هدف از انجام این تحقیق، تحلیل و طراحی یک آشکارساز نقطه کوانتومی برای پنجره 8 تا 12 میکرومتر است که بتواند در دماهای نزدیک دمای اتاق، با جریان تاریک کم و آشکارسازی و پاسخ دهی مناسب، افزاره ای مقرون به صرفه و تجاری برای سیستم های مخابرات نوری فضای آزاد باشد. در این تحقیق نقاط کوانتومی از جنس inas/gaas که با روش خود ساختار یافته شکل گرفته-اند، در نظر گرفته شده است. با استفاده از روش k.p هشت- باندی که اثر اختلاط باند ها بر همدیگر را لحاظ می کند، ترازهای انرژی و توابع موج آنها به دست آورده شده است. با لحاظ کردن پهن شدگی های همگن و غیرهمگن، ضریب جذب لایه کوانتومی و نیز راندمان کوانتومی آن محاسبه شده است. با تکرار محاسبات فوق برای ابعاد مختلف نقاط کوانتومی، اندازه میانگین آنها برای جذب در ناحیه مورد نظر تعیین و از چندین لایه از آنها برای ایجاد ناحیه فعال آشکارساز استفاده می شود. برای کاهش جریان تاریک آشکارساز، ابتدا یک ساختار dbrt-qdip که اولین بار توسط باتاچاریا و گروهش ارائه شد، به صورتی طراحی می شود تا حامل های تولید شده توسط فوتون های فرودی با طول موج ?m 10 به راحتی عبور کرده، و سایر جریان ها، که از نوع تاریک محسوب می شوند، عبور نکنند. برای بهبود بیشتر در کاهش جریان تاریک و نیز افزایش آشکارسازی ویژه ساختار مذکور را تغییر داده و یک ساختار تشدیدی نامتقارن ambrt-qdip برای این آشکارساز طراحی می کنیم. برای این ساختار جریان تاریک، پاسخ دهی و آشکارسازی محاسبه شده و با ساختار پیشنهادی توسط باتاچاریا و گروهش، dbrt-qdip، مقایسه شده است. کاهش جریان تاریک برای ساختار پیشنهادی ما نسبت به ساختار باتاچاریا و گروهش حدود نیم دهه بهبود نشان می دهد. از آنجائیکه راندمان کوانتومی در نقاط کوانتومی خود ساختار یافته، به علت پوشش کم نقاط و در نتیجه کوچک بودن طول موثر ناحیه فعال، بسیار پایین است، از یک کاواک تشدیدگر برای افزایش راندمان کوانتومی و در نتیجه بهبود پاسخ دهی آشکارساز استفاده شده است. این کاوک نیز به صورتی طراحی شده است که برای طول موج ?m 10 تشدید داشته باشد. با در نظر گرفتن ترازهای پایه و تحریک، تعداد لایه های نقطه کوانتومی و نیز سدهای تشدیدگر متقارن و غیر متقارن، پاسخ فرکانسی آشکارساز نقطه کوانتومی محاسبه و فرکانس قطع و وابستگی آن به پارامترهای مهم، مشخص شده است. در نهایت از روی پاسخ فرکانسی و نیز پارامترهای مختلف آشکارساز، یک مدار معادل الکتریکی برای آن پیشنهاد شده است.

