برای بیناب نمایی مولکولهای آلاینده مانند دسترسی به یک لیزر فروسرخ میانه با طول موج مناسب درمحدوده (2-20) مایکرون ازاهمیت زیادی برخوردار می باشد. دراین ناحیه بیناب نمایی با توجه به پهنای اکثر گذارها ی مولکولی، بیناب نمایی انتخابی جذبی((selective بیش از سایرروشهای دیگر بیناب نمایی مورداستفاده می باشد. امروزه ازلیزرهای ابشارکوانتومی برای تولید تابش درناحیه فروسرخ میانه وحتی دور استفاده می شود. همچنین لیزرهای غیرخطی هم چون لیزراختلاف فرکانس ولیزر پارامتریک نوری که براساس برهم کنش نور درمحیطهای غیرخطی تولید می شوند به دلیل کوک پذیری وسیع ازاهمیت ویژه ای دربیناب نمایی برخوردارند . دراین پروژه سعی براین است که با استفاده از روش اختلاف فرکانس دریک بلور نیوبات لیتیوم قطبی شده یا ( periodically poled ) به طول موجهای درناحیه فروسرخ میانه دست پیدا کنیم. بادست یابی به غلظت و نوع گازهای متصاعد شده می توان به کیفیت فرایند احتراق پی برد وآنرا بهینه کرد و ازآنجا مصرف انرژی رامدیریت کرد. همچنین با ردیابی گازهای دهانه یک آتشفشان می توان وقوع احتمالی فعالیت آنرا درآینده پیش بینی کرد]1-3[.ازآنجا که گستره کوک پذیری لیزرهای غیرخطی از لیزرهای آبشارکوانتومی بسیاروسیع تر میباشد، بیناب نمایی به وسیله لیزرهای غیرخطی گزینشی تراست. ازاین لیزرها میتوان دربیناب نمایی گازهای آلاینده استفاده کرد. ردیابی چنین گازهایی دراحتراق گازهای صنعتی مانند کوره های گازسوز مجتمع فولادمبارکه ویا صنایع ذوب آهن ایران ازاهمیت زیادی برخوردار می باشد. ازلیزرهای فروسرخ میتوان برای تعیین غلظت co درکوره های صنعتی استفاده کرد ونیز میتوان گازهای و که ازدهانه آتشفشان خارج میشوند را ردیابی نمود.در این پژوهش ابتدا در فصل اول به بررسی انتشار امواج در محیط های ناهمسانگرد می پردازیم و روش تولید موج اختلاف فرکانس در یک محیط غیرخطی را در فصل دوم مورد بحث قرار می دهیم. سپس در فصل سوم روش شبه جورشدگی فازی با استفاده از موج اختلاف فرکانس را توضیح خواهیم داد و در فصل چهارم و پنجم به توضیح برپایی آزمایش و نتایج گرفته شده می پردازیم.

