گسترش سریع سیستم های مخابراتی نوری با میزان بالای انتقال اطلاعات، نیاز به پردازشگرها و حسابگرهای نوری با سرعت فوق سریع، لزوم طراحی و توسعه ی کلیدها و عناصر حافظه نوری را بیش از پیش افزایش داده است. مزدوج های موازی غیرخطی یکی از عناصر نوری مهم در سیستم-های پردازش سیگنال جهت استفاده در ارتباطات و محاسبات اپتیکی هستند. در این پایان نامه فرایند کلیدزنی را در مزدوج های موازی غیرخطی نامتقارن دوهسته ای و سه هسته ای بررسی کرده و به طراحی مزدوج موازی غیرخطی به عنوان یک کلید خود کنترل کننده تمام اپتیکی پرداخته ایم. با شبیه سازی انتشار سالیتون روشن و تاریک در کلید با استفاده از روش عددی کرانک- نیکلسون و رونگ- کوتا روابطی ساده و نسبتا" دقیق بین طول کلید و پهنای پالس بر حسب توان مورد نیاز برای کلیدزنی در دو حالت تاریک و روشن بدست آورده ایم. از این روابط برای طراحی یک کلید بر اساس پارامترهای ماده مورد استفاده و ابعاد کلید می توان استفاده کرد. نتایج نشان دهنده این است که می توان به کلید زنی با پهنای پالس چند فمتوثانیه و طول چند میکرومتر رسید که این نوید دهنده ساخت مدارهای مجتمع نوری با سرعت های فوق سریع می باشد.

اندازه گیری گازهای رادن و تورون به دلیل افزایش احتمال ایجاد سرطان برای افراد استنشاق کننده این گازها، از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین محققان سراسر دنیا، به دنبال تهیه ی نقشه ی پراکندگی و تعیین محل های با میزان رادن بالا می باشند. از آن جا که منشا این گازها از خاک می باشد لذا اندازه گیری میزان رادن در خاک یکی از مهمترین روش های تعیین میزان رادن محیط است. در نتیجه در این تحقیق به طراحی و ساخت سیستم اندازه گیری رادن با قابلیت جداسازی تورون پرداخته شده است. اتاقک نفوذی طراحی شده، به روش غیرفعال به وسیله آشکار ساز لگزان، بسیار ارزان قیمت، از دو فیلم و دو فیلتر تشکیل شده است و در نتیجه قابلیت جداسازی تورون را دارا می باشد و مقدار دقیق رادن را به ما خواهد داد. در این تحقیق، فاصله قرار گرفتن بهینه ی فیلم از فیلتر محاسبه شده است و ضریب حساسیت دستگاه برای فیلم پایین و بالا در اندازه گیری رادن track.cm-2(kbq.m-3d)-1 16/85 و 39/0±25/17 و برای تورون صفر و05/0± 76/1 به دست آمده که نشان می-دهد اتاقک نفوذی طراحی شده قابلیت جدا سازی تورون را دارد. اعداد مربوط به حساسیت نشان می دهد که فیلم بالایی اتاقک همزمان نسبت به تورون و رادن حساس می باشد، در حالی که فیلم پایینی تنها نسبت به رادن حساس می باشد. به این ترتیب با استفاده از اتاقک نفوذی با دو فیلم امکان اندازه گیری همزمان و مجزای رادن و تورون وجود دارد. این دستگاه، طراحی و ساخته شده و در خاک رامسر مورد آزمایش قرار گرفته است و با روش فعال (آلفا گارد) در همان نقاط مقایسه شده است و نتایج به دست آمده در روش غیر فعال (اتاقک نفوذی طراحی شده با دو فیلم) در مقایسه با روش اندازه گیری رادن در خاک به روش فعال (آلفاگارد) قابل قبول می باشد و مقدار کمی اختلاف دیده می شود که ناشی از اختلاف دو روش است. آشکارسازهای فعال معمولا گران قیمتند و چون از پمپ استفاده می شوند لذا مکش پمپ، می تواند شرایط اندازه گیری را تغییر دهد. در نتیجه اتاقک نفوذی طراحی شده با دو فیلم با استفاده از آشکارساز لگزان، قابلیت اندازه گیری رادن در خاک را دارا می باشد. همچنین دستگاهی ارزان قیمت و دارای کیفیتی قابل قبول با قابلیت جداسازی تورون به روش غیرفعال می باشد.

در ترکیبات نیم فلز یکی از دو کانال اسپینی نیم رسانا یا عایق و دیگری فلز است. بنابراین این ترکیبات دارای قطبش اسپینی100% در سطح فرمی هستند، لذا این ترکیبات یک جریان کاملاً اسپین-قطبیده ایجاد می کنند و به همین دلیل در صنعت اسپینترونیک مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند. نیم فلزهای فرومغناطیسی می توانند به روش رونشستی هم محور باریکه مولکولی بر روی نیم رساناها رشد داده شوند. در این روش موضوع اصلی داشتن سطوحی است که آرایش و جهت گیری اتم ها در آن ها به خوبی کنترل شوند و به دست آوردن کیفیت بلوری بالا اهمیت ویژه ای دارد. ساختار بلوری نیم فلزهای با ساختار بلند ـ روی با ساختار نیم رساناهای گروه iii-v متناسب است و باعث شده که ترکیب آن ها با نیم رسانا یک انتخاب خوب برای وجه مشترک هایی باشد که به صورت اتمی کنترل می شوند. این ساختارها در حال حاضر برای ارزیابی قطبش اسپینی و تولید قطعات اسپینترونیکی از اهمیت خاصی برخوردارهستند. به منظور بررسی وجه مشترک نیم رسانا و نیم فلز ابتدا باید مشخص گردد که آیا این ترکیبات تحت تنش ناشی از رشد بر روی نیم رساناها خاصیت نیم فلزیشان را حفظ می کنند یا خیر. در این پایان نامه به بررسی خاصیت نیم فلزی ترکیبات ms(m=li,na&k) در ساختار مکعبی بلند ـ روی تحت فشار می پردازیم.

