اثر آلایش اتم های ناخالصی بر انتشار موج الکترومغناطیسی در سیستم های لایه ای

انتشار باریکه ضعیف کاوشگر در سیستم های لایه ای دی الکتریک شامل اتم های ناخالصی مورد بررسی قرار می گیرد. کنترل همدوس خواص پاشندگی و جذب اتم های ناخالصی، ضریب دی-الکتریک موثر سیستم لایه ای را متأثر می سازد. از این طریق امکان کنترل فعال و تمام نوری عبور، بازتاب، جذب و نیز سرعت انتشار نور کاوشگر در داخل ساختار لایه ای فراهم شده است. از دو نوع از اتم های سه ترازی یعنی -شکل و آبشاری جهت آلایش لایه ها استفاده نموده ایم. با اعمال دمش غیرهمدوس و نیز یک میدان نوری تزویج کننده به بلور فوتونی یک بعدی، پذیرفتاری اتم های ناخالصی آبشاری و در نتیجه ضریب دی الکتریک موثر محیط کنترل می شود. وجود پدیده تداخل کوانتومی در اتم های ناخالصی باعث می شود تا بتوان به صورت تمام نوری و با استفاده از پارامترهای کنترل کننده خواص انتشاری پرتو کاوشگر عبوری از سیستم لایه ای را کنترل نمود. بدین ترتیب با انتخاب مناسب فاز نسبی بین میدان های اعمالی زمان تأخیر نور عبوری و بازتابی کنترل می گردد. از این طریق می توان به عبور و بازتاب هم زمان فروسرعت دست یافت. در سیستم پیشنهاد شده نور عبوری نه تنها تقویت می شود، بلکه سوئیچ پذیری مقدار عبور در بازه وسیعی رخ می دهد. این پدیده ناشی از دو عامل می تواند باشد، اول ساختار هندسی سیستم که منجر به تشدیدهای براگ می گردد و دوم به دلیل ماهیت اتم های ناخالصی که خاصیت تقویت نوری از خود نشان می دهند. بدیهی است که ماهیت این تقویت از نوع تقویت بدون وارونی جمعیت است که در فرایند های لیزرزایی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. علاوه بر این زمان سوئیچ زنی از حالت جذب به بهره (و برعکس) نیز تخمین زده شده است. در ادامه با توجه به گسترش روز افزون مطالعات در زمینه مواد با ضریب شکست منفی (فراماده)، مطالعه این پایان نامه بر روی کنترل انتشار موج الکترومغناطیسی در بره فراماده جفت-منفی متمرکز شده است. این عمل با وارد کردن اتم های -شکل به بره میسر شده است. بر اساس کنترل همدوس بره فراماده آلاییده، یک سوئیچ تمام نوری برای ضریب شکست معرفی گردیده است. با تنظیم خواص جذبی اتم های ناخالصی، کنترل همدوس اتلاف کلی بره فراماده امکان پذیر شده است. از این طریق ضریب شکست بره را با استفاده از فاز نسبی میدان های اعمالی از مثبت به منفی (و بالعکس) می توان کنترل کرد. در خاتمه کنترل فازی سرعت گروه از فراسرعت به فروسرعت (و بالعکس) برای باریکه عبوری و بازتابی از بره فراماده جفت-منفی در حضور تداخل کوانتومی مورد بحث قرار گرفته است. اهمیت این پایان نامه در این است که کنترل نور در حضور فراماده به صورت فعال و تمام نوری انجام شده است؛ بنابراین نیازی به تغییر ساختار فیزیکی ماده نیست.