بر پایه ی بر هم کنش غیر خطی تابش لیزر با بعضی مواد ،تعداد زیادی از اثرهای جدید و پدیده های نو کشف شدند. فرآیندهای تولید اختلاف و جمع بسامد، اثرهای غیر خطی مرتبه ی دوم می باشند که به طور موفقیت آمیزی برای تولید تابش لیزری در بسامدهای پایین تر یا بالاتراز بسامد لیزرهای فرودی ، به کار گرفته می شوند. لیزرهای غیر خطی همانند لیزر اختلاف بسامد از جمله لیزرهایی هستند که در دمای اتاق کار می کنند و پهنای خط مناسب و قابلیت کوک پذیری پهنی دارند. یکی از روش های تولید این لیزرها استفاده از روش جورشدگی فاز دو شکستی است. برای برقراری شرط جورشدگی فاز پرتوها می توانند به دو صورت هم راستا یا غیر هم راستا وارد محیط غیر خطی شوند. در این پایان نامه تولید اختلاف بسامد به روش های هم راستا وغیر هم راستا در بلور غیر خطی aggas2 را مطالعه و نتایج آن را بررسی می کنیم. جورشدگی فاز غیر بحرانی به دلیل بازده مناسب و همچنین به دلیل آسانی انجام آن در عمل به خاطر داشتن زاویه ی پذیرش بزرگ برای هر دو پرتو فرودی مناسب ترین روش برای برآورده کردن شرط جورشدگی فاز می باشد. موقعیت جورشدگی فازی مشابهی نیز وجود دارد که آن را جورشدگی فازی مماسی می نامند و برخی مزیت های روش غیر بحرانی را دارد. این روش با ایجاد یک زاویه ی غیر هم راستایی کوچک بین امواج فرودی انجام می شود و زاویه ی پذیرش پهنی فقط برای یکی از این امواج به دست می آید با این هدف که بتواند باعث افزایش پایداری مکانیکی شود. در فصل های اول و دوم این پایان نامه به مبانی نظری فرآیندهای غیر خطی مرتبه ی دوم به ویژه فرآیند تولید اختلاف بسامد پرداخته و بعضی از روش های جورشدگی فاز در بر هم کنش های هم راستا و غیر هم راستا را معرفی می کنیم. در فصل سوم به مطالعه ی تولید اختلاف بسامد با روش های جورشدگی فاز غیر بحرانی و مماسی در بلور aggas2 می پردازیم. هم چنین در این فصل فرآیند تولید جمع بسامد با روش جورشدگی فاز مماسی را در این بلور مطالعه و نتایج آن را با فرآیند تولید اختلاف بسامد مماسی مقایسه می کنیم. در فصل چهارم تولید اختلاف بسامد بحرانی غیر هم راستا را در این بلور مورد مطالعه قرار داده و نتایج آن را بررسی می کنیم.

امروزه منابع انرژی متکی بر سوختن سوخت های فسیلی می باشد. نتایج سوختن این سوخت ها انتشار آلاینده های سمّی و گازهای گلخانه ای نظیر اکسیدهای نیتروژن(nox)، مونوکسید کربن(co) و متان (ch4)می باشد،که جو کل جهان را تحت تأثیر قرا می دهند. از این رو توسعه فرایند احتراق به سمت احتراقی موثر با کمترین خروجی بسیار ضروری است. برای دست یافتن به این منظور، نیازمند روشهای اندازه گیری کمّی هستیم که پارامترهای مهم احتراق را همچون دمای گازها و غلظت گونه های احتراق (برای مثال غلظتco،co2 وch4) در محیطهای احتراق واقعی به طور دقیق ردیابی کنند. از بین روش های اندازه گیری موجود حسگرهای جذبی لیزر دیودی بر اساس بیناب نمایی مدولاسیون طول موج ارجحیت دارند؛ زیرا، آنها قادر به اندازه گیری با حساسیت بالا، وضوح طیفی بالا، غیر فضولانه، زمان پاسخ دهی سریع و در جا هستند. در این پایان نامه ما از یک بیناب سنج لیزر دیودی، تار نوری پٍَک شده جدید با یک چشمه لیزری dfb در ناحیه فروسرخ نزدیک حدود 2.33 ماکرون به عنوان یک حسگر گازی حساس و قابل حمل برای آشکار سازی مولکولهای آلاینده خروجی از احتراق استفاده کردیم. ما کارایی چنین حسگر گازی را بوسیله آشکار سازی هارمونیک دوم نمایه جذبco (شاخه r(8) گذار فرعی اول) و ch4(شاخه p(2) گذار یک نوار ترکیبی) در یک سلول جذبی آزمایشگاهی و کانال های یکی از کورهای ناحیه نورد فوالاد مبارکه اصفهان در دمای t ~ 450°c نشان داده ایم. همچنین یک منبع تغذیه لیزر دیودی جهت بیناب نمایی مدولاسیون 2f طراحی و ساخته ایم. این دستگاه قابلیت اعمال دو نوع مدولاسیون به شکل دندان اره ای (ramp) و سینوسی (sinusoidal) را بر جریان عبوری لیزر به ترتیب در محدوده فرکانسی(hz)1 تا (khz)1 و (hz)1 تا (mhz)1 دارد.. همچنین این دستگاه از یک قسمت پایدارساز دما تشکیل شده است که دما لیزر را با دقت چند mk ثابت نگه می دارد.