موضوع مورد بحث در این تحقیق بررسی تاثیر اندازه¬ی نانوبلورهای ابررسانا، فرومغناطیس و پادفرومغناطیس روی دمای گذار آنها می¬باشد. بنا به نتایج آزمایشگاهی که اخیرا روی مواد مختلف انجام شده است، دانشمندان متوجه شده¬اند که با کاهش اندازه¬ی آن مواد، دمای گذار آنها نیز تغییرات متفاوتی می¬کند. اولین موادی که در این تحقیق بررسی شده است ابررساناها می¬باشند. دمای گذار برای مواد ابررسانا دمایی است که در آن دما جسم معمولی به ماده¬ای تبدیل می¬شود که دارای مقاومت ناچیزی است و از خود یک ابر¬جریان را عبور می¬دهد. بر طبق نتایج آزمایشگاهی برای بعضی از مواد، با کاهش اندازه¬ی آن ماده، دمای گذار زیاد شده و برای بعضی دیگر کم می¬شود. بر این اساس مدل¬های بسیاری توسط محققان و دانشمندان مختلف مطرح شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. اما هیچ یک از این مدل¬ها کاملا با نتایج بدست آمده از آزمایش¬ها کاملا همخوانی نداشته است. مواد دیگری که تاثیرات اندازه¬ی آنها بر دمای گذارشان مورد بررسی قرار گرفته است، مواد فرومغناطیس و پادفرومغناطیس می¬باشند. دمای گذار برای مواد فرومغناطیس به عنوان دمای کوری¬¬¬ و برای مواد آنتی-فرومغناطیس به دمای نیل معروف است. برای اثرات اندازه¬ی این مواد، روی دمای گذار آنها مانند ابررساناها، مدل¬های متفاوتی ارائه شده است که هر کدام بنا به علتی کاملا مورد تایید نمی¬باشند. برهمین اساس اخیرا مدلی مطرح شده است که تاکنون با نتایج آزمایشگاهی برای مواد مختلف مطابقت داشته است. این مدل تنها دارای دو پارامتر و بسیار ساده می¬باشد و همچنین برای هر سه گروه از مواد که شامل ابررسانا، فرومغناطیس و پادفرومغناطیس دارای فرمول یکسانی می¬باشد. در واقع هدف اصلی از این تحقیق ارائه¬ی یک مدل یکتا که وابستگی دما به اندازه برای انواع مواد می¬باشد.

فلاکسون ها در اتصالات جوزفسون مانند سالیتون های معادله سینوسی گوردن رفتار می کنند. به منظور کنترل آن ها، یک دی الکتریک با ضخامت متغیر را بین دو ابررسانا قرار داده ایم. در این پایان نامه، ابتدا ضخامت دی الکتریک را تابع مکان در نظر می گیریم و پاسخ های تحلیلی معادله سینوسی گوردن را در این محیط به دست می آوریم. در مرحله بعد با استفاده از انرژی پتانسیل و جنبشی فلاکسون در مکانیک کلاسیک، رابطه بین سرعت فلاکسون و ضخامت دی الکتریک را به طور تحلیلی می یابیم. با استفاده از این رابطه تعیین می کنیم که فلاکسون تا چه مکانی می تواند در دی الکتریک نفوذ کند و در چه مکانی منعکس می شود.

در این پایان نامه به کمک مدل چرخنده ضربه ای کوانتمی تعمیم یافته و ارتباط آن با مدل آندرسون، طول جایگزیدگی را به طور تحلیلی به دست می آوریم. برای این منظور، چرخنده یک بعدی برای پتانسیل ویژه ای را در نظر می گیریم که در فاصله های زمانی مساوی، ضربه ای به آن اعمال می شود. تحول تابع موج را بین دو ضربه متوالی توسط ماتریس یکانی محاسبه می کنیم. عناصر ماتریس یکانی به طور توانی کاهش می یابند. با تبدیل آن به مدل همبستگی قوی برای حرکت الکترون در ساختار بلوری یک بعدی، طول جایگزیدگی را به طور تحلیلی به دست می آوریم. در پایان با رسم توابع موج چرخنده ضربه ای به کمک نرم افزار matlab، شرایط جایگزیدگی را تحت تأثیر دوره ی تناوب مورد بررسی قرار می دهیم.