آشکارسازی در محدوده طیف فرکانسی تراهرتز دارای کاربردهای زیادی در فن آوری اطلاعات و ارتباطات، تصویر برداری پزشکی، امور نظامی و .... است. به همین دلیل طراحی آشکارسازی با طیف پاسخ در این ناحیه از اهمیت فراوانی برخوردار است. استفاده از حلقه های کوانتومی که نوع جدیدی از نانو ساختارهای کوانتومی به حساب می آیند در منطقه ی فعال آشکارساز، این امکان را فراهم می کند که بتوانیم پاسخی در فرکانس کمتر از 10 تراهرتز داشته باشیم. در این پژوهش تلاش خواهیم کرد آشکارساز حلقه کوانتومی را برای طیف فرکانسی کمتر از10 تراهرتز بررسی و برای بهبود ویژگی های عملکردی آن ساختاری را پیشنهاد کنیم. حلقه های کوانتومی از جنس inas/gaas برای بررسی در نظر گرفته می شوند. پارامترهای مهم آشکارساز از جمله ضریب جذب، بازده کوانتومی و پاسخ دهی محاسبه و با تکرار آنالیزهای فوق برای ابعاد مختلف حلقه کوانتومی اندازه حلقه ای با ارتفاع 6/1 نانومتر برای جذب در ناحیه مورد نظر تعیین و چندین لایه آن برای ایجاد ناحیه فعال آشکارساز مورد استفاده قرار می گیرد. پهنای باندی در حدود 100 گیگا هرتز برای آشکارساز بدست می آید. برای کاهش جریان تاریک آشکارساز و همچنین طراحی آشکارسازی با دو پیک پاسخ، ساختار حلقه درون چاه پتانسیل طراحی می شود. به دلیل پایین بودن بازده کوانتومی درآشکارساز یک کاواک تشدیدگر با نانو نوارهایی از جنس طلا برای بهبود عملکرد آشکارساز پیشنهاد و نشان داده می-شود که با انتخاب بهینه پارامترهای کاواک در فرکانس 1/7 تراهرتز نزدیک به 60 مرتبه افزایش جذب رخ می دهد که منجر به افزایش بازده و پاسخ دهی آشکارساز می گردد. در انجام محاسبات، از روش های عددی مختلفی استفاده شده است. در تحلیل آشکارساز و حل معادله شرودینگر، روش تفاضل محدود و ماتریس انتقال استفاده می شود. برای تحلیل افزایش جذب و توزیع میدان الکتریکی در آشکارساز ارتقا یافته با کاواک فلزی نرم افزار comsol مورد استفاده قرار می گیرد.

بلورهای نوری محیطی با خواص نوری متناوب هستند که از لایه های مواد دی الکتریک متناوب به صورت یک، دو و یا سه بعدی تشکیل شده اند. یکی از خواص مهم این ساختارها، کنترل عبور نور به علت وجود باند ممنوعه نوری و نیز وجود نقص هایی در آن ها است. نقص در بلورهای نوری در اثر تغییراتی در ساختار دی الکتریک های بلور است که خود می تواند یک، دو و یا سه بعدی باشد. اگر در بلورهای نوری نمودار فرکانس بر حسب بردار موج را که از حل معادلات ماکسول به دست می آید، رسم کنیم، مشاهده می شود که این نمودار شامل بازه هایی تهی از مدهای فرکانسی است. به این بازه های تهی باند ممنوعه نوری گفته می شود. باند ممنوعه نوری ناشی از تناوب در دی الکتریک بلور نوری است. هرگاه نوری با فرکانسی در محدوده باند ممنوعه، به بلور اعمال کنیم نور مورد نظر از داخل بلور عبور نخواهد کرد و اگر نور با فرکانسی خارج از باند ممنوعه به بلور نوری اعمال کنیم، عبور خواهد کرد. بلورهای نوری بسیار پاشنده هستند و میزان گذردهی و انعکاس در آن ها به شدت وابسته به طول موج است. با استفاده از رفتاری که این ساختارها از خود نشان می دهند قطعات نوری زیادی طراحی و ساخته شده است. دروازه های منطقی نمونه ای از این قطعات هستند که در کارهای پژوهشی زیادی به آن ها پرداخته شده است. در این تحقیق، تحلیل و شبیه سازی بلورهای نوری به منظور طراحی دروازه های منطقی و نیز مدارهایی در سطح msi صورت پذیرفته است. دروازه های منطقی طراحی شده عبارتند از or و xor و مدار msi عبارت است از یک دی مالتی پلکسر دو به یک. قطعات مذکور به وسیله ی بلورهای نوری دو بعدی با شبکه های مختلف و به صورت میله های سیلیسیومی غوطه ور در هوا و ایجاد نقص-هایی در تناوب آن ها، طراحی و تحلیل شده اند. با استفاده از نقص، کنترل نور در داخل ساختار به وجود می آید و با تداخل های سازنده و یا مخربی که عبور نور در مسیرهای مختلف نقص، ایجاد می کند خروجی های منطقی «یک» و یا «صفر» و در نهایت تابع منطقی به وجود می آید. مزیت این قطعات نسبت به انواع مشابه الکترونیکی، تلفات کم، سرعت بالا (در حد سرعت نور)، ساختار ساده و توان مصرفی بسیار پایین هستند که در این پژوهش بررسی شده اند. برای شبیه سازی این ساختارها از نرم-افزار r-soft استفاده شده است که با دو روش تفاضل محدود در حوزه ی زمان و بسط امواج تخت، به ترتیب برای محاسبه توزیع میدان الکتریکی و محاسبه ی باند نوری، محاسبات لازم را انجام می دهد.