هدف ما در این پژوهش تولید یک تابش لیزری کوک پذیر پیوسته در ناحیه ی بینابی فروسرخ میانه بر مبنای تولید اختلاف بسامد و استفاده از روش جورشدگی فازی دمایی (جورشدگی فازی غیربحرانی)، با ترکیب دو لیزر دیودی یکی در ناحیه ی مرئی و دیگری در ناحیه ی فروسرخ نزدیک، به عنوان چشمه های لیزری دمش و سیگنال در بلور اپتیکی غیرخطی aggas2 می باشد. بدین منظور برپایی آزمایشگاهی لیزر dfg تولید شده را طراحی و مشخصه یابی کردیم. به علاوه کوک پذیری لیزر dfg تولید شده، با اعمال یک شیب جریان به لیزر دیودی سیگنال به دست می آید. گستره ی کوک پذیری لیزر تولید شده mµ 88/4 - 75/4 می باشد. طول موج های خروجی لیزر dfg تولید شده، در ناحیه ی بینابی فروسرخ میانه قرار دارند که برای بیناب نمایی بسیاری از مولکول ها از جمله co، co2 و nox بسیار مناسب است. در این پژوهش، در فصل اول مفاهیم برهم کنش نور و ماده و به طور خاص، فرآیند تولید اختلاف بسامد را به تفصیل توضیح می دهیم. در فصل دوم شرایط جورشدگی فازی مورد نیاز برای فرآیند تولید اختلاف بسامد در بلورهای غیرخطی و به طور خاص در بلور غیرخطی aggas2 بررسی می شود. فصل سوم مربوط به شرح برپایی آزمایشگاهی لیزر dfg تولید شده است و نتایج این برپایی در فصل چهارم آورده شده است.

اغلب مولکول های آلاینده نظیر co، co2 و nox دارای خطوط جذبی پرشدتی در ناحیه ی فروسرخ و به ویژه، فروسرخ میانه (mir) هستند. بنابراین با استفاده از یک چشمه ی لیزری مناسب در این ناحیه، می توان این مولکول ها را ردیابی کرد. گرچه منابع لیزری در ناحیه ی فروسرخ میانه، محدود می شوند، اما دارای ویژگی های مهمی همچون حساسیت، به-گزینی و زمان پاسخ سریع هستند که آن ها را از دیگر لیزرها متمایز نموده است. یکی از این لیزرها، لیزر غیرخطی اختلاف فرکانس (dfg) است که به دلیل کوک پذیری وسیع، اهمیت ویژه ای در بیناب نمایی دارد. در این رساله از این لیزر برای ردیابی مولکول co استفاده شده است که در آن، ابتدا به بررسی لیزرهای مختلف در ناحیه ی mir و ویژگی های آن ها وسپس، مقایسه ی آن ها با هم پرداخته ایم. سپس گذارهای مولکول های دواتمی در ناحیه ی mir را بررسی و روش های کاهش نوفه و افزایش سیگنال را بیان نموده ایم. در ادامه، برپایی تجربی لیزر dfg تولید شده، سلول های جذبی تک-عبوری و چندعبوری مورد استفاده و همچنین نرم افزار labview که برای بیناب نمایی مولکول co از آن استفاده شده، توضیح داده شده است. سرانجام برای نمایش کارآیی لیزر dfg تولید شده، دو خط جذبی از مولکول co نشان داده شده است. این خط های جذبی در نرم افزار peakfit و با اندازه گیری پهنای لورنتزی آن ها کمّی سازی شده اند.