امروزه لیزرهای حالت جامد با پالس هایی از مرتبه ی پیکو ثانیه و کمتر، از اهمیت زیادی در بسیاری از زمینه ها از جمله: پزشکی، داروسازی، مخابرات، تبدیل غیرخطی فرکانس، فرآوری مواد وغیره برخوردارند. بطور کلی برای تولید چنین پالس هایی از دو روش کیوسویچینگ و قفل شدگی مد استفاده می گردد، که هر کدام از این روشها، شامل روش فعال و غیرفعال می باشد. در این پایان نامه، روشی برای تولید تک پالس اپتیکی، در محدوده ی پیکوثانیه، فمتوثانیه و کمتر، با استفاده از مدولاتور الکترواپتیکی و مواد غیرخطی در کنار یکدیگر ارائه شده است. در این روش از اثر الکترواپتیکی که یکی از ابزارهای مختلف برای اعمال اطلاعات یا مدوله کردن یک حامل موجی نور است، استفاده می شود. در این تحقیق با فرستادن نور به درون سیستم پیشنهاد شده، پالسی با شدت ثابت با استفاده از مدولاتور الکترواپتیکی غیرخطی از جنس سیلیکای ذوب شده با پهنای زمانی پیکوثانیه و سپس با عبور این پالس از فیبر اپتیکی غیرخطی ژرمانیوم و توری پراش (ماده پاشنده) پالسی اپتیکی با شدت ثابت و پهنای زمانی اتوثانیه تولید می شود. بنابراین، از یک منبع نور ابتدا پالسی با شدت ثابت و پهنای پیکوثانیه تولید و سپس با استفاده از تکنیک چیرپ این پالس به پهنای زمانی از مرتبه اتوثانیه فشرده می شود. این مدل در هر سیستم دیجیتال اپتیکی که اساس آن ماده غیرخطی است، مفید می باشد.

کلیدزنی نوری یک ضرورت در شبکه های مخابراتی و سیستم های پردازش سیگنال است. مزدوج-های موازی غیرخطی یکی از عناصر نوری مهم در سیستم های پردازش سیگنال جهت استفاده در سیستم های ارتباطی می باشند که دارای کاربردهایی نظیر کلیدها، تقویت کننده ها، تضعیف کنده ها و غیره می باشند. در این پایان نامه ما فرایند کلیدزنی را در مزدوج های موازی غیرخطی دوهسته ای و سه هسته ای بررسی کرده و به طراحی مزدوج موازی غیرخطی به عنوان یک کلید خود کنترل کننده تمام اپتیکی پرداخته ایم. با شبیه سازی انتشار سالیتون روشن و تاریک در کلید با استفاده از روش عددی کرانک- نیکلسون و رونگ- کوتا روابطی ساده و نسبتا" دقیق بین طول کلید و پهنای پالس بر حسب توان مورد نیاز برای کلیدزنی در دو حالت پاشندگی منفی و مثبت به ترتیب برای انتشار سالیتون روشن و تاریک در کلید بدست آورده ایم. از این روابط برای طراحی یک کلید بر اساس پارامترهای ماده مورد استفاده و ابعاد کلید می توان استفاده کرد. نتایج نشان دهنده ی این است که می توان به کلیدزنی با پهنای پالس چند فمتوثانیه و طول چند میکرومتر در حالت انتشار سالیتون تاریک در مزدوج های موازی غیرخطی متقارن سه هسته ای رسید که متشکل از مواد چلکوجناید با ضریب شکست غیرخطی چندصد برابر شیشه سیلیکا می باشند که این خود نوید دهنده ی ساخت مدارهای مجتمع نوری دارای سرعتهای فوق سریع می باشد. کلید واژه: اپتیک غیر خطی، سالیتون های نوری،کلیدزنی، مزدوج های موازی غیرخطی چندهسته ای

پیدایش جهان همواره برای بشر یک سوال بوده است. چگونگی و زمان به وجود آمدن جهان، همچنین اجزای سازنده ی آن دانشمندان را به سمت ارائه دادن نظریه های مختلفی رهنمون کرد. در این رساله علاوه بر اینکه نظریه های معتبر درباره ی چگونگی پیدایش عالم همراه با شواهدی برای اثبات آن ها را ارائه می دهیم، با معرفی جدیدترین مدل هسته، فشار و آنتروپی در ابتدای جهان را محاسبه خواهیم کرد. ابتدا نظریه ی معروف مهبانگ را مفصلا بررسی می کنیم. سپس با نگاهی اجمالی به مدل های مختلفی که برای هسته ارائه شده است، نظریه ی جدید هسته (نظریه کشش سطحی)را معرفی کرده و با فرمول های مربوط، به محاسبه فشار و آنتروپی خواهیم پرداخت. با بررسی نظریه های مختلف هسته و تعریف پلاسماهای ناهمگن که به وسیله لیزر تولید شده اند و بر اساس آن ها می توان یک کشش سطحی را برای پلاسما به دست آورد، مدل مشابهی برای هسته تعریف می شود. با توجه به اینکه در این نوع پلاسما با استفاده از طول دبی و انرژی فرمی مقدار کشش سطحی را به دست می آورند، برای تعمیم دادن مسئله به هسته، فرمول مربوط برای مجموعه ای از پروتون ها و نوترون-ها به کار گرفته می شود. با این فرض که چنین مجموعه ای می تواند هسته ی یک اتم باشد شرایط به وجود آمدن هسته را بررسی می کنیم. در این شرایط کشش سطحی را نیروی جاذبه و نیروی حاصل از انرژی کولنی و انرژی فرمی را نیروی دافعه معرفی می کنیم. شرایط تشکیل هسته را زمانی در نظر می گیریم که نیروهای جاذبه و دافعه در تعادل باشند. با توجه به ساختار هسته بر اساس مدل پلاسمای کوارک-گلوئونی، در صورت ایده آل بودن سیستم، با در نظر گرفتن آمار فرمی-دیراک و بوز-انشتین، انرژی فرمیون ها و بوزون های تشکیل دهنده هسته را در محاسبات منظور کرده و در نهایت شرایط هسته -سازی را در آغاز جهان پیدا می کنیم.

