یکی ازمهمترین بحث ها در زمینه ی فناوری های نوری عبارت است از تکنولوژی تولید مولدهای لیزری و سیستم-های انتقال نوری لیزرهای چند طول موجی است. با وجودی که هنوز به ساختارهای تمام نوری نرسیده ایم و مشکلات و چالش های زیادی فراسوی این مهم است ولی قابلیت های جدید این سیستم غیر قابل چشم پوشی است. با وجودی که در کشور ما هنوز این تکنولوژی (سیستم انتقال نوری) بشکل عملی استفاده نشده است و زیر ساخت مخابرات هنوز از ساختارهای لیزر تک طول موج استفاده می کند با اینحال در این پایان نامه سعی شده-است، ضمن معرفی قابلیت های لیزرهای دو طول موجی و فمتو ثانیه و مشخصات آنها ساختارهای جدید معرفی شود. در این پروژه هدف طراحی و شبیه سازی لیزر دو طول موجی است، از جمله مزیت های طرح پیشنهادی سادگی وهزین? ساخت پایین آن است، طراحی لیزر مورد نظر در دمای اتاق در نظر گرفته شده است و طراحی شامل دو بخش است بخش اول برای بررسی تغییرات پالس حین عبور از فیبر آلائیده شده با عناصر خاک های کمیاب و بخش دوم طراحی ساختار گریتینگ است. به این ترتیب که ابتدا برای تولید پالس فمتوثانیه ازپمپ لیزری 1480نانومتری به عنوان منبع پمپ استفاده شده است، و با توجه به اینکه برای تولید پالس فمتوثانیه طیف فرکانسی پهن لازم است، برای این منظور از فیبر آلائیده شده با اربیوم استفاده شده است. سپس با استفاده از دو فیبر توری براگ پهنای فرکانسی به دو قسمت تقسیم می شود. پهنای فرکانسی عبوری یکی از گریتینگ ها به گونه ای در نظر گرفته شده است تا بتواند پالس فمتو ثانیه تولید کند. خروجی پالس ها بترتیب دارای توان 9میلی وات 5/114میکروات است. که در مقایسه با لیزرهای چند طول موجی دارای توان بالایی است.

آشکارسازهای امواج تراهرتز دارای نقش کلیدی در طیف وسیعی از زمینه های کاربردی هستند. بنابراین اهمیت توسعه فناوری های الکترواپتیکی جهت آشکارسازی گسیل های تراهرتز، غیر قابل چشم-پوشی می باشد. در سال های اخیر، تولید و آشکارسازی پالس های تراهرتز به دلیل کاربرد گسترده آن ها در طیف سنجی و مطالعه پدیده های فوق سریع، مورد توجه دانشمندان بسیاری قرار گرفته است. جهت آشکارسازی دامنه زمانی پالس های تراهرتز اغلب از آشکارسازهای الکترواپتیک استفاده می شود. آشکارسازی الکترواپتیک پالس های تراهرتز، مبتنی بر اندازه گیری مدولاسیون فاز القاء شده در پالس نوری در حال انتشار در کریستال الکترواپتیک می باشد. این مدولاسیون فاز به دلیل ایجاد اثر غیرخطی مرتبه دوم توسط پالس تراهرتز در کریستال، اتفاق می افتد. در این پایان نامه به بررسی و شبیه سازی آشکارساز الکترواپتیک پالس های تراهرتز با استفاده از لیزرهای فمتوثانیه، پرداخته شده است. بدین منظور، نمونه برداری الکترواپتیک پالس های تراهرتز، با استفاده از تکنیک الیپسومتری، در حوزه فرکانسی به طور کامل تشریح گردیده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که طیف پالس تراهرتز ورودی به کریستال الکترواپتیک به طور قابل توجهی تحت تأثیر یک تابع فیلتر قرار می گیرد. در گام بعدی، با شناسایی و مدل سازی خصوصیات الکترواپتیک در چهار کریستال znte، gap، gaas و inp، به شبیه سازی انتشار پالس تراهرتز در داخل ماده الکترواپتیک پرداخته ایم. علاوه بر آن، با شبیه-سازی سیگنال الکترواپتیک اندازه گیری شده، اثر عدم تطبیق فاز و اثر تغییر عرض پالس تراهرتز ورودی بر روی کیفیت بازسازی شکل موج پالس تراهرتز و همچنین اثر تغییر ضخامت کریستال بر روی دامنه پالس آشکارشده را مورد بررسی قرار داده ایم. بررسی پاسخ زمانی نشان می دهد که تطبیق فاز ایده ال برای کریستال های فوق الذکر به ترتیب در طول موج های nm 800، nm 1060، nm 1550 و nm 1550 صورت می گیرد. علاوه بر این، سیگنال الکترواپتیک آشکارشده با استفاده از کریستال znte، دارای دامنه بالاتری نسبت به سیگنال آشکارشده توسط سایر کریستال های مورد بحث می-باشد. کریستال gap نیز جهت اندازه گیری پالس های تراهرتز کوتاه تر، نتایج بهتری را نشان می دهد. بررسی پاسخ طیفی تابع فیلتر برای این چهار کریستال در طول موج های متفاوت پالس لیزر (nm 800، nm1060 و nm 1550)، نشان می دهد که جهت آشکارسازی بهینه فرکانس های مطلوب و دسترسی به حساسیت قابل قبول سیگنال الکترواپتیک اندازه گیری شده، نه تنها انتخاب مناسب کریستال و ضخامت آن ضروری می باشد بلکه انتخاب طول موج مناسب پالس لیزر ورودی نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