در اثر پاسخ غیرخطی دوقطبی های الکتریکی در برهمکنش با میدان امواج الکترومغناطیس فرودی، پدیده های غیرخطی اتفاق می افتد. قرن نوزدهم و بخصوص دهه هفتم آن اوج مشاهده این پدیده ها بود. پدیده های غیرخطی مراتب گوناگونی دارند که به علت برهمکنش مواد با مراتب مختلف میدان الکتریکی است. ساده ترین آنها پدیده های غیرخطی مرتبه دوم است که از صور ت های مختلف آن، فرایند تولید هماهنگ دوم و جمع بسامدی است. با ترکیب این دو فرایند می توان هماهنگ سوم لیزری را تولید کرد که معروف به تولید موثر هماهنگ سوم لیزری است. هماهنگ سوم لیزرها طول موج کوتاه همدوس تولید می کنند که کاربردهای زیادی دارند از جمله: استفاده از آن در بینابنمایی مواد منفجره و آلی، ساخت سامانه هایی موسوم به ماشین های لیزری در درمان بیماری های قلبی و عروقی، هدایت ماهواره ای زیردریایی ها، تولید پلیمرهای همیوغ در سلول های خورشیدی. . در این پایان نامه سعی شد انواع روشهای تولید هماهنگ سوم لیزری، معایب و دشواری ها، انتخاب بهترین روش برپایی و نتایج تجربی مورد برسی قرار گیرد. در فصل اول نگاهی گذرا به تاریخچه و اهمیت تولید لیزرهای غیرخطی داریم. در فصل دوم به تببین انواع فرایندهای تولید هماهنگ دوم، جمع بسامدی و تولید موثر هماهنگ سوم لیزری پرداخته ایم. در فصل سوم چگونگی نحوه برپایی و انتخاب مناسب همه متغییرها برای تولید موثر هماهنگ سوم لیزر و مشخصه یابی از آن عنوان شده است و نهایتا در فصل چهارم تاثیرات walk-off برروی خروجی هماهنگ سوم لیزری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

در طی سال های اخیر پیشرفت قابل توجهی در زمینه ی آشکارسازهای فوتونی صورت گرفته است. ساده ترین و ارزان-ترین راه برای اندازه گیری تپ های با نیم پهنای بزرگتر از s10-10 استفاده از فوتودیودها، آشکارسازهای ccd یا افزون-گرهای فوتونی است. فوتودیودها به دلیل قابلیت تفکیک زمانی کمتری که دارند در اندازه گیری تپ های خیلی سریع کاربرد ندارند. تا به حال تنها آشکارسازی که به قابلیت تفکیک زمانی کمی پایین تر از ps 1 می رسد دوربین رگه ای است. با این حال تپ های فمتوثانیه ای توسط این دوربین ها قابل ردیابی نیستند. برای اینکه این تپ ها خیلی کوتاه تر از زمان تفکیک این دوربین ها هستند. اندازه گیری تپ ها از مقیاس زمانی فمتوثانیه یک موضوع مهم است. سرعت پیشرفت در تولید چنین تپ هایی سریع تر از تولید آشکارسازهای فوتونی و نوسان نماها است. قابلیت تفکیک زمانی و فضایی زیاد، پهنای بینابی گسترده، آهنگ تکرار بالا و شدت زیاد، مشخصه هایی هستند که تپ های لیزری بسیار کوتاه را برای بسیاری از کاربردها مورد توجه قرار داده است. در این پایان نامه چند روش برای اندازه گیری تپ های فمتوثانیه ای ارائه کرده و آنها را بررسی می کنیم. در این پایان نامه پهنای تپ یک لیزر میکروچیپ nd:yag به روش خودهمبستگی اندازه گیری شده است که مقدار ps 12 برای آن بدست آمده است. سپس با استفاده از یک بلور غیرخطی (ktp(ktiopo4 هماهنگ دوم لیزر یاد شده تولید و به همان روش، پهنای تپ آن نیز اندازه گیری شده است که مقدار ps 7 برای آن به دست آمده است. کاهش پهنای تپ نور سبز تولید شده به صورت تئوری بررسی شده و نشان داده شده است که این بدلیل بازده تبدیل کوچکتر از واحد در بلور ktp است. همچنین در این پایان نامه اصول نظری یک خودهمبسته ساز بررسی شده است.