بلورهای فوتونی ساختارهای طبیعی یا مصنوعی هستند که در آن ها ضریب شکست به طور تناوبی تغییر می کند. این ساختارها اجازه انتشار امواج الکترومغناطیسی را درون ناحیه فرکانسی معینی نمی دهند بنابراین نور در این ناحیه کاملاً منعکس می شود. این نواحی ممنوعه، نوار گاف فوتونی نامیده می شود. با وارد کردن لایه ای با ضریب شکست یا ضخامت متفاوت در یک بلور فوتونی می توان مدهای عبوری در نوار گاف مشاهده کرد. هدف اصلی این پایان نامه، بررسی نوار گاف بلورهای فوتونی سه لایه ای با نقص است. در ابتدا بلورهای فوتونی سه لایه ای با نقص با هندسه متقارن و نامتقارن را معرفی می کنیم و سپس ماتریس انتقال هر کدام را محاسبه می کنیم. در مورد وابستگی مدهای عبوری در نوار گاف به زاویه تابش و ضخامت و ضریب شکست لایه نقص بحث می کنیم. با مشاهده طیف انتقال، گاف ها و مدهای بیشتری را در ساختارهای سه لایه ای نسبت به ساختارهای دو لایه ای مشابه یافتیم. مشاهده می کنیم که مدهای نقص در بلور سه لایه ای نسبت به تغییرات ضریب شکست و ضخامت لایه نقص بسیار حساس تر از مدهای نقص در بلور فوتونی دو لایه ای هستند. همچنین در نوار گاف بلور فوتونی سه لایه ای متقارن با نقص دو مد نقص وجود دارد اما در نوار گاف بلور فوتونی سه لایه ای نامتقارن با نقص یک مد نقص وجود دارد. با افزایش زاویه تابش برای دو هندسه متقارن و نامتقارن و برای هر دو قطبش و مدهای نقص به سمت طول موج های کوتاهتر حرکت می کنند. با افزایش ضریب شکست لایه نقص برای بلور فوتونی سه لایه ای نامتقارن مدها به سمت طول موج های بزرگتر حرکت می کند و این تاثیر در بلور فوتونی سه لایه ای متقارن به حرکت مدها به سمت مرکز نوار گاف منجر می شود. به علاوه با افزایش ضخامت لایه نقص در هر دو بلور فوتونی مدها به سمت طول موج های بزرگتر حرکت می-کنند. و هر چه لایه نقص در بلور فوتونی متقارن تر قرار گیرد مد عبوری بهتری در نوار گاف مشاهده می شود.

در این پایان نامه زنجیره ی اسپینی هایزنبرگی مدل xxx را برای دو کیوبیت و سه کیوبیت به کار برده، سپس اثر میدان های خارجی متفاوت را برآن ها بررسی کرده ایم. هدف از این کار یافتن جهت گیری های مناسب میدان مغناطیسی برای افزایش میزان درهم تنیدگی در مدل های ذکر شده می باشد .نتایج بررسی‎های ما نشان می‎دهد که میدان های مغناطیسی و دما دو عامل کنترل کننده در میزان درهم تنیدگی زنجیره ی اسپینی می باشند.در سیستم دو کیوبیتی، اثر میدان های مغناطیسی خارجی خلاف جهت نسبت به میدان های هم جهت در افزایش درهم تنیدگی دو کیوبیت مفیدتر است.در زنجیره ی سه کیوبیتی، جهت گیری مناسب میدان مغناطیسی اعمال شده بر کیوبیت میانی می تواند اولاً باعث ایجاد درهم تنیدگی در حالت فرومغناطیس و ثانیاً موجب افزایش درهم تنیدگی در حالت آنتی فرومغناطیس شود. کلمات کلیدی:درهم‎تنیدگی گرمایی-کیوبیت-معیار تلاقی-زنجیره‎ی اسپینی.

چکیده بررسی فیبرهای فوتونیک کریستالی "یک و دو بعدی" جهت هدایت باریکه نور لیزری با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری انتقال و هدایت فوتون های باریکه ی لیزری (که معمولا تک بسامد یا در محدوده ی بسیار باریکی از بسامد قرار دارند) به محل مورد استفاده، از طریق محیط واسطه ای که حداقل اتلاف را داشته باشد، یکی از مسائل مهم اپتیک می باشد که محققان بسیاری آن را از طریق فیبرهای نوری و فیبرهای بلور فوتونی پیگیری می کنند. این مهم در فیبرهای فوتونی هسته توپر و توخالی به وسیله دو پدیده بازتاب داخلی کلی و یا ایجاد گاف نواری فوتونی، در مغزی (هسته) فیبر محقق می شود. در فیبرهای هسته توخالی که مورد نظر ما هستند، در صورتی که بسامد (در کار ما طول موج) یا محدوده بسامدی فوتون های لیزری متناظر با بسامد گاف نواری غلاف فیبر باشد (که از جنس بلور فوتونی است)، موج الکترومغناطیسی قادر به عبور از این باند توقف نبوده، به مغزی برگشته و موجبری نور درون مغزی حاصل می شود. ما در این تحقیق با استفاده از نرم افزار comsol، مقطع طولی یک فیبررا طراحی کرده و با اعمال شرایط مرزی و ثبت ضریب شکست عناصر و ترکیبات مختلفی از گروه های 3 تا 5 جدول تناوبی که به عنوان لایه ها و عناصر سازنده غلاف فیبر فوتونی مورد استفاده قرارداده ایم، موجبری باریکه نور لیزرهای واقع در محدوده طول موجی 1000 تا 1560 نانومتر را درون هسته فیبرهایی که توخالی (از جنس هوا) بوده و غلاف شان از جنس بلور فوتونی یک بعدی حلقوی و دو بعدی شش گوشی که جهت ساده سازی مسئله به یک بعدی حلقوی تبدیل می کنیم، شبیه سازی و بررسی کرده ایم.