ما در این پایان نامه اقدام به طراحی و شبیه سازی فیلتری باند باریک و تمام پلیمری با استفاده از رزوناتور حلقوی خواهیم نمود.سپس با ارائه ساختار بهینه با توجه به پارامترهای مواد (مثل ضریب شکست و شعاع رینگ) و محدودیت های فناوریهای موجود اقدام به ساخت نموده و خروجی های این فیلتر طراحی شده را تجزیه و تحلیل می کنیم. در ادامه نتایج شبیه سازی و موارد تئوری را با هم مقایسه و علت اختلافات را مورد بحث قرار خواهیم داد. در انتها نیز پیشنهاداتی در این راستا مورد تحلیل قرار خواهد گرفت. با توجه به نیاز مخابراتی، پهنای طیفی آزاد باید به حد کافی بزرگ بوده و پهنای نصف بیشینه به حد مناسبی باریک باشد و در کل به علت ابعاد مشخصه جهت گیری به سمت مجتمع سازی این فیلترها با همان دقت انجام شده است . لذا ما نیز هدف خود را رسیدن به این دقت تعریف کرده ایم که در ادامه امکان سنجی رسیدن به این کلاس از فیلترها را مورد مطالعه قرار داده ایم و موانع و مشکلات را بررسی کرده و سعی در از میان برداشتن آنها را داریم. طول موج های مشخصه ی 1550، 1551 و 1559 نانومتر را در ساختار پلیمری دراپ کردیم که در آن fsr = 4 nm و fwhm= 0.46 nm بود. در این پایان نامه توانستیم با یک ساختار بهینه به مقدار fsr =22.2 nm در شبیه سازی دست پیدا کنیم . علاوه بر این مقدار fsr=26 nm در تئوری به دست آمد. قابل توجه است که ساختار به صورت تمام پلیمری می باشد.

هدف از این پروژه طراحی و ساخت لنز در محدوده ی فرکانسی تراهرتز است. پرتو تراهرتز شامل فرکانس های 1/0 تا 10 تراهرتز می شود، درواقع حدفاصل رنج امواج ماکرون و مادون قرمز دور از طیف امواج مغناطیسی می باشد. پرتو تراهرتز می تواند در مواد طبیعی نفوذ کند و به دلیل انرژی پایین فوتون به آن آسیبی نمی رساند. امواج تراهرتز در فلز نفوذ نمی کنند و از این ویژگی در فرآیند کنترل کیفیت و ... استفاده می شود. یکی از اجزای مهم در تصویربرداری نوری و سیستم های پردازش داده لنز می باشد چون یکی از ویژگی های شناخته شده لنز توانایی آن در ساخت تصویر است. یک لنز از مواد متراکم نوری ساخته می شود و فاصله ی کانونی پارامتر اساسی برای تنظیم ابعاد لنز است. عناصر و ترکیبات مختلفی از جمله کریستال های ( سیلیکون مقاومت بالا رشدیافته به روش ناحیه ی شناور ، کوارتز، سیلیکات آلمنیوم و منیزیم ) و پلیمرها ( پلی اتیلن، پلی متیل پنتن، پیکارین، پلی تترافلوئوراتیلن و... )، در ساختار لنزتراهرتز به کار برده می شوند. در این میان پلیمر ها انتقال یکنواخت پایداری با بازده بالای 90%،80% دارند و طول موج های بلند را نیز عبور می دهند. مواد کریستالی انتقال دهنده ضعیفی هستند به دلیل اتلاف بازتاب موجود حدود 50% تا 70% از میدان را منتقل می کنند. در این پایان نامه با توجه به درصد بالای عبور و جذب پایین در پلیمر پلی تیلن غلظت بالا با استفاده از قالب گیری فشاری، لنزی با فاصله ی کانونی 60 میلی متر طراحی می کنیم. برای شبیه سازی از نرم افزار comsol multphysics 4.3 b استفاده شده است و توزیع میدان در کانون نشان داده می شود. برای کاهش فاصله ی کانونی در این لنز باید شعاع انحنا لنز کروی طراحی شده یا ضریب شکست مواد تشکیل دهنده را افزایش دهیم. افزایش انحنا باعث افزایش انحرافات کروی می شود از این رو با توجه به این نکته که با ترکیب پلی اتیلن با ناخالصی های دیگر، می توان ضریب شکست کلی را افزایش داد، میزان فاصله ی کانونی را کاهش می یابد، بدین منظور ترکیب سیلسیم کربید با جذب کم و ضریب شکست بالا و تقریبا ثابت برابر با 1/3 انتخاب شد. نتایج شبیه سازی گویای صحت فرضیه فوق بود.

