دیود تمام نوری وسیله ی یکسوسازی است که عملی شدن آن ساخت تحول عظیمی را در صنعت ارتباطات به وجود خواهد آورد.در این پایان نامه ما تحقق دیود تمام نوری از بلورهای فوتونی یک بعدی را بررسی می کنیم.با معرفی یک ساختار بلور فوتونی خاص رفتار دیود تمام نوری را بررسی خواهیم کرد نشان خواهیم داد با قرار دادن یک لایه ی نازک از جنس فرامواد با ضخامتی در حد زیر طول موج در ساختار تباین تراگسیل از چپ و راست افزایش می یابد

خواص اپتیکی و الکترونیکی بلورهای مایع در سال های اخیر توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است. به علت خواص دوگانه ی بلورهای مایع می توان پدیده های جالبی را در بلورهای مایع مشاهده و ایجاد نمود. یکی از این پدیده ها، پدیده ی مارانگونی است که در آن جرم به علت گرادیان کشش سطحی جابه جا می شود. برای ایجاد گرادیان کشش سطحی از گرادیان دما که توسط لیزری با پروفایل گاوسی ایجاد می شود، استفاده نموده ایم. در نتیجه ی ایجاد گرادیان کشش سطحی، ماده جابه جا شده و جریان در محیط ایجاد می شود. در اینجا با بلورهای مایع کار می کنیم که اعمال نیرو به محیط سبب بازچرخش محور هادی آن ها می شود که مقدار این بازچرخش توسط معادله ی تعادل گشتاوری به دست می آید. بلور مایع نماتیک مورد نظر ما به صورت هموتروپ چیده شده است یعنی مولکول های میله ای شکل بلور مایع عمود برسطح شیشه قرار دارند. سطح بالای سلول مورد نظر باز بوده و در تماس با هوا می باشد. با نوشتن معادله ی گرما در محیط ناهمسانگرد و حل آن تابع تغییرات دما به دست می آید. سپس با حل معادله ی نویر-استوکس جریان حاصل از تغییرات دما محاسبه می شود. در این حالت اگر یک میدان مغناطیسی به محیط اعمال شود مشاهده می شود که آستانه ی فردریکز کاهش یافته و با اعمال یک میدان نه چندان قوی در مقایسه با حالت عادی مولکول ها شروع به بازچرخش می نمایند. میزان بازچرخش در محیط در حدود یک درجه است که می تواند شیفت فاز قابل توجهی در نور عبوری ایجاد نماید.