چکیده در سال های اخیر به خاطر گسترش روزافزون سیستم های ارتباطی و تکنولوژی اطلاعات، سیستم های نوری که دارای پتانسیل بسیار بالائی در اثر انتقال، پردازش و ذخیره اطلاعات می باشد، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این راستا مباحث زمانی و فضائی سالیتون ها با دارا بودن خواص شبه ذره ای از اهمیت به سزائی برخوردار می باشند. در این پایان نامه سالیتون های گاف که جزو سالیتون های فضائی بوده و قابلیت انتشار بدون تغییر شکل در محیط های متناوب از لحاظ ضریب شکست را دارند، به صورت نظری و با کمک شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبکه های متناوب نوری یکی از عناصر اصلی در مبحث سالیتون های گاف می باشد، بنابراین ابتدا خصوصیات نوری آنها با پرداختن به مباحث نوار باند-گاف و طیف فلوکه-بلاخ در شبکه های متناوب که ضریب شکست در آنها به صورت سینوسی به تدریج تغییر می کند، بررسی گردیده و تأثیر عمق مدولاسیون و دوره ی تناوب فضائی در غیاب پدیده غیرخطی بررسی شده است. سپس انواع سالیتون های سطحی گاف در مرز محیط متناوب با خصوصیات فیزیکی متفاوت در حضور و در غیاب لایه نقص در محیط کر با استفاده از معادله غیرخطی شرودینگر به دست آمد. از آنجائی که عامل غیرخطی به تنهایی همانند لایه نقص سبب تغییرات موضعی ضریب شکست در شبکه می شود، سالیتون ها به صورت مدهای نقص در درون گاف های فوتونی ساختار باند-گاف جایگزیده می-شوند. ناحیه حضور جواب های سالیتونی در درون گاف ها به دست آمده و انواع حالت ها بررسی شده است. همچنین تغییرات جریان انرژی به ازای تغییر در پارامترهای مختلف مسئله از قبیل ثابت انتشار، عمق مدولاسیون، دوره تناوب و ... بررسی شده است و در نهایت نتایج سیستم های مختلف با یکدیگر مقایسه گردیده است.

امروزه مسئله ناوبری و هدایت به خصوص در سامانه های هدایت پذیر از قبیل ماهواره، زیردریایی، هواپیماهای بدون سرنشین و بطور کلی در تمام سامانه هایی که امکان هدایت دارند، امری ضروری و غیرقابل انکار می باشد. این مهم توسط انواع ژیروسکوپها انجام می گیرد و در اصل ژیروسکوپها همچنانکه از نامشان پیداست میزان چرخش (rotation) وسیله متحرک را اندازه گیری می¬کنند. در گذشته از ژیروسکوپهای مکانیکی برای اندازه گیری میزان چرخش وسیله استفاده می شده است که این ژیروسکوپها در حال حاضر به دلیل وجود تجهیزات دوار در داخل آنها و همچنین زمان پاسخ دهی طولانی به خصوص در مانورهای سریع وسیله پرنده و همچنین وجود استهلاک زیاد در داخل آنها به علت وجود تجهیزات دوار، کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه استفاده از ژیروسکوپهای لیزری (rlg) و ژیروسکوپهای فیبر نوری (fog) در اولویت استفاده قرار گرفته اند. اما باز هم ژیروسکوپهای لیزری به دلیل وجود مشکلات در تهیه ماده اولیه محیط فعال لیزری و گران بودن دستیابی به خط تولید آن، عملَََُُِِّّا مردود شده اند. ژیروسکوپ فیبر نوری به دلیل پاسخ دهی سریع، حجم و وزن کم، نداشتن قطعه دوار، پایداری بایاس نسبتا خوب در مقابل ژیروسکوپ مکانیکی و همچنین به دلیل تأثیر نپذیرفتن از نوفه های الکترومغناطیسی به علت استفاده از فیبر نوری عایق در آن، در حال حاضر بیشترین استفاده را در سامانه های هدایت پذیر دارد. با توجه به مطالب فوق، در حال حاضر فعالیت در زمینه ژیروسکوپهای فیبر نوری به خصوص برای استفاده در کاربردهای هوایی و فضایی و همچنین کاربردهای زیرآب امری حیاتی و مهم برای کشور عزیزمان ایران محسوب می گردد. و با انجام این کار، گام بلندی در جهت قطع وابستگی از کشورهای بیگانه خواهیم برداشت.