در این پایان نامه یک مدولاتور فاز تراهرتز مبتنی بر متامواد الکتریکی توسط ساختار تشدید کننده حلقه شکافته طراحی و شبیه سازی نموده و یک پاسخ بهینه از این ساختار بدست آوردیم. سیگنال مدوله کننده اعمالی به این ساختار باعث ایجاد شیفت فرکانسی، تغییر دامنه و تأخیر فاز متناسب با دامنه سیگنال می نماید. برای این کار ابتدا مواد مختلفی را بررسی نموده و پس از بررسی قابلیت ، کارآیی، معایب و محدودیت های موادی همچون : کریستال های غیرخطی مانند لیتیوم نایوبیت ( که پیک غیر خطیت آنها در طول موج های نوری و مادون قرمز بوده و عملا در طول موج های تراهرتز که بزرگتر از طول موج های نوری و مادون قرمز می باشد، قابلیت چندانی ندارند) ، کریستال های فوتونیکی، ساختارهای ترازی نیمه هادی (بخاطر انرژی کم موج تراهرتز (1thz ≈ 4 mev) ، فاصله ترازها کم است و الکترون ها (در دمای اتاق) به راحتی به ترازهای بالاتر می روند ( thermal backfilling ) ، بنابراین در محدوده تراهرتز کارآیی ندارند) ، ساختار مبتنی بر گرافن (که به خاطر نداشتن گاف انرژی، در دمای پایین (حدود 77 درجه کلوین) کارآیی داردو همچنین اندیس مدولاسیون آن پایین است )، به این نتیجه رسیدیم که این مواد نمی توانند برای طراحی و ساخت مدولاتور در محدوده طول موج تراهرتز به کار روند. لذا در این پایان نامه از متامواد که قابلیت کارکرد در دمای اتاق در محدوده تراهرتز را دارد و نیز به دلیل قابلیت مقیاس پذیری آن ، برای طراحی مدولاتور استفاده کردیم. مدولاتورهای تراهرتزمبتنی برمتامواد بسته به نوع سیگنال مدوله کننده (پیام) ، به دو نوع نوری و الکتریکی می باشند. به دلیل اینکه در مدولاتور تراهرتز مبتنی بر متامواد نوری ، کنترل چگالی حامل ها در ناحیه تخلیه نزدیک شکاف هوایی جهت انجام عمل مدولاسیون ، با شش پارامتر فیزیکی انجام می گیرد و لازم است تا برای رسیدن به پاسخ مطلوب این شش پارامتر بطور همزمان کنترل شوند که این کار مشکلی است و از طرفی در این نوع مدولاتور ، همزمان نمی توان میزان مدولاسیون بالا و سرعت سوئیچینگ بالایی را بدست آورد. لذا ما در اینجا از روش مدولاتور تراهرتز مبتنی بر متامواد الکتریکی استفاده کردیم. همچنین در اینجا ساختار مدولاتور طراحی شده را مقیاس بندی نمودیم که تا به حال چنین کاری در این زمینه در مقالات گزارش شده انجام نشده است و درنتیجه یک پاسخ بهینه در طراحی این مدولاتور بدست آوردیم و نیز توانستیم یک رابطه تقریبی بین طول موج تشدید و پریود ساختار مدولاتور طراحی شده بدست آوریم. در نهایت یک مقایسه بین نتایج بدست آمده از پاسخ بهینه ساختار طراحی شده با نتایج مقالات گزارش شده در این زمینه از نظر مشخصات اصلی مدولاتور از قبیل: فرکانس تشدید ، اندیس مدولاسیون دامنه ، شیفت فرکانسی و... انجام دادیم.

