لیزر فونونی براساس مولکول فوتونیکی

منابع تک فونونی که بتوانند باریکه های لیزرگونه ای از فونون ها را ایجاد کنند، اهمیت بسیاری در حوزه های پژوهشی، از جمله حوزه های پژوهشی حالت جامد دارند و ضرورت دارد که فیزیک آنها با گستردگی بیشتری مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه به تشریح لیزر فونونی (فیزر) بر اساس مولکول فوتونیکی پرداخته می شود. پایان نامه حاضر در پنج فصل تنظیم شده است. در فصل اول فیزیک لیزر، شیوه کار، و خصوصیات آن به اختصار تشریح می شود. فصل دوم به معرفی اتم ها و مولکول های فوتونیکی و ویژگی های منحصر به فرد آنها اختصاص دارد و اطلاعات مختصری در زمینه کاواک های فوتونیکی در آن ارائه می گردد. در فصل سوم بعد از تعریف فونون و ویژگی های آن، مفهوم "لیزر فونونی" معرفی می شود و به برخی از طراحی های پیشنهاد شده برای لیزر فونونی و فیزیک حاکم بر آنها اشاره می گردد. در فصل چهارم هدف بررسی "فیزر مولکول فوتونیکی" است. در این فصل فرمول بندی کوانتومی حاکم بر "فیزر مولکول فوتونیکی" با استفاده از معادله حرکت هایزنبرگ به دست می آید و مورد بررسی عددی قرار می گیرد. نشان داده می شود که نمودارهای مربوط به توان خروجی و وارونگی جمعیت بر حسب آهنگ دمش، همان رفتاری را دارند که یک لیزر معمولی دارد. سپس، برای اولین بار با استفاده از فرمول بندی مذکور به ایده سرد سازی فیزری پرداخته می شود و مشاهده می شود که می توان با فرایند مذکور دمای فونونی سیستم های ارتعاشی مکانیکی را کاهش داد. در ادامه، شکافتگی مدهای مولکول فوتونیکی به کار رفته در این فیزر بررسی می شود و فرکانس های تشدیدی مولکول، با استفاده از روش وردشی محاسبه می شود. در نهایت بازدهی این فیزر مولکول فوتونیکی به طور نظری به دست می آید و با داده تجربی مقایسه می شود. فصل پنجم به نتیجه گیری کلی از پایان نامه و نیز ارائه پیشنهادهایی برای ادامه کار اختصاص دارد.