چکیده کاربرد نظریه k.p در بررسی حالات الکترونیکی نانو ساختارهای نیم¬رسانا اسماعیل مهدیزاده سروستانی بیشتر خواص اپتوالکترونیکی مواد نیم¬رسانا از قبیل جرم موثر الکترون و حفره، چگالی حالات نوار رسانش و ظرفیت و شکاف نواری در نظریه نواری جامدات نهفته شده است. بنابراین محاسبه ساختار نواری نیم¬رساناها در فیزیک حالت جامد از اهمیت زیادی برخوردار است و در نتیجه نقش اساسی در پیشرفت ساخت ادوات الکترونیکی و و اپتوالکترونیکی دارد. امروزه روش¬های مختلفی برای تعیین ساختار نواری وجود دارد. این روش¬ها عبارتند از: روش شبه¬پتانسیل، روش موج تخت متعامد شده، روش موج تخت بهساخته، روش تابع گرین، روش بستگی قوی، روش k ⃗.p ⃗ و غیره. نظریه اختلالی k ⃗.p ⃗یک طرح تقریبی برای محاسبه ساختار نواری و خواص نوری جامدات بلورین است. این روش نه تنها برای توصیف نیم¬رساناهای سه بعدی، بلکه برای نیم¬رساناهایی با ابعاد کمتر از قبیل چاه، سیم و نقطه کوانتومی مورد استفاده قرار می¬گیرد. در این رساله مدل¬هایk ⃗.p ⃗ 4×4 و سپس 8×8 معرفی شده¬اند و ساختار نواری gaas کپه¬ای بوسیله آن¬ها به دست آمده است. مقایسه نتایج روش k ⃗.p ⃗ ، با نتایج روش بستگی قوی همخوانی خوبی را نشان می¬دهد. همچنین در این کار از روش k ⃗.p ⃗ برای تعیین ساختار الکترونیکی یک چاه کوانتومی استفاده شده است و نوارهای حفره سبک و سنگین چاه کوانتومی gaas/alxga1-xas به دست آمده¬اند. واژگان کلیدی: روش k ⃗.p ⃗ ، ساختار نواری، نانوساختارهای نیم¬رسانا، نوار رسانش، نوار ظرفیت، چاه کوانتومی

در این پایان نامه، در مرحله ی اول یک موجبر بلور فوتونی تخت با سلول واحدی متشکل از سه لایه ی متفاوت دی الکتریک بدون اتلاف را در نظر می گیریم. با مدلسازی این موجبر با خطوط انتقال، بازتابش از یک ساختار متناوب نیمه نامحدود را با استفاده از مفهوم خطوط انتقال و روابط تبدیل امپدانس به دست می آوریم. آنگاه معادله ی مشخصه ی موجبر را بر اساس شرط تشدید عرضی در هسته ی آن محاسبه و تغییرات ثابت انتشار بهنجار شده را بر حسب طول موج نور فرودی رسم می کنیم. همچنین، از معادلات ماکسول و اعمال شرایط مرزی روی مولفه های مماسی میدان های الکتریکی و مغناطیسی در به دست آوردن میدان های مدهای انتشاری استفاده می کنیم. در مرحله ی بعد، یک چندلایه ایِ دی الکتریکِ تختِ بدون اتلاف (بلور فوتونی تخت) را در نظر گرفته و ابتدا با تغییر در ضرایب شکست و ضخامت هر یک از لایه های تشکیل دهنده ی آن، تغییرات پهنای نوار گاف آن را برای تابش عمودی مورد بررسی قرار می دهیم. سپس، به دلیل اینکه بجز در تابش عمودی، پهنای نوار گافها برای امواج tm نسبت به امواج te باریکتر است، و نیز برای دستیابی به بازتابش کلی همه سویه، این نوار گاف tm است که پهنای باند بازتاباننده ی همه سویه را مشخص می کند، به بررسی تغییرات پهنای نوار گاف فوتونی نسبت به تغییرات ضریب شکست و ضخامت لایه ها و زاویه ی فرودی در تابش مایل tm می پردازیم.

این واقعیت که حالت های اسپین الکترون (به جای بار الکتریکی) بسیار کمتر حساس به نوفه های الکترومغناطیسی هستند، باعث آن شده است که امروزه تلاش وافری برای توسعه دستگاههای اسپینترونیکی (به جای الکترونیکی) به عمل آید. در این راستا دسته ای ازموادکه شامل فلزات و حتی نیمه هادی های آلی هستند برای استفاده در فناوری اسپینترونیک پیشنهاد شده است. یک کاندیدای مناسب برای چنین کاربردهایی، تک لایه ای از اتم های کربن، گرافین پیشنهاد شده است. توسعه اسپینترونیک برپایه گرافین متکی به خواص منحصر به فرد آن است. از جمله این خواص انتقال اسپین در دمای اتاق، طول واهلش اسپینی طولانی، انتقال اسپین قابل تنظیم و غیره می باشد. طول واهلش اسپین درگرافین بسیار طولانی (درحدود 2میکرومتر)است که امکان استفاده از گرافین را به عنوان یک دستگاه فیلتر اسپینی فراهم می کند. دراین رساله ما رفتار دینامیکی مولفه های اسپین الکترون، برای یک ورقه گرافین که به روی بسترهای مختلف رشد داده شده است، را بررسی می کنیم. درانجام این کار ،با در نظر گرفتن اثر راشبا و میدان مغناطیسی عملگر تحول زمانی را محاسبه و از آن مقادیر چشمداشتی مولفه های اسپین را در ورقه گرافین به صورت تابعی از زمان به دست می آوریم. سپس ما نشان می دهیم که یکی از مولفه های اسپین در ورقه گرافین همیشه یک مقدار میانگین بسیار کوچکی دارد در حالیکه مولفه دیگر اسپین بین و نوسان می کند. ازسوی دیگر نشان می دهیم که مولفه اسپین عمودبرورقه گرافین (مولفه ) بین 0 و بدون مقادیر منفی، نوسان می کند. بنابراین نتیجه می گیریم که گرافین با جفت شدگی اسپین مدار راشبا به عنوان یک دستگاه فیلتر اسپینی عمل میکند.