امروزه گرافن به دلیل خواص منحصر به فرد الکتریکی، مکانیکی وشیمیایی برجسته، آن را برای بکارگیری در دستگاه های الکترونیکی قابل انعطاف بسیار جذاب و پرطرفدار نموده است. صفحات گرافنی به عنوان الکترود های رسانا شفاف دربسیاری از کاربرد ها ازجمله صفحات لمسی، سلول های خورشیدی و آشکارساز ها استفاده میشود. در صفحات لمسی متداول از ito استفاده می شود. دراین صفحات لمسی به علت شکنندگی ito نمی توان آنراخم نمود. از جمله ویژگی های جالب صفحات لمسی مبتنی بر گرافن شفافیت بالای آن ها نسبت به itoمی-باشد، که شفافیت لایه گرافن راحدود %7/97 گزارش کرده اند، همچنین قابلیت انعطاف پذیری گرافن که می توان یک صفحه لمسی گرافنی را به راحتی خم نمود. در این پایان نامه ابتدا به معرفی و بررسی انواع صفحات لمسی می پردازیم. صفحات لمسی از سنسور لمس، مدار کنترلر و درایور نرم افزارتشکیل شده است. یکی از انواع صفحات لمسی، صفحات لمسی مقاومتی است، که دراین پروژه ساخت و شبیه سازی صفحات لمسی مقاومتی آنالوگی 4-سیمه را مطالعه شده است. در ادامه انواع روش های سنتز گرافن را بیان می کنیم.سپس گزارشی از سنتز گرافن به دو روش شیمیایی و کریستالیزه کردن کربن آمورف ارائه می دهیم. گرافن سنتز شده را بر روی سطح مورد نظر انتقال می دهیم. از گرافن سنتز شده به عنوان الکترود رسانای شفاف در ساخت سنسور لمس استفاده می کنیم. مدار کنترلی صفحه لمسی را طراحی کرده و نهایتا با ترکیب مدار کنترلی و سنسور لمس، صفحه لمسی ساخته شده را تست می کنیم.

مخابرات فیبر نوری یکی از بهترین گزینه ها برای پاسخگویی به نیاز ارتباطی با نرخ بیت بالاست. همچنین به عنوان ستون فقرات پردازش داده از پردازش حالت های مرکب کوانتومی گرفته تا کارهای پردازشی معمولی، دارای اهمیت است. یکی از ملزومات پایه ای در این حوزه در سطح طراحی سیستمی، تزویج مناسب است.این تزویج شامل تزویج فیبر به فیبر، فیبر به آشکارساز، فیبر به لیزر و .... می شود. در این پایان نامه یک روش و فرآیند خودکار الکترونیکی برای تزویج فیبر به دیگر ادوات نوری ارائه شده است.در این پایان نامه نشان داده شد که با استفاده از روش های الکترونیکی برای کنترل موتورهای پله ای، دقت های بالا برای ایجاد تزویج با بازده بالا قابل دسترسی است. با استفاده از روش ارائه شده درجه تفکیکی به اندازه 7/0 میکرومتر در جابجایی مکانی قابل دسترس است. همچنین نشان داده شد که با استفاده از این سیستم تزویج با راندمان بالا قابل دسترسی است.

در سال های اخیر، تقاضا برای سیستم های اندازه گیری جابجایی غیر تماسی با عدم قطعیت زیر نانومتر به طور قابل توجهی افزایش یافته است. در حیطه صنعت تکنولوژی، دو پارامتر میزان دقت و قابلیت اطمینان ابزار و ماشین آلات از اهمیت بسزائی برخوردار می باشند. این پارامترها در طول مدت عملکرد دستگاه، در اثر تغییرات دمایی و رطوبتی به طور محسوسی افت می کنند که باعث بروز خطاهایی در عملکرد نرمال سیستم می شوند که حتی می تواند در شکل ظاهری دستگاه نیز تاثیر بگذارد. بنابراین برای رفع چنین مشکلاتی، بعد از گذشت مدت زمانی از پروسه کارکرد سیستم، عملیات کالیبراسیون بر روی دستگاه انجام می گیرد تا طول عمر دستگاه ها افزایش و عملکرد سیستم را بهبود بخشد. بدین منظور سیستم های کالیبراسیون نقش پر اهمیتی را در صنعت مهندسی ایفا می کنند. سیستم های کالیبراسیون با توجه به موارد استفاده شان به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند که یکی از دقیق ترین این سیستم ها، نوع کالیبراسیون لیزری می باشد و در این پایان نامه بر روی این سیستم تمرکز شده است. تداخل سنج ها دستگاه هایی هستند که به وسیله آنها با استفاده از پدیده تداخل می توان اندازه گیری دقیقی از جمله اندازه گیری ضریب شکست گازها، تغییرات بسیار کوچک طول، طول موج، تشخیص ناصافی های سطح و ... انجام داد. تداخل سنج جابجایی نوری یک روش امید بخش برای پاسخگویی به الزامات اعتبار سنجی و کالیبراسیون است. هدف اصلی در این پروژه، طراحی و ساخت یک سیستم لیزری برای انجام عملیات کالیبراسیون در فرآیند ساخت سیستم های بزرگ در راستای تنظیمات دقیق برای کاهش نوسانات مکانیکی ناشی از عدم تنظیم درست، می باشد. مدیریت دما و کاهش نوسانات لیزر و سیستم بایاس با منبع جریان از اهداف دیگر پروژه بوده است. در این پروژه ابتدا ابعاد سیستم مورد نظر در محاسبه مسیر عبور لیزر در نظر گرفته شده و با استفاده از طول مسیر توان سورس انتخاب خواهد شد. با استفاده از آینه با دو درجه آزادی امکان تغییر مسیر فراهم خواهد شد. طراحی سیستم مکانیکی با رزولوشن چند ده میکرومتر برای چرخش باریکه با استفاده از نرم افزار های آماده صورت پذیرفته است. سپس پایداری در مقابل تغییر حرارت در محیط وارد محاسبات خواهد شد. در نهایت ارزیابی کل سیستم برای رسیدن به رزولوشن مورد نظر مورد توجه قرار خواهد گرفت. یکی از ضرورت های مهم انجام این تحقیق این است که سیستم کالیبراسیون طراحی شده نوسانات و تلرانس خطای کمتری نسبت به سایر نمونه های مشابه داشته باشد که با انتخاب منبع لیزر مناسب و طراحی سیستم الکترونیکی و مکانیکی دقیق، می توان تلرانس تنظیم سیستم را تا سطح نانومتر کاهش داد.