لیزرهای نقطه کوانتومی، یکی از انواع لیزرهای نیمه رسانا هستند که از مزایای آن ها می توان به، بهبود پهنای باند مدولاسیون، جریان آستانه پایین، بهبود پارامتر پهنای خط، چرپ پایین و حساسیت کم به دما اشاره نمود. در این تحقیق با استفاده از یک مدل توسعه یافته تجربی، پارامترهای چگالی جریان آستانه(jth)، چگالی حامل ها و دمای ویژه( t0)، یک لیزر نقطه کوانتومی که از تزریق تونلی الکترون و حفره از دو چاه کوانتومی به درون نقاط کوانتومی بهره می برد، مورد مطالعه قرارگرفت و به مقایسه اثر حامل های حفره سبک و سنگین پرداخته شد و در نهایت ساختار آن بهبود داده شد. و با حل معادلات نرخ لیزر با استفاده از نرم افزار متلب به روش رانگوتا مرتبه 4، چگالی حامل ها، چگالی جریان آستانه و دمای مشخصه به عنوان تابعی از دما (بازه دمایی 200 تا 400 کلوین) محاسبه شدند. ابتدا ساختار با چاه کوانتمی و با جرم حفره سنگین را شبیه سازی کرده و مشاهده شد که مثلاً برای دمای 200 کلوین چگالی جریان آستانه (150a/cm2 ) و دمای ویژه 220 کلوین می باشد. به سه روش به بهبود مشخصه های دمایی لیزر تزریق تونل زنی qd پرداخته شد. در روش اول با استفاده از ساختار با چاه کوانتمی و با جرم حفره سبک مشاهده شد که در دمای مذکور، چگالی جریان آستانه ( 33a/cm2) و دمای ویژه 248 کلوین می باشد، که نسبت به همان ساختار با جرم حفره سنگین چگالی جریان آستانه کاهش یافته و دمای ویژه افزایش یافته است. در روش دوم با تغییرکسرمولی ماده چاه کوانتمی و تبدیل چاه کوانتمی به برای حفره-های سبک شبیه سازی شد و مشاهده شد که در دمای مذکور چگالی جریان آستانه ( 160a/cm2) و دمای ویژه 312 کلوین شده که نسبت به ساختار قبل باز هم چگالی جریان آستانه کمتر و دمای ویژه بیشتر شده است. در روش سوم با تبدیل ماده چاه کوانتمی به inas با جرم حفره سبک شبیه سازی را انجام داده و مشاهده شد که در دمای فوق الذکر چگالی جریان آستانه،(5/15a/cm2) و دمای ویژه 322کلوین می باشد. که در مقایسه با ساختار با چاه کوانتمی چگالی جریان آستانه باز هم کمتر شده و دمای ویژه افزایش یافته است.

امروزه در فرآیندهای کنترل و پایش صنایع نفت و گاز همچون سایر فرآیندهای کنترل و پایش صنعتی، شبکه های حسگر بی سیم به سرعت در حال جایگزینی شبکه های سیمی معمولی هستند. وایرلس هارت پرکاربردترین و مناسب ترین پروتکل جهت شبکه های حسگر بی سیم صنعتی است که در حال جایگزینی با پروتکل های قدیمی تر همچون زیگبی می باشد. در این پژوهش تلاش شده تا با مدل سازی یک فرآیند متداول نفتی و پیاده سازی آن در محیط سیمولینک و افزودن امکان شبیه-سازی پروتکل وایرلس هارت به جعبه ابزار شبیه سازی شبکه truetime، قابلیت های پروتکل وایرلس هارت در صنایع نفت و گاز با استفاده از نرم افزار متلب، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل با پروتکل زیگبی مقایسه شود.