در این پایان نامه، با استفاده از هامیلتونی هایزنبرگ مدل xy، پدیده ی مرگ ناگهانی درهم تنیدگی را در زنجیره ی اسپینی باز مورد مطالعه قرار می دهیم و با استفاده از ضریب جفت شدگی بین زوج کیوبیت های مجاور در این زنجیره شرایطی را به دست می آوریم که تحت آن شرایط، مرگ ناگهانی درهم تنیدگی حذف می گردد. به عبارت دیگر زنجیره اسپینی خواهیم داشت که در تمامی بازه های زمانی درهم تنیده می باشد و در ادامه با توجه به شرایطی می توانیم میزان نوسانات درهم تنیدگی را در بازه های زمانی مشخص افزایش دهیم.

بر این اساس که بسط تابع روزنه بایک جمع متناهی از توابع گاوسی مختلط می تواند تحلیل مناسبی از انتشار پرتوهای گاوسی، سوپرگاوسی و ... عبوری از یک دستگاه اپتیکی پیرامحوری abcd در اختیار ما قرار دهد، به بررسی توزیع شدت و اختلاف فاز نسبی ناشی از پرتوهای گاوسی و سوپرگاوسی مرتبه 4 عبوری از روزنه های دایره ای و مستطیلی سیستم اپتیکیabcd پرداخته شده است. می توان نشان دادکه بین پارامترهای باریکه، اندازه روزنه و عناصرماتریس abcd رابطه ای وجود دارد. بر همین اساس کنترل خروجی سیستم اپتیکی باتغییر پارامترهای فوق الذکر میسرمی باشد. در این تحقیق روابط موردنیازاستخراج و بااستفاده از مقادیر عددی منحنی تغییرات شدت برای باریکه های نوری مختلف رسم گردیده است.

سالیتون ها امواجی هستند که با شدت ثابت و بدون پراش درون سیستم های اپتیکی منتشر می شوند. در این پایان نامه ماهیت و معادلات حاکم بر تولید و انتشار سالیتونهای نور شکستی پوششی نور ولتاژی تاریک را بررسی خواهیم کرد. در ابتدا یک نظریه کلی را برای معادلات ریاضی حاکم بر تولید و انتشار آنها معرفی می کنیم. مدل فیزیکی کوختاروف را برای درک ماهیت فیزیکی سالیتونها و ساز و کار تشکیل و انتشار آنها به کار می گیریم. باحل عددی معادلات حاکم بر سالیتونهای پوششی نور ولتاژی تاریک، تابع توزیع شدت سالیتونی را بدست آورده و نحوه تغیرات ضریب شکست محیط نور شکستی نور ولتاژی را بررسی می کنیم. پس از بدست آوردن معادلات ریاضی حاکم بر انتشار زوج سالیتون های تاریک، با استفاده از روش عددی عناصر متناهی نشان خواهیم داد که در حضور پرتوهای قوی و ضعیف، هر دو انتشاری پایدار دارند اما هنگامی که یکی از دو پرتو غایب باشد، انتشار پرتو دیگر نیز با نوساناتی همراه خواهد بود. در نهایت به معرفی انواع مختلف بر همکنش میان سالیتونها می پردازیم و از میان آنها، برهمکنش ناهمدوس میان سالیتونهای پوششی نور ولتاژی تاریک را بررسی می کنیم. با شبیه سازی عددی بر همکنش میان این سالیتونها نشان خواهیم داد که در بر همکنش ناهمدوس همواره شاهد پدیده جذب سالیتونی هستیم و هر چه فاصله بهنجار دو پرتو کمتر باشد، این جذب در فاصله کمتری رخ خواهد داد.

مزونd_s از طریق برهمکنش ضعیف به مزونk^* واپاشیده می شود. بنابراین با بررسی واپاشی این مزون می توان عناصر ماتریس ckm را به طور دقیق محاسبه کرد. به علاوه عوامل ساخت این گذار در مطالعه قطبش نامتقارن و خطاهایtو cpمورد استفاده قرار می گیرد.در روش قانون جمع کرومودینامیک کوانتومیqcd موسوم به(svz) که پرکاربردترین ابزار مورد استفاده در پدیده شناسی هادرون است به جای یک رفتار وابسته به مدل با جملاتی از کوارک های سازنده، هادرون ها با جریان های کوارکی جانشین، در ناحیه اندازه حرکت های مجازی بزرگ نمایش داده می شوند.امروزه واپاشی های ضعیف هادرون ها برای آزمایش مدل استاندارد و اندازه گیری پارامترهای مربوط به آن به کار گرفته می شود

یک شبه نقطه ی کوانتومی کروی از جنس ga1-xalxas /gaas با پتانسیل شبه هماهنگ را در نظر گرفته و در تقریب جرم موثر و با استفاده از روش قطری سازی ماتریس ها، توابع موج و طیف انرژی الکترون محبوس در شبه نقطه ی کوانتومی کروی را تحت تأثیر میدان های الکتریکی و مغناطیسی و همچنین در حضور و عدم حضور ناخالصی هیدروژنی محاسبه کرده و چگونگی تغییرات ترازهای انرژی را بر حسب شعاع، پتانسیل شیمیایی گاز الکترون و قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی مورد بررسی قرار می دهیم. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که، حضور ناخالصی هیدروژنی سبب کاهش انرژی ترازها می شود و با افزایش شعاع، ویژه مقدارهای انرژی کاهش می یابند، این در حالی است که، افزایش پتانسیل شیمیایی گاز الکترون و قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی، سبب افزایش انرژی در شبه نقطه ی کوانتومی کروی می گردد. سپس با به کارگیری فرمول بندی ماتریس چگالی و روش تکرار، عبارت های تحلیلی برای محاسبه ی تغییرات ضرایب جذب و شکست نوری خطی و غیرخطی مرتبه ی سوم و کل شبه نقطه ی کوانتومی کروی مربوط به گذار بین زیرنوارها را به دست می آوریم. در نهایت تأثیر شعاع، پتانسیل شیمیایی گاز الکترون، قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی و همچنین ناخالصی هیدروژنی را بر تغییرات ضرایب جذب و شکست مورد مطالعه قرار می دهیم. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ضرایب جذب و شکست نوری، نه تنها تحت تأثیر میدان های الکتریکی و مغناطیسی است بلکه به ابعاد و هندسه ی شبه نقطه ی کوانتومی نیز وابسته است و همچنین ناخالصی هیدروژنی نیز بر این ضرایب تأثیر گذار می باشد.