در این رساله، مشخصه های اپتیکی و مگنتواپتیکی ساختارهای چندلایه ای دارای مواد مگنتواپتیکی مطالعه شده است. ابتدا، انواع اثرات مگنتواپتیکی و موادی که این اثرات در آن ها قابل مشاهده هستند، معرفی شده اند. سپس ویژگی های بلورهای مگنتوفوتونی که سبب تقویت شدید اثرات مگنتواپتیکی می شوند، با استفاده از رهیافت ماتریس انتقال 4×4 مورد بررسی قرار گرفته اند. این رهیافت که برای مشخصه یابی ساختارهای چندلایه ای مگنتواپتیکی استفاده می شود، اساس تحلیل های نظری و محاسبات عددی در حل مسائل مطرح در رساله ی حاضر می باشد. در مرحله ی اول، پاسخ های اپتیکی و مگنتواپتیکی بلورهای فوتونی و مگنتوفوتونی یک بعدی با ساختار میکروکاواک مطالعه و بررسی شده اند. با تعریف نسبت ترتیب چینش (نسبت ضرایب شکست لایه های اول و دوم آینه های براگ) مشخص می شود که ویژگی های اپتیکی دو میکروکاواکی که از جایگزینی لایه های اول و دوم آینه های براگ با همدیگر حاصل می شوند، متفاوت بوده و این تفاوت در مورد بلورهای مگنتوفوتونی به مراتب بیشتر است. از اینرو، با محاسبه ی وابستگی پاسخ های مگنتواپتیکی ساختارهای مورد نظر در مد تشدیدی آن ها، آینه های براگ بهینه با قابلیت تأمین هم زمان تراگسیل بالا و چرخش فارادی زیاد پیشنهاد شده اند. در مرحله ی بعد، امکان طراحی فیلترهای عبوری قطبش دایروی بر پایه ی بلورهای مگنتوفوتونی یک بعدی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. شرایط تشدید هر یک از قطبش های دایروی راستگرد و چپگرد در بلورهای مگنتوفوتونی به صورت تحلیلی بررسی و پارامترهای هندسی مناسب برای تحقق یافتن هدف مورد نظر بدست آمده است. به دنبال آن، خواص طیفی ساختار پیشنهادی با محاسبات عددی بررسی و نشان داده شده که به دلیل جدایی کامل مدهای تشدیدی راستگرد و چپگرد در این ساختار، امکان تحقق فیلترهایی با قطبش دایروی و تراگسیل 100% وجود خواهد داشت. هم چنین قابلیت کوک پذیری این فیلترها با تغییر میدان مغناطیسی خارجی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله ی پایانی، ساختارهای نامتجانس مگنتواپتیکی معرفی شده و نشان داده می شود که امکان حصول چند مد تشدیدی در ناحیه ی گاف باند فوتونی وجود دارد. هم چنین معلوم می شود که برای طرحی خاص از ساختار نامتجانس مگنتواپتیکی، می توان به تراگسیل بالا به همراه چرخش فارادی تقویت شده ی چند کاناله در طول موج های مشخص دست یافت. از آنجایی که امروزه طول موج های و در سیستم های مخاربراتی کاربرد فراوانی دارند، ساختاری نامتجانس برای تأمین هم زمان چرخش فارادی تقویت شده و تراگسیل بالا در این دو طول موج طراحی گردیده است. ساختارهای نامتجانس معرفی شده که دارای ابعاد میکرومتری هستند، می توانند کاربرد بالقوه ای در طراحی قطعات مگنتواپتیکی با کارکرد چندگانه داشته باشند.

مواد مگنتواپتیکی در طول موج های مختلف، پاسخ های مگنتواپتیکی متفاوتی از خود نشان می دهند. از اینرو، بلور های مگنتوفوتونی نیز به عنوان ساختارهایی که سبب تقویت شدید اثرات مگنتواپتیکی می شوند در طول موج های مختلف، رفتار متفاوتی خواهند داشت. در تحقیقات انجام شده، برای سادگی مسأله، رفتار مگنتواپتیکی بلورهای مگنتوفوتونی بدون در نظر گرفتن اتلاف و پاشندگی مواد تشکیل دهنده ی بلور بررسی شده است. در این پایان نامه، اثر اتلاف و پاشندگی اپتیکی مواد بر مشخصه های مگنتواپتیکی بلور های مگنتوفوتونی یک بعدی مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. مشاهده می شود که به ازای اعداد تکرار بالاتر ساختار، مد تشدیدی در طیف تراگسیل به دو مد تبدیل می شود. همچنین طبق نتایج به دست آمده، با در نظر گرفتن پاشندگی برای ساختار کاواک یگانه، مد های چپگرد و راستگرد به سمت طول موج طراحی انتقال می یابند. زمانیکه اتلاف اپتیکی برای ساختار کاواک یگانه لحاظ می شود مد(های) تشدیدی طیف های تراگسیل و چرخش فارادی کاهش می یابند. در بررسی ساختارهای کاواک دوگانه مشاهده شد که مد تشدیدی تراگسیلی و چرخش فارادی در دو طول موج مختلف اتفاق می افتد. محاسبات ما نتایج مشابهی را برای نحوه ی تغییرات مدها با در نظر گرفتن پاشندگی و اتلاف اپتیکی برای هر دو نوع ساختار (کاواک یگانه و کاواک دوگانه) نشان می دهند. همچنین در بخش آخر این پایان نامه، تأثیر تغییرات ضخامت لایه ی مگنتواپتیکی در بلور مگنتوفوتونی با ساختار کاواک یگانه مطالعه شده است.