در این پایان نامه ابتدا به معرفی مبانی اپتیک غیر خطی و تولید امواج پارامتریک پرداخته ایم. همچنین معادلات جفت شده و شرایط مرزی مورد نیاز برای حل آنها برای نوسانگر پارامتریک نوری را مورد بررسی قرار داده ایم. بلور غیر خطی و بازآواگر به عنوان اجزای اصلی نوسانگر پارامتریک نوری به طور کامل مورد بحث قرار گرفته و نقش پارامترهای موثر در آنها با انجام شبیه سازی در محیط matlab بررسی شده است. دمش مورد نیاز جهت تولید نوسانگر پارامتریک نوری توسط یک لیزر دمش از پهلوی پیوسته nd:yag پرتوان، تک مد طولی و با کیفیت پرتوی بالا فراهم شده است. مشخصات خروجی لیزر دمش به صورت تئوری و تجربی مورد بررسی قرار گرفته و به کمک آن توان و بیناب خروجی لیزر دمش بهینه سازی گردیده است. برای نخستین بار در این پایان نامه یک روش تداخل سنجی برای اندازه گیری بهره سیگنال کوچک و اتلاف لیزر معرفی شده است. برای دستیابی به توان مورد نیاز جهت آستانه نوسانگر پارامتریک نوری لیزر پیوسته nd:yag را تپی کرده ایم. این کار را به وسیله قرار دادن یک بستاور مکانیکی با فرکانس khz 1 تا khz 10 درون بازآوگر لیزر دمش و کلید زنی q لیزر nd:yag انجام داده ایم. با استفاده از آشکار سازهای فتودیودی با پاسخ دهی سریع، تپهای نوسان میرای خروجی لیزر کلید زنی شده q را اندازه گیری و مشخصه یابی کرده ایم. با تغییر نرخ کلید زنی q تا khz10پهنا و تعداد تپهای نوسانی میرای تولید شده تغییر می کند. تپهای تولید شده را به عنوان لیزر دمش به نوسانگر پارامتریک نوری تک نوسانی که در آزمایشگاه چیدمان آن را براساس محاسبات تئوری انجام داده ایم، وارد کردیم. ایدلر خروجی از نوسانگر پارامتریک نوری را در باند 2/2 تا 3 مایکرون با استفاده از بلور غیر خطی متناوباً پر شده (ppln) به طول mm40 تولید کردیم. تپهای ایدلر مربوط به نوسان میرای لیزر دمش دارای پهنای ns170-ns210 بوده که در زیر پوش تپ کلید زنی q با پهنای ?s6/4 تا ?s55/8 قرار دارند. همچنین رفتار مشابهی را برای تپهای سیگنال مشاهده کردیم. بیشترین بازده خروجی ایدلر را در نرخ کلید زنی شده q khz 10، 22% اندازه گیری کردیم که توان متوسط خروجی ایدلر در این حالت mw785 می باشد. کوک پذیری طول موج پرتوهای سیگنال و ایدلر به کمک تغییر دمای بلور ppln از ?c 100 تا ?c 200 بررسی و اندازه گیری شد. برای نخستین بار، در این پایان نامه مدلی تئوری برای توضیح اثر ارتعاشات مکانیکی بر روی ناپایداری توان خروجی نوسانگر پارامتریک نوری تک نوسانی ارائه کرده ایم. شبیه سازی ناپایداری توان با پارامترهای نوسانگر پارامتریک نوری چیدمان شده در آزمایشگاه انجام شده تا بتوان نتایج شبیه سازی و اندازه گیری های تجربی را با هم مقایسه کرد. شبیه سازی برای توانهای دمش مختلف نوسانگر پارامتریک نوری تا چندین برابر حالت آستانه انجام شد. نتایج شبیه سازی نشان دادکه بیشترین ناپایداری در توان دمش 5/1 برابر آستانه رخ می دهد. همچنین به صورت تئوری نشان داده ایم که ناپایداری توان ایدلر خروجی به تغییر طول بازآواگر ناشی از ارتعاشات مکانیکی وابسته است و توان خروجی به ازای بازآواگرهای با طول بیشتر از پایداری بالاتری برخوردار است. برای تایید نتایج شبیه سازی بدست آمده بر اساس مدل نظری ارائه شده، ناپایداری توان خروجی نوسانگر پارامتریک نوری را اندازه گیری کرده و بیشینه ناپایداری توان خروجی را در توان دمش 62/1 برابر آستانه اندازه گیری کردیم. نتایج بدست آمده از اندازه گیری تطابق بسیار خروبی با نتایج شبیه سازی دارد. در انتها با استفاده از یک سنجه فابری-پرو داخلی، پایداری توان خروجی را 2/2~ برابر بهبود دادیم. سنجه داخلی باعث جابجا شدن بیشینه ناپایداری به توان دمش 79/1 برابر آستانه شد. تاثیر سنجه داخلی بر روی پایداری نوسانگر پارامتریک نوری تک نوسانی به صورت نظری و تجربی بررسی شد. به کمک تغییر ضخامت سنجه های داخلی ارتباط آن را با پایداری نوسانگر نوری بررسی کردیم.