با توجه به اهمیت تشخیص بیماریها، غذا و شناسایی عوامل بیولوژیکی محیط و انتقال داده ها در دنیای امروز، ضرورت بحث در رابطه با سنسورهای فیبر نوری احساس می شود. همچنین با رویکرد تکنولوژی به سمت تجمع مدارات الکترونیک نوری و به دلیل وجود مشکلاتی که از فشرده سازی ساختارها جلوگیری می کند، استفاده از ساختارهای پلاسمونیک توسعه یافته است. علاوه بر این، با توجه به تلفات کم و سرعت پاسخ گویی بالای فیبرهای نوری، استفاده از آنها مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین این پایان نامه، در راستای سنسورهای پلاسمونیک مبتنی بر فیبر نوری تعریف شده است. در این پایان نامه هدف تحلیل سنسورهای مبتنی بر فیبر نوری و استفاده از خواص پلاسمونی می باشد. برای این کار ابتدا تحلیل فیبر نوری با غلاف فلزی، جهت تعیین شکل مد و بردار موج قابل انتشار صورت خواهد پذیرفت. سپس تاثیر مواد بر شکل مد و بردار انتشار ارزیابی شده و از طریق اندازه گیری کمیت های نوری پی به مواد و کمیتهای فیزیکی مورد نظر خواهیم برد. طراحی محیط پلاسمونی و نحوه ارتقای حساسیت عملکرد سنسوری از اهداف اصلی این پروژه است. از این رو جهت ارتقای حساسیت، مزایای سنسورهای فیبر نوری و رزونانس پلاسمون سطحی موضعی نانوذرات نقره را ترکیب کرده و به مقایسه سنسورهای فیبر نوری اصلاح شده با نانوذرات نقره و بدون آن و همچنین مقایسه سنسورهای فیبر نوری با درصدهای مختلفی از حضور نانوذرات پرداختیم و تاثیر حضور نانوذرات، مدهای مختلف و تغییرات دمایی را بر فرکانس کات آف بررسی نمودیم که مشاهده نمودیم که با افزایش حضور نانوذرات و افزایش دما، می توان فرکانس کات آف را کنترل نمود. در نتجه توانستیم سنسور با حساسیت بالا را شناسایی و بررسی نماییم.

در این پایان نامه پس از معرفی فراماده ها و خواص آنها، روش های تولید متامتریال توضیح داده شده است همچنین دو فیلتر ازجمله فیلتر میان گذر و میان نگذر مبتنی بر متامتریال با ساختارهای حلزونی در رنج امواج مایکروویو طراحی و ساخته شد و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج عملی مورد مقایسه و بحث قرار گرفته و پارامترهای موثر نظیر گذردهی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی برای اثبات ادعای محاسبه، و آورده شده است. در ادامه دلیل استفاده از متامتریال ها و عملکرد مناسب آنها در کاهش سایز مدل بیان و پارامترهای هندسی و تاثیر آن ها در تنظیم باند فرکانسی بررسی و تشریح شده است. پس از آن مدل دیگری مبتنی بر رینگ های نوسانی شکافدار با ساختارهای برگرفته از مدل ریاضی فیبوناچی ارائه و مورد بررسی قرار گرفته است.

