارک اُپتیکی روی اکسیتن مجازی قادر خواهیم بود تا زمان کلیدزنی را در پهنای پالس پمپاژ محدود کرده و آن را به پیکو ثانیه برسانیم. بدین طریق، سرعت کلیدزنی بالا رفته و زمان کلیدزنی کاهش می یابد.

ایده ای که در این پایان نامه بررسی خواهد شد، ترکیب بلور فوتونی با حسگر زیستی تشدید پلاسمونی شامل دو لایه فلز (نقره- طلا) برای تشخیص سرطان خون است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در بررسیهای نظری سلولهای نازک گازی به علت رقیق بودن گاز از برخورد بین ذرات صرفنظر شده است. با بالا بردن فشار گاز(چگالتر کردن)برخورد بین ذرات بصورت یک پارامتر موثر قابل توجه است. در این کار تحقیقی اثر برخورد در سلول نازک گازی برای موج تخت تک رنگ رونده به طور نظری بررسی شده است. مشاهده می شود که با افزایش فشار گاز به علت فرایند برخورد دامنه تشدیدهای زیردوپلری کاهش و پهنای خط افزایش می یابد و به تبع از آن قدرت تفکیک زیر دوپلری پائین می آید. بطوریکه در فشارهای بالا تشدیدهای زیردوپلری ناپدید می شود.

هدف از این پروژه، تولید منابع مدل شل گوسین و اندازه گیری طول همدوسی فضایی آن با استفاده از اندازه گیری توزیع شدت باریکه تولید شده در فواصل مختلف است. منابع مدل شل را می توان با روشن کردن یک تیغه مات به وسیله پرتوی از لیزر هلیوم-نئون با توزیع شدت گوسین و با قرار دادن یک باریکه گستر بین لیزر و تیغه مات تولید نمود. در اینکار تجربی با اندازه گیری واگرایی نور تولید شده از منبع ثانویه نشان داده شده است که تحت شرایط خاصی، واگرایی نور به ابعاد منبع آن وابستگی ندارد. این در حالی است که هر قدر طول همدوسی فضایی منبع کوچک باشد، زاویه واگرایی آن زیاد خواهد بود.بدینوسیله نشان داده شده که برای تولید نور جهتمند، ضمن اینکه می توان از منابع با همدوسی فضایی استفاده کرد، با انتخاب توزیع شدت مناسب روی منبع نیز امکان تولید باریکه جهتمند وجود دارد.

براثر برهمکنش نور با موادآلی یک جفت الکترون و حفره تشکیل می شود. چنانچه این جفت الکترون و حفره در یک میدان الکتریکی قرار گیرند، از هم جدا شده و باعث ایجاد جریان در داخل نمونه می شوند. رسانش و حرکت این حاملها در سیستمهای پلیمری آلائیده با رنگینه آلی بوسیله مدل بی نظمی قابل توجیه است. برمبنای این مدل، رسانش از طریق انجام حرکتهای پرشی در میان یکسری از حالات که انرژی و مکان آنها در معرض بی نظمی است انجام می گیرد. با برازش منحنی نظری جریان بر داده های تجربی مشخص شد که رابطه نظری جریان در ناحیه فروافت منحنی جریان بر حسب زمان، با نقاط تجربی به علت آزادشدن حاملهای به تله افتاده و وجود پخش ناهمسان حاملهای بار در سیستم واقعی همخوانی ندارد . همچنین براساس همین مدل لگاریتم تحرک پذیری بر حسب مجذور میدان الکتریکی در این مواد به خاطر اندرکنش حاملها با دوقطبی ها به صورت خطی است . با استفاده از برازش رابطه نظری تحرک پذیری با داده های تجربی مقدار ممان دوقطبی، و مولکولهای آلاینده برابر 5/2 به دست آمد.