در این پایان نامه سعی بر این است به مطالعه ی نظری انتشار موج در محیط غیرخطی برای دو نمایه ی مختلف گاوسی و بسل- گاوسی پرتوهای لیزر، پرداخته شود و برهم کنش های غیرخطی تولید هماهنگ دوم و تولید اختلاف بسامد، مورد بررسی قرار گیرد. امید است با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق، راه برای انجام آزمایش های تجربی فراهم آید. از این رو ابتدا نورشناخت غیرخطی، برهم کنش های غیرخطی تولید هماهنگ دوم و تولید اختلاف بسامد معرفی می گردد. سپس با استفاده از معادلات ماکسول، معادلات حاکم بر انتشار موج در محیط غیرخطی به دست آورده شده و فرآیند تولید هماهنگ دوم، در حالتی که پرتوی گاوسی فرودی به صورت نرده ای و برداری در نظر گرفته شده است، بررسی می شود. همچنین برای پرتوی گاوسی برداری، طرح شدت هماهنگ دوم تولید شده از نور فرودی با قطبش های خطی، دایروی و بیضوی، شبیه سازی شده است. در مطالعه ی فرآیند تولید اختلاف بسامد، معادلات جفت شده ی این برهم کنش، در شرط جورشدگی فازی کامل، برای هر دو نمایه ی یاد شده، به صورت عددی حل می شود. سپس با شبیه سازی این فرآیند برای پرتوهای گاوسی و بسل- گاوسی، تغییرات ضریب تبدیل در شرایط مختلف، مورد بررسی قرار می گیرد. در انتها مقایسه ای بین ضرایب تبدیل تولید اختلاف بسامد برای هر دو نمایه، در حالتی که محیط غیرخطی، بلور ags است، صورت می پذیرد.

هدف ما در این پژوهش افزایش کوک پذیری یک لیزردیود با استفاده از کاواک خارجی v- شکل و استفاده از آن به عنوان لیزردیود دمش در برپایی تولید تابش اختلاف بسامد می باشد. به این منظور کوک پذیری یک لیزردیود معمولی را، که کوک پذیری آن در شرایط عادی با استفاده از تغییر دما و جریان ورودی به آن حداکثر تا nm 3± امکان پذیر است، با استفاده از برپایی یک کاواک خارجی v- شکل در اطراف آن تا بیش از nm 11 ± افزایش داده ایم. سپس با به کار گیری آن به عنوان لیزر دمش در برپایی تولید لیزر اختلاف بسامد (dfg) کوک پذیری تابش غیرخطی تولید شده را به صورت پیوسته تا حدود nm 100 ± از ?m76/4 تا ?m 85/4 در ناحیه فروسرخ میانه افزایش داده ایم. از تابش تولید شده برای بیناب نمایی مولکول مونواکسید کربن در باند ?m 8/4 استفاده کرده ایم. این کار را یک بار با و یک بار بدون استفاده از کاواک خارجی v- شکل انجام داده ایم.