با یک نگاه به تاریخ بشری در طی اعصار گذشته، این نکته به وضوح به چشم می¬خورد که انسان همواره به دنبال روشی بوده است که شیوه نامرئی سازی را بیاموزد.از افسانه های کهن تاریخی (از جمله افسانه های یونان باستان) گرفته تا فیلمها و سریال های مدرن امروزی (مانند فیلم مرد نامرئی) همه دلیلی بر این ادعا و اشتیاق می¬باشد. شاید سالها قبل چنین بنظر می¬رسید که دستیابی به این دانش غیر ممکن می-باشد و یا تحقق آن منوط به آینده ای دوردست است در حالیکه امروزه گروههای تحقیقاتی گوناگونی در اکثر نقاط دنیا با استفاده از تکنولوژی های متعددی به موازات هم، مشغول فعالیت و تحقیق به روی موضوع نامرئی سازی می¬باشند. تعریف نامرئی سازی به این صورت است که یک جسم در زاویه دید ناظر قرار بگیرد ولی برای ناظر قابل رویت نباشد. همانطور که می¬دانیم عاملی که موجب دیده شدن یک جسم می¬گردد، امواج بازتابیده از سطح آن جسم می¬باشد که به چشم ناظر می¬رسد. در حالت کلی می¬توان ناظر را به عنوان یک آشکار ساز تصور کرد. بنابراین یک جسم وقتی نامرئی می¬شود که پرتویی از آن بازتاب نگردد و امواج الکترومغناطیس به مثابه آبی که یک صخره را دور می¬زند، جسم مورد نظر را دوربزند ودر نتیجه از دید ناظر در حضور جسم، نه خود جسم بلکه فضای پشت آن دیده شود. از آنجائیکه امواج الکترومغناطیس در گستره طول موجی، دارای فرکانس های متفاوتی می¬باشند بنابراین پوشش های نامرئی کننده در هر طیفی دارای ساختارهای متناسب با آن طول موج می¬باشند یکی از شیوه ها برای تحقق عمل نامرئی سازی استفاده از موادی موسوم به متامتریال (فراماده) می¬باشد. متامتریال ها در حقیقت موادی هستند که در طبیعت موجود نمی¬باشند و ساخته دست بشر می¬باشند. با استفاده از متامتریال ها می¬توان پوششی طراحی کرد که امواج الکترومغناطیس را در اطراف جسمی که می¬خواهیم نامرئی شود، خم نماید. در این پایان نامه هدف طراحی یک پوشش نامرئی کننده باند پهن در حوزه مایکروویو در گستره فرکانسی 8 تا 10 گیگا هرتز می¬باشد و بنابه آنچه به تفضیل توضیح داده خواهد شد از نوع پوشش نامرئی کننده فرش گون در طراحی بهره خواهیم جست البته قابل ذکر است که پوشش های نامرئی کننده در حوزه امواج مایکروویو به علت حساسیت نظامی از اهمیت خاصی برخوردار می¬باشد و از شیوه های مختلفی برای باند پهن نمودن پوشش استفاده می¬شود.

در این پایان نامه هدف ما دستیابی به نانو کامپوزیت پلیمری جهت تحقق ضریب گذردهی الکتریکی وضریب نفوذپذیری مغناطیسی منفی در باند مرئی می باشد.

برای پیشرفت تکنولوژی انتقال اطلاعات، استفاده از سیستم های مخابراتی سریع تمام نوری امری لازم و ضروری می باشد باشد و امروزه برای افزایش حجم اطلاعات قابل انتقال، از سیستم های چند کالانه استفاده می گردد . فیبر نوری سیلیکانی شاید تنها و بهترین گزینه برای تحقق این امر می باشد. پاشندگی و شیب پاشندگی فیبر نوری از مهمترین عوامل ایجاد کنند? محدودیت برای داشتن ظرفیت و سرعت بالا برای چنین شبکه هایی می باشند. در فیبرهای نوری تک مد استاندارد، پاشندگی با افزایش طول موج، بیشتر می شود، از این رو به کارگیری چنین فیبرهایی برای کاربردهای مخابراتی چند کاناله از قبیلotdm و dwdm چندان مناسب نمی باشد، چرا که پهنای پالس هر کانال با مقدار متفاوت از بقیه پهن تر می شود. یک فیبر نوری تک مد با مقدار پاشندگی و شیب پاشندگی بسیار کوچک در باز? طول موج موردنظر، برای چنینسیستمهایی ایده ال می باشد. این چنین فیبرهائی دارای پهنای باند بسیار بزرگ و سرعت انتقال داد? بالایی می باشند. . علاوه بر ضرورت پایین بودن پاشندگی و شیب پاشندگی، تلفات نیز از مسائل مهم در امر طراحی می باشد. هدر رفتن توان در فیبرهای نوری از عوامل اصلی محدودکننده در مخابرات نوری می باشد. تلفات حاکم بر شبکه، بیشینه فاصله ای را در اطلاعات به درستی و بدون نیاز به تکرارکننده منتقل می شود، محدود می نماید. این تلفات شکل پالس را خراب نمی کند بلکه باعث کاهش دامن? آن می شود و در نتیجه بازیابی اطلاعات را در حضور اغتشاش با مشکل مواجه می کند. در کاربردهای انتقال طولانی، مسائلی مانند تلفات ناشی از عوامل فیزیکی خارجی همچون خمیدگی فیبر و محلهای اتصال، پاشندگی و اثرات غیر خطی فیبر از عوامل اصلی تخریبی اطلاعات هستند که باید مدنظر قرار بگیرند. در این پایاننامه تمرکز اصلی بر روی تلفات خمشی و پاشندگی وشیب پاشندگی فیبرهای نوری تک مد قرار گرفته و ساختارهایی طراحی و معرفی شده است که مشخصه های بسیار مناسب و قابل قبولی را از منظر تلفات خمشی، پاشندگی، شیب پاشندگی و اثرات غیر خطی دارا هستند. الگوریتم طراحی بر اساس ترکیب الگوریتم ابتکاری بازار بورس با تابع هزین? وزن دار شده بوده و با استفاده از این روش طراحی توانستیم شیو? منظم و نوینی برای طراحی ارائه نماییم که به دور از روش سعی و خطا و بر اساس مفاهیم فیزیکی بکار گرفته شده در فیبر استوار بوده و از پای? ریاضی و فیزیکی مناسبی برخوردار باشد. از بررسی و طراحی فیبرهای w چنین نتیجه گیری نمودیم که فیبرهای w و بعنوان فیبرهایی با منحنی پاشندگی مسطح شده برای سیستمهای otdmو dwdm با ظرفیت بالایی از داده ها به ترتیب در مسافتهای نچندان طولانی و مسافتهای طولانی مناسب هستند .