تشدیدگرهای حلقوی که اولین بار توسط مارکاتیلی پیشنهاد شدند به دلیل ویژگی های برجسته آنها از مدتها قبل برای دستیابی به لیزر با پهنای بینابی کوچک مورد نظر بوده اند. تشدیدگر حلقوی مجموعه ای از موجبرهایی است که از یک حلقه بسته تشکیل شده و یک جفت کننده برای درگاه ورودی و خروجی. این تشدیدگرها ابزارهای فوتونیکی می باشند که با آرایش های مختلف و در ابعاد میکرومتری ساخته می شود و دارای کاربردهای زیادی از جمله در فیلتر های نوری، تقویت کننده های نوری، کلید ها و دروازه منطقی بوده و دارای انواع مختلفی نظیر میکرو کره، میکرو دیسک، میکرو حلقه هستند. در اینجا به بررسی انتشار پالس درون تشدیدگر حلقوی پرداخته ایم. برای این کار از تبدیلات فوریه و معکوس آن استفاده کردیم. ابتدا با استفاده از تبدیل فوریه پالس ورودی را از حوزه زمان به حوزه فرکانس تبدیل می کنیم و در این حوزه پالس را به قطعه های مساوی تقسیم می کنیم و متناظر با دامنه هر قسمت پاسخ فرکانسی در خروجی محاسبه و نهایتاً خروجی در حوزه زمان با تبدیل معکوس فوریه بدست می آید. ما از این روش استفاده کردیم و رفتار انتشار پالس با پهناها و توان های ورودی متفاوت داخل ریزتشدیدکننده ها به صورت تک حلقه و سه حلقه شبیه سازی کردیم با توجه به اهمیت سالیتون های روشن و تاریک به بررسی انتشار سالیتون ها در داخل این ریزحلقه ها پرداختیم. با توجه به نقش مهم سالیتون ها در انتقال اطلاعات با سرعت خیلی بالا به نظر می رسد تحقیق در این موارد برای طراحی کلیدهای تمام نوری از اهمیت بالایی برخوردار باشد. کلید واژه: سالیتون، تشدیدکننده حلقوی

در این پژوهش ابتدا حالت های همدوس استاندارد را به عنوان مجموعه ی مهمی از حالت های کوانتومی معرفی کرده و ویژگی آن ها را مورد مطالعه قرار داده ایم. سپس صورت بندی کلی حالت های همدوس غیرخطی که در اپتیک کوانتومی از اهمیت به سزایی برخوردارند مورد مطالعه قرار داده ایم. در ادامه حالت های همدوس فوتون-افزوده و همچنین حالت های همدوس فوتون-کاهیده را معرفی کرده و برخی ویژگی های غیرکلاسیکی آن ها را بررسی کرده ایم. حالت های همدوس غیرخطی فوتون-افزوده ی تغییر شکل یافته ی نوع و نوع را با های مثبت و منفی معرفی کرده و بسط صریح این حالت ها در فضای حالت های عددی به دست آوردیم. در ادامه به بررسی پرتوشکاف پرداختیم و ساختار ریاضی آن را مورد مطالعه قرار داده ایم. هدف اصلی این پژوهش به دست آوردن میزان درهم تنیدگی حالت های همدوس غیرخطی فوتون-افزوده پس از عبور از پرتوشکاف است. در این راستا حالت های همدوس غیرخطی فوتون-افزوده ی تغییر شکل یافته ی نوع را به همراه حالت خلا از پرتوشکاف عبور داده ایم و حالت خروجی را به دست آوردیم و با استفاده از آنتروپی خطی میزان درهم تنیدگی این حالت ها را محاسبه کردیم. در ادامه نمودار آنتروپی خطی بر حسب برای توابع مختلف غیر خطی مانند پتانسیل پوشل-تلر، حالت های پنسون-سولومون و ... را رسم کرده و به تحلیل آن ها پرداختیم.

در این تحقیق به بررسی ریزساختار تشکیل شده در آلیاژ آلومینیوم ـ سیلیسیم می پردازیم. از روش میدان- فاز برای مدل سازی انجماد یوتکتیکی و درک چگونگی رشد و تشکیل ریز ساختار حاصل بهره می بریم. در این جا رشد آزاد یوتکتیکی و انجماد جهت دار در سیستم آلیاژ بررسی شده است. ضریب اغتشاش که در فصل مشترک جامد ـ مذاب در یوتکتیکهای بیقاعده پدیدار میگردد، و اثر آن بر مورفولوژی سیلیسیم و ریزساختار حاصله مورد مطالعه قرار گرفته است. از روش میدان- فاز ارائه شده در این تحقیق میتوان برای پیش بینی ریزساختار سیلیسیم در انجماد یوتکتیکی، که انجام آن به صورت آزمایشگاهی مشکل و هزینه بر است، بهره برد.