در این پایان نامه، آشکارسازی خوردگی و اندازه گیری آهنگ آن توسط حسگر چندگانه ی تار نوری طراحی شده بر پایه ی بازتاب سنج نوری در حوزه ی زمان ارائه شده است. این حسگر علاوه بر خودمرجعی و توانایی اندازه گیری در چندین نقطه، برای استفاده در فواصل چند کیلومتری نیز بسیار مناسب است. در این طراحی از یک جفت گر 1×4 تار نوری که به یک تار چند مد بلند به طول 2/1 کیلومتری متصل شده، استفاده می شود. پس از لایه نشانی انتهای هر شاخه ی تار با آلومینیوم خالص 99/99٪ به ضخامت 100 نانومتر و قرارگیری آن در ماده ی خورنده ی مناسب، آشکارسازی خوردگی با اندازه گیری شدت نور بازتابی از انتهای تار انجام می شود. چشمه ی نوری یک دیود لیزر پیوسته با طول موج مرکزی 850 نانومتر و توان تقریبی 200 میلی وات است که با قطع و وصل جریان توسط یک منبع تغذیه، تپ لیزری به پهنای 80 نانوثانیه تولید می کند. با خورده شدن لایه ی انتهای تار توسط ماده ی خورنده و کاهش ضخامت آن، شدت بازتاب کاهش یافته تا به یک مقدار ثابت برسد. با محاسبه ی کاهش شدت بازتابی و اندازه گیری مدت زمان آن، می توان علاوه بر آشکارسازی خوردگی، آهنگ آن را نیز تعیین کرد. در ادامه ابتدا رفتار خوردگی آلومینیوم در برابر تغییر غلظت های مختلف اسید نیتریک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش غلظت اسید از 25٪ تا 65٪، آهنگ خوردگی کاهش می یابد. این رفتار در اندازه گیری به روش آزمون غوطه وری که یکی از روش های معمول سنجش خوردگی در صنعت است نیز مشاهده شد. در مرحله بعد محلول های مختلف با phهای 1، 3، 8، 11 و 13 به عنوان ماده ی خورنده انتخاب شد. دیده می شود که افزایش ph سبب کاهش خوردگی آلومینیوم در ناحیه ی اسیدی و افزایش آن در ناحیه ی بازی می شود که با رفتارهای گزارش شده، توافق خوبی دارد. آزمایش ها نشان داد که حسگر چندگانه تار نوری طراحی شده، توانایی مناسبی در آشکارسازی و ردیابی آهنگ خوردگی دارا بوده و از آن می توان در مکان های مختلف و برای سنجش همزمان مواد متفاوت بهره برد. کلید واژه ها: حسگر چندگانه تار نوری، بازتاب سنج نوری در حوزه ی زمان، پایش خوردگی, آلومینیوم، اسید نیتریک

تولید اختلاف بسامد یک روش غیر خطی مرتبه دوم می باشد که در آن دو پرتوی لیزر با بسامدهای مختلف وارد یک محیط غیر خطی شده و پس از بر‎هم کنش با آن محیط، پرتوی دیگری با بسامدی برابر با اختلاف بسامد دو پرتو ی فرودی تولید می گردد. لیزر اختلاف بسامد (dfg) از ترکیب دو لیزر دیود موسوم به لیزر دمش (nm 690) و لیزر سیگنال ( nm808) در یک بلور غیر خطی aggas2 تولید شده است. هدف ما در این پژوهش استفاده از پرتو های با نمایه ی بسل-گاوسی در تولید تابش اختلاف بسامد می باشد. بدین منظور نخست پرتو ی بسل-گاوسی مرتبه صفر را با استفاده از عدسی مخروطی اکسیکون تولید کردیم و توانستیم تأثیر تغییرات شرایط آزمایش مانند تغییر پهنای لکه ی لیزری بر روی اکسیکون را بر ویژگی های پرتو ی بسل-گاوسی خروجی دنبال کنیم. بعد از آن مجدداً چینش آزمایشگاهی تولید لیزر اختلاف بسامد در حالتی که نمایه ی پرتو گاوسی باشد بر پا و پرتو ی خروجی تولید شده مشخصه یابی شد. در ادامه موفق شدیم پرتو های بسل-گاوسی مرتبه صفر را با استفاده از دو لیزر دیودی دمش و سیگنال در بر هم کنش هم خط، و سپس لیزر اختلاف بسامد را با استفاده از این پرتو ها، تولید کنیم. در پایان ضریب تبدیل و توان خروجی از بلور غیر خطی را با حالتی که لیزر های دمش و سیگنال از نوع گاوسی باشند، مقایسه کردیم. در این پژوهش انتظار داشتیم که در صورت استفاده از عدسی مخروطی اکسیکون با استفاده از حداکثر طول بر هم کنش بلور غیر خطی ضریب تبدیل و توان خروجی نسبت به حالتی که از عدسی معمولی استفاده می کنیم افزایش یابد، که طبق نتایج حاصل شده کاهش یافته است.