اندازه گیری جریان به روش معمول در ولتاژ بالا و در محیط با تداخل مغناطیسی بالا نیاز به دستگاه هایی دارد که از نظر عایق و محافظت دستگاه پیچیده می باشد. در این پایان نامه به بررسی امکان استفاده از یک سنسور برای اندازه گیری وتشخیص خطا در خطوط انتقال جریان با استفاده از اثر فارادی که مبتنی بر میدان مغناطیسی پرداخته شده است. در مرحله اول تکنیکهای نوری با تمرکز ویژه بر تکنیکهای سنجش نوری مورد بررسی قرار گرفته است وروش سنجش نوری با استفاده از فیلم فارادی با چرخش بالا انتخاب شده است. ورود نور به سنسور وهمچنین خروج نور از آن به عهده فیبر نوری می باشد. لذا به بررسی عملکرد فیبر نوری وقتی که در مجاورت میدان مغناطیسی قرار داده می شود پرداخته شده است به عبارت دیگر بررسی کرده ایم جریان فشار قوی روی کدام پارامتر های فیبر نوری تاثیر می گذارد و شبیه سازی fem از الگوی میدان مغناطیسی که شامل هندسه های موازی می باشد انجام شده است ونتایج مطلوب در الگوی میدان مغناطیسی ارائه شده است. خواص و حساسیت سنسور با سنسور فارادی از نوع yig انجام شده است و پیش بینی رفتار میدان مغناطیسی توسط شبیه سازی مناسب می باشد و مدارات الکتریکی سنسور با قابلیت پردازش برای اعلام خطا و اندازه گیری جریان طراحی گردیده است. از پیشنهاد سنجش توسط سنسور نوری نتایج امیدوارکننده ای برای تشخیص سریع و فوری جریان خطا در محیط های emi بالا بدست آمده است.

چکیده: بیوسنسورهایی که بدون برچسب، و با حساسیت بالا باشند، رویای دانشمندان و فناوران زیستی بوده است. بدون نیاز به برچسب، تشخیص مولکول می تواند بدون نیاز به جابجایی آن و بلادرنگ انجام گیرد و این در سنسورهای تشدید کننده ی نوری که با هدف سنجش پیوندهای بین مولکولی، در حال ظهور هستند، یک مزیت مهم است. بعلاوه این سنسورها راحت و کاربرپسند بوده و در بهبود فاکتور کیفیت و کشف مواد موثر هستند. می دانیم که اگر زاویه انعکاسی که در یک پرتو نوری در اثر لبه های بیرونی یک محیط شفاف ایجاد می شود، بیشتر از یک زاویه ی خاص باشد، نور می تواند در آن محیط حبس شود. این زاویه ی خاص توسط ضریب شکست محیط شفاف و ضریب شکست بیرونی آن توصیف می شود و این پدیده شکست داخلی نام دارد. از آنجایی که نور از لبه های محیط شفاف منعکس شده است، یک موج محو شونده در محیط اطراف آن ایجاد می شود که مماس بر سطح منتشر می شود و تا فاصله ای در بیرون ماده ی شفاف گسترش دارد. تغییر ضریب شکست در این ناحیه می تواند با موج محو شونده در اطراف محیط شفاف تعامل کند. این تعامل باعث تغییر طول مسیر موج رونده در موجبر می شود و بنابراین طول موج نور تغییر می کند. این اساس کارکرد سنسورهای برپایه ی تشدید کننده های نوری است که از دقت بالایی برخوردارند. این دقت اضافه شده نتیجه ی تشدید است. تشدید وقتی اتفاق می افتد که موج حبس شده، در هر چرخش خود را برای چرخش بعدی به گونه ای منطقی و منسجم تحریک می کند تا بعد از هر بار چرخش با همان فاز اولیه به مکان اولیه بیاید و بنابراین برای تعداد طول موج ها در هر دور چرخشی یک عدد صحیح به دست می آید. نوری که به موجبر تحریک کننده ی تشدید کننده ی حلقوی داده می شود، شرایط تشدید را مانند فرورفتگی هایی در طول موج تشدید در طیف عبور خود نشان می دهد. تغییر ضریب شکست طول مسیر نوری فوتون چرخنده را افزایش یا کاهش می دهد و حالت تشدید حلقه را بر هم می زند. حلقه برای بازگشت به حالت تشدید احتیاج به یک اتفاق جبران کننده ی اثر تغییر ضریب شکست دارد. این جبران در واقع افزایش یا کاهش طول موج نور موجبر تحریک کننده و جابجایی طول موج تشدید است.