بلور نوری سیلیسیم- هوا یک بعدی، یک ساختار تناوبی شامل عناصر سیلیسیم با ضریب شکست 4/3 و هوا با ضریب شکست یک است. نوار گاف فوتونی درگستره ای از فرکانس است که نور نمی تواند از بلور نوری عبور کند. به علاوه اگر یک لایه نقص در ساختار نوری وارد شود مدهای نقص را در نوار گاف نوری خواهیم داشت. بلورهای مایع ، یا lc، با توجه به خاصیت شکست دوگانه و دارا بودن دو ضریب شکست عادی (no) و ضریب شکست غیرعادی (ne) و خواص الکترو- نوری مناسب، یکی از مواد قابل توجه برای تولید لایه نقص است. در این پایان نامه خواص مد نقص ساختار نوارگاف فوتونی سیلیسیم-هوا دولایه را در یک بعد بررسی می کنیم. لایه نقص از جنس ماده بلور مایع است. ساختار را برای حالت متقارن و نامتقارن بررسی کرده ایم و منحنی انتقال را برحسب طول موج نشان داده ایم. یافته ها نشان می دهند که یک مد نقص در m?5/1?? وجود دارد که با تغییرات اندکی در ضریب شکست لایه نقص، این مد نقص با جابجایی اندکی در همان محدوده طول موج 5/1 میکرومتر باقی می ماند. در نهایت با انتخاب طول موج هایی در همین محدوده به عنوان درگاه های نوری، به دروازه های منطقی نوری nand، and، xor و not خواهیم رسید. در ادامه خواص مد نقص در ساختار بلورهای نوری سیلیسیم-هوا دو لایه ای در یک بعد را با دو لایه نقص که از جنس بلورهای مایع هستند، بررسی می کنیم. تاثیر تعداد دوره های تناوب برمنحنی انتقال و اثرات ضرایب شکست مختلف بر لایه های بلور نوری و نقص ها را نیز بررسی کرده و منحنی انتقال را به دست آورده ایم و به ساختاری برای فیلترهای پهن باند رسیده ایم. به هر حال با بهره گیری از نتایج شبیه سازی و با انتخاب طول موج های مناسب در مدهای نقص، در محدوده فروسرخ، به عنوان درگاه های نوری، به دروازه های منطقی نوری nand، and، or و nor دست-رسی پیدا کرده ایم. در انتها ساختاری با چهار لایه نقص برای رسیدن به چهار مد نقص ارائه شده است. همه محاسبات با روش ماتریس انتقال و در محیط متلب انجام گرفته است.

در این تحقیق ساختار نوارهای انرژی نقاط کوانتومی با در نظر گرفتن جهت رشد (111) را با حل معادله شرودینگر مورد بررسی قرار می دهیم و تاثیر تغییرات شعاع و ارتفاع نقاط کوانتومی را روی انرژی گذار بین باندی و همچنین تاثیر آنها روی انتگرال همپوشانی پوش توابع موج الکترون و حفره را محاسبه می کنیم. بعد از آن کاواک فوتونیک کریستال تک بعدی مورد بررسی قرار می گیرد که طیف انعکاس آینه ها محاسبه می گردد و به عنوان کاواک لیزر در نظر گرفته می شود. در ادامه لیزرهای نیمه هادی مخابراتی مبتنی بر نقاط کوانتومی خودآرای ناهمگون inas/inp در جهت رشد (111) در طول موج 1/55 میکرو متر با در نظر گرفتن حالت پایه و برانگیخته و لحاظ کردن اثرات ساختاری ناشی از فرآیند ساخت نظیر پهن شدگی غیر همگن بهره و اثرات محیطی نظیر درجه حرارت یا پهن شدگی همگن و لحاظ کردن دونوع کاواک فوتونیک کریستال تک بعدی و فابری پرو با استفاده از معادله نرخ رفتار لیزر مدل سازی می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد با افزایش جریان تزریقی وقتی کانال واهلش مستقیم از تراز وتینگ به تراز پایه در نظر گرفته می شود، اثر اشباع حالت پایه دیده نمی شود، همچنین لیزردهی حالت برانگیخته در طول موج 1.42 میکرو متر ظاهر می شود. در ادامه با بررسی تعداد لایه های نقطه کوانتومی بر عملکرد لیزر، متوجه می شویم با افزایش تعداد لایه های نقطه کوانتومی باعث افزایش کارایی کوانتومی می گردد، ولی در عوض باعث افزایش جریان آستانه می شود. نتایج مقایسه تاثیر کاواک فابری پرو و کاواک فوتونیک کریستال بر عملکرد لیزر نشان می دهد، با طراحی مناسب کاواک فوتونیک کریستال تک بعدی می توان با کاهش تعداد مود های کاواک و کاهش جریان آستانه به حالت بهینه ای برای بهبود مشخصات استاتیک و دینامیک لیزر رسید