در اثر پاسخ غیرخطی دو قطبی¬های الکتریکی در برهمکنش با میدان امواج الکترومغناطیس فرودی، پدیده¬های غیرخطی اتفاق می¬افتد. یکی از پدیده¬های غیرخطی که طول موج کوتاه همدوس تولید می¬کند، تولید هماهنگ سوم لیزر است پرتو هماهنگ سوم به دو روش تولید می¬شود. روش اول از راه پذیرفتاری مرتبه سوم است که نور خروجی دارای توان قابل ملاحظه¬ای نیست. روش دوم با استفاده از ترکیب سه موج و پذیرفتاری مرتبه دوم است. چینش آزمایشگاهی هماهنگ سوم لیزر nd:yag را برپا کرده¬ایم. پرتوهای هماهنگ دوم و لیزر هر دو با قطبش عادی به بلور bbo وارد می¬شوند و پس از برهمکنش پرتو هماهنگ سوم با قطبش غیرعادی از آن خارج می¬شود. این برهمکنش منجر به پدید آمدن walk-off می¬شود که باعث کاهش بهره تبدیل و تغییر نمایه¬ی شدت پرتو هماهنگ سوم می¬شود. یکی از راه¬های جبران walk-off استفاده از تیغه اپتیکی است. ضمن معرفی ماده مناسب، با قرار دادن آن در مسیر پرتو هماهنگ سوم زاویه walk-off را کاهش دادیم و تأثیر زاویه فرودی و ضخامت تیغه را در کاهش زاویه walk-off بررسی کردیم. ما پرتو هماهنگ سوم را با عبور پرتو گاوسی از عدسی اکسیکون نیز تولید کردیم. با تحلیل داده¬ها نشان دادیم استفاده از پرتو بسل_گاوس علاوه بر کاهش زاویه walk-off منجر به ترمیم نمایه پرتو هماهنگ سوم می¬شود.

توانایی روش های مختلف ردیابی گاز در زمینه های صنعتی و پزشکی دارای اهمیت بسیار زیادی است. در بین روش های مختلف پشنهاد شده روش اپتیکی به خاطر حساسیت زیاد و قابلیت اجرایی شدن در محیط های صنعتی مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. برای افزایش بیشتر حساسیت آشکارسازی، یک راه حل، افزایش طول مسیر جذب از طریق استفاده از برخی مشخصه های نوری سلول جذب از قبیل انحنای آینه ها، فاصله جدایی آینه ها و زاویه فرود پرتو لیزر است. بنابراین می توان با کمک روش های موجود چند متغیره طراحی سلول بیناب نمایی را بهینه نمود. در این پایان نامه یک سلول اپتیکی چند بازتابی بر مبنای آینه های استوانه ای مشخصه یابی و بهینه سازی شده است. همچنین با استفاده از روش شناخته شده الگوریتم ژنتیک نمودارهای مرتبط استخراج شده اند. نتایج تجربی بدست آمده هم توافق خوبی با شبیه سازی نشان می دهد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.