تکنولوژی سنسورهای فیبرنوری امکان سنجش انواع پارامترها از جمله تنش، دما و فشار در محیط های ناملایم و دوردست را میسر نموده است. این نوع سنسورها با توانایی سنجش برخی از پارامترهای موج نور مانند تنش، شدت و فاز، فیبرنوری را به عنوان محیط واسطه برای انتقال اطلاعات مربوط به اندازه گیری، قابل استفاده می سازد. وجود مزایای سنسورهای فیبرنوری در مقایسه با سنسورهای الکتریکی متداول، باعث کاربرد بیشتر این سنسورها در محیط های مختلف گردیده، تا جایی که، هم اکنون، جزء مولـفه های اصلی در بهینه سازی فرآینـدهای صنعتی، سیـستم های کنترل کیفیت، تشخیص دارویی، پیشگیری و کنترل ناهنجاری ها تلقی می شود.

: این پایان نامه در راستای طراحی و شبیه سازی متامواد در محدوده طول موجی مادون قرمز میباشد. متامتریال از تعدادی لایه نازک از مواد مرکب که به اختصار آن را دی الکتریک مینامیم و یک بسترتشکیل یافته است.مواد متامتریال خاصیت نوری غیرعادی دارند که این خاصیت در سایر مواد دیده نمیشود و آن ضریب شکست منفی است یعنی این مواد نور را در جهت مخالف مواد دیگر منکسر می کنند. باید به دنبال ساختار هایی بود که قابلیت تنظیم پذیری طول موجی و نیز انعطاف پذیری را داشته باشد. همچنین ترجیحا از مواد ارگانیک باشد. برای این منظور ساختار هایی که در محدوده طول موجی کمتر از 5 میکرومتر باشند را انتخاب می نماییم و ساختارهایی مانند srr و fishnetرا در محدوده طول موجی مادون قرمز بررسی می نماییم. باتوجه به شرایط فوق الذکر بهترین گزینه را انتخاب نموده و از بین روش های شبیه سازی با نرم افزارهای hfss ، matlab و یا comsolبهترین را برمی-گزینیم

یکی از بزرگترین آرزوهای بشر در طول تاریخ رسیدن به نامرئی سازی می باشد. آنچه برای سال ها الهام بخش داستان های علمی و تخیلی بوده، اکنون چند قدم دیگر به واقعی شدن نزدیک گردیده است. به نظر می رسد کم کم مرزهای این حوزه از علم نیز در حال توسعه باشد. در این فرآیند، مبنا و اصول کار استفاده از نوعی مواد غیر طبیعی به نام فرامواد می باشد. این مواد ساختار دوگانه پیچیده ای از فلز و عایق دارند که موجب می شود، نور در اطراف شی مورد نظر به شکلی عبور کند که مشابه آن را در عبور کردن هوا از اطراف بال هواپیما شاهد هستیم. در واقع فرامواد، مواد مصنوعی با خاصیت های جدید الکترومغناطیسی هستند که در طبیعت یافت نمی شوند. پوشش ساخته شده به وسیله فراماده، از جمله کاربردهای عملی فرامواد برای رسیدن به پوشش نامرئی سازی می باشد. حلقه های رزوناسی شکاف دار از ساختارهای معمولی ساخته شده به وسیله فرامواد با تشدید الکتریکی و مغناطیسی می باشند. اخیرا پوشش های نامرئی سازی به وسیله ساختارهای فرامواد که از پاسخ های الکتریکی یا مغناطیسی استفاده می کنند پیشنهاد گردیده است. در این پایان نامه ما یک پوشش نامرئی سازی کامل (فضای آزاد) را پیشنهاد می کنیم که از سلول های واحد فراماده ساخته شده از 2 حلقه رزونانسی شکاف دار با شکاف های مخالف نسبت به هم استفاده می کند که پاسخ الکتریکی آن در طول موج های میانی باند مادون قرمز بر روی یک باند فرکانسی باریک حول 60 تراهرتز می باشد.