هدف از این تحقیق تأثیر تمرین ذهنی بر سرعت و دقت تکلیف هماهنگی دو دستی بود. بدین منظور 60 شرکت کننده از بین دانشجویان تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشگاه زابل داوطلب شرکت در تحقیق بودند. سپس شرکت کنندگان بطور تصادفی ساده در چهار گروه 15 نفری قرار گرفتند. گروه اول: تمرین ذهنی، گروه دوم تمرین جسمانی، گروه سوم تمرین ترکیبی و گروه چهارم گروه کنترل بودند که به مدت 6 هفته، هر هفته 3 جلسه و هر جلسه 6 بلوک دوازده کوششی را تمرین کردند. شرکت کنندگان قبل از شروع و در پایان دوره تمرین، تکلیف هماهنگی دو دستی را با استفاده از دستگاه هماهنگی دو دستی انجام دادند. سپس نتایج زمان کلی حرکت و درصد خطای مطلق شرکت کننده که در تکلیف هماهنگی دو دستی بیانگر سرعت و دقت است مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از آزمون t استیودنت برای مقایسه درون گروهی در مراحل مختلف (پیش آزمون، پس آزمون). آزمون تحلیل واریانس مرکب برای تعیین تأثیر تعامل گروه تمرینی و مراحل مختلف تمرینی بر سرعت و دقت اجرا گردید. حداقل سطح معناداری در آزمون فرضیه های مربوطه 05/0 در نظر گرفته شد. یافته های بیانگر آن بود که تمرین ذهنی و تمرین جسمانی می تواند بر سرعت و دقت تکلیف هماهنگی دو دستی اثر گذار باشد. با این حال نتایج نشان داد که اثر تمرین ترکیبی ( ذهنی – جسمانی) نسبت به دو تمرین ذهنی و جسمانی موثرتر می باشد.

پیشرفت تکنولوژی در زمینه های مختلف و نیاز روزافزون صنایع به انرژی، انسان را بر آن داشته است تا به روشهای گوناگون انرژی مورد نیاز خود را تامین کند. یکی از این روشها استفاده از انرژی خورشید و تبدیل آن به انرژی الکتریکی به وسیله ی سلولهای خورشیدی است؛ اما بازده پایین و هزینه تولید اولیه ی بالا، استفاده از این قطعات الکترونیکی را محدود می کند. یکی از عوامل پایین بودن بازده در سلولهای معمولی استفاده از یک پهنای محدود از طیف نور خورشید است. با استفاده از سلولهای خورشیدی نقطه کوانتومی می توان بازده تبدیل را تا حد زیادی افزایش داد. سلولهای خورشیدی با باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی با جذب فوتونهایی که انرژی کمتری از شکاف باند سلول دارند و در سلولهای معمولی امکان جذب آنها وجود ندارد بازده سلول را افزایش می دهند. بازده این سلولها خود تحت تاثیر عوامل گوناگون قرار دارد که یکی از آنها ویژگیهای نقاط کوانتومی به کار رفته در آن است. در این پایان نامه ابتدا نقاط کوانتومی از جنس inas بررسی و شبیه سازی شده است و بعد با به کارگیری این نقاط در ساختار سلول با باند میانی تاثیر آن بر بازده سلول بررسی و حالت بهینه مشخص شده است. نتایج نشان می دهد که بازده سلول به میزان زیادی وابسته به اندازه نقاط کوانتومی و مکانی است که این نقاط در سلول قرار می گیرند. در پایان بررسی اثر دما بر بازده سلول نشان می دهد که با افزایش دما بازده سلول کاهش می یابد.

