تقویت کننده های پارامتری تار نوری (fopas) به علت تقویت سیگنال در پهنای باند وسیع، امروزه توجه بسیاری را به خود جلب نموده اند. fopa ها که بر مبنای فرآیند ترکیب چهار موجی (fwm) کار می کنند، برای کاربردهای مختلفی از جمله تقویت سیگنال، تبدیل طول موجی و بازسازی سیگنال در سیستم های مخابرات نوری مورد استفاده قرار می گیرند. در فرآیند fwm دو فوتون از پمپ با یک فوتون از سیگنال ترکیب شده و در خروجی تار، علاوه بر فوتون های پمپ، سیگنال تقویت شده به همراه یک مولفه ی فرکانسی جدید به نام آیدلر تولید می شود. در حین مراحل ساخت یک تار تغییراتی در پارامترهای آن رخ می دهد که باعث از دست رفتن شکل ایده آل تار می شود. این تغییرات منجر به افت و خیزهای پاشندگی می گردد. از آنجاییکه بهره ی fopa به طرز قابل توجهی به مشخصات پاشندگی تار بستگی دارد، هر گونه افت و خیز در پاشندگی منجر به تغییر شرط جورشدگی فاز و در نتیجه بهره می شود. با توجه به گستردگی کاربرد fopa های طراحی شده در ناحیه ی اشباع، بررسی دقیق تاثیر افت و خیزهای پاشندگی در این ناحیه حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه، طیف بهره ی fopa تک پمپ به صورت دقیق در حضور افت و خیزهای پاشندگی در دو ناحیه ی سیگنال کوچک و اشباع، با در نظر گرفتن افت تار مورد بررسی قرار می گیرد . همچنین به بررسی شرایطی برای به حداقل رساندن اثر افت و خیزهای پاشندگی بر بهره پرداخته می شود. مشاهده می گردد که شکل طیف بهره ی اشباع در حضور افت و خیزهای پاشندگی، در مقایسه با حالت ایده آل (بدون حضور افت و خیزهای پاشندگی) کاملا تغییر می کند و میزان بهره در نقاط بیشینه ی طیف به طرز قابل توجهی کاهش می یابد.

تارهای نوری از اهمیت قابل ملاحظه ای در زمینه مخابرات، حسگری، تقویت کننده های پارامتری و غیره برخوردارند. در این میان، تارهای بلور فوتونی(pcf) به دلیل انعطاف در طراحی ساختار، برای رسیدن به پاشندگی و پارامتر های غیرخطی مطلوب، توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. نازک سازی باعث می شود که خواص پاشندگی و خواص غیرخطیpcf بر حسب طول تغییر کند که این امر باعث کاربردهای متنوعی در حسگرها و اپتیک غیر خطی شده است. دانستن نحوه ی تغییرات پارامترهای غیرخطی و پاشندگی برای شبیه سازی انتشار پالس و همچنین تولید ابر پیوستار و تقویت پارامتری در pcf های نازک شده حائز اهمیت است. تاکنون ویژگیهای غیرخطی و پاشندگی pcfهای نازک شده برحسب طول تار شبیه سازی نشده است، که در این تحقیق برای اولین بار با استفاده از حل معادله ویژه مقداری به روش تفاضل محدود در حوزه فرکانسی(fdfd ) در نرم افزار متلب این کار را انجام می دهیم. تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل قطر حفره های هوا و گام شبکه بر پارامترهای مهم تار از قبیل پاشندگی، ضریب غیر خطی، افت و ... را بررسی و در نهایت روابط تحلیلی مفیدی برای برازش نتایج حاصل از شبیه سازی پیشنهاد می کنیم. نتایج نشان می دهد که در طول نازک سازی پارامترهایی چون اتلاف، ضریب غیر خطی و شیب پاشندگی افزایش و دیگر پارامترها از قبیل سطح مقطع موثر مدی و طول موج با پاشندگی صفر(zdw) کاهش می یابد.

چاههای کوانتومی کاربرد وسیعی در ابزار الکترونیکی مانند ترانزیستورها و صنایع اپتوالکترونیکی مانند لیزرهای نیمرسانا و آشکارسازهای مادون قرمز دارند. مطالعه و بررسی اثر میدانهای خارجی مانند میدان لیزری قوی بر روی چاههای کوانتومی دارای اهمیت فراوانی می باشد. در این پایان نامه اثر میدان لیزری را بر روی خواص نوری چاههای کوانتومی نیمه سهموی و سهموی gaas و چاههای کوانتومی کرنشی ingan/algan بررسی خواهیم کرد. معادله وابسته به زمان شرودینگر را با استفاده از تبدیلات پیمانهای در قالب کرامرز بدست آورده و معادله بدست آمده را با استفاده از روش فلوکیت به یک معادله مستقل از زمان تبدیل کرده و با استفاده از روش عددی معادله شرودینگر مستقل از زمان را حل خواهیم کرد. خواص نوری چاههای کوانتومی از جمله ضرایب جذب و شکست خطی و غیرخطی، یکسوسازی نوری و تولید هارمونیک دوم را با استفاده از رهیافت ماتریس چگالی بدست می آوریم. نتایج نشان می¬دهد که با افزایش میدان لیزری ضرایب جذب نوری(تغییرات ضریب شکست) چاه های کوانتومی کرنشی و غیرکرنشی کاهش(افزایش) می¬یابند. با افزایش میدان لیزری مقدار قله¬های تشدید یکسوسازی نوری مربوط به چاه¬های کوانتومی غیرکرنشی کاهش پیدا می کند، در حالی که برای چاه کوانتومی کرنشی ingan/algan با افزایش میدان لیزری قله¬های تشدید ضریب یکسوسازی نوری افزایش پیدا می¬کند، به یک مقدار بیشینه می¬رسد و دوباره کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که با اعمال میدان لیزری تولید هارمونیک دوم در چاه کوانتومی کرنشی افزایش می¬یابد.