در این پایان نامه بلورهای نوری فوتونیک کریستال برای کاربرد حسگر زیستی مورد استفاده قرار گرفته شده است. بلورهای نوری فوتونیک کریستال دارای ویژگی های خاصی هستند که می توان از آن ویژگی ها، برای طراحی حسگرهای زیستی نوری استفاده نمود. تشخیص در حسگرهای زیستی نوری ناشی از تغییرات در ضریب شکست است

آشکارسازهای فروسرخ چند رنگی دارای اهمیت زیادی در کاربردهای فضایی، نظامی، پزشکی و ارتباطات نوری فضای آزاد هستند. یکی از روش های آشکارسازی چندرنگی در طیف فروسرخ استفاده از ساختارهای نقطه کوانتومی درون دو چاه کوانتومی (ddwell) است. در این نوع ساختار علاوه بر ایجاد خاصیت چند رنگی، جریان تاریکی ناشی از گسیل حرارتی حامل ها به دلیل افزایش ارتفاع سد کاهش می یابد. در این پژوهش سعی کردیم تا با طراحی ساختار ddwell، یک آشکارساز فروسرخ چند رنگی دارای پاسخ طیفی در محدوده فروسرخ متوسط 4-8 میکرومتر و فروسرخ بلند 8-14 میکرومتر حاصل شود. پس از طراحی ساختار ddwell تابع دی الکتریک ساختار محاسبه می شود. در این محاسبات اثرات پهن شدگی همگن بر تابع دی الکتریک ساختار بررسی می گردد. تابع دی الکتریک محاسبه شده به منظور استفاده در نرم افزارهای مختلف جهت شبیه سازی ادوات فوتونیکی بسیار مفید می باشد. سپس با استفاده از شبیه سازی به روش اجزاء محدود طیف جذب آشکارساز مورد بررسی قرار می گیرد و با استفاده از ساختار تزویج نوری ضریب جذب این افزاره را بهبود می دهیم. همچنین جریان تاریکی آشکارساز با شبیه سازی به روش اجزاء محدود بدست آمده و با طراحی سدهای تونل زنی تشدیدگر مسیر جریان نوری از جریان تاریک مجزا می شود

در این نامه به طراحی گیت های منطقی ‏and‏ ، ‏or، ‏not، سوییچ و ترانزیستور ‏تمام نوری ‏ با دقت و قابلیت اطمینان ‏ بسیار بالا، ابعاد کم و مصرف توان پایین با استفاده از کریستال های فوتونی ‏ دو بُعدی پرداخته شده است. برای بررسی حالت دائمی ساختارها از روش تفاضل متناهی ‏در حوزه زمان ‏ (‏fdtd‏) و برای به دست آوردن دیاگرام باندی ساختارها از روش بسط موج تخت ‏ ‏‏(‏pwe‏) استفاده شده است. همچنین برای به دست آوردن طیف ‏ ساختارهای کاواکی ‏ ، از الگوریتم ‏تبدیل فوریه ی سریع ‏ (‏fft‏) استفاده شده است.‏

در این پایان نامه به بررسی ساختاری برای تفکیک طول موج های مخابراتی فروسرخ (دی مالتی پلکسر ‏) ‏به صورت تمام نوری و مبتنی بر کریستال های فوتونی دو بعدی می پردازیم.قلب تپنده ی این ساختار تشدیدگرهای حلقوی میکرونی مبتنی بر ‏کریستال های فوتونی است که هر کدام وظیفه ی تفکیک یک طول موج خاص را بر عهده دارند.