در این پایان نامه مدل سازی و آنالیز لیزرهای dfb با کوپلینگ بهره، در شرایط آستانه و بالای آستانه و در حالت پایدار زمانی، انجام شده است. ساختارهای با کوپلینگ بهره در دو نوع کوپلینگ مختلط، cgc-dfb، و کوپلینگ خالص، pgc-dfb، در نظر گرفته شده و پارامترهای مهمی از جمله بهره آستانه مدی، طول موج نوسان، توان خروجی و پهنای طیف خروجی لیزر و وابستگی آنها به مشخصات هندسی ساختار و توری در دو نوع مذکور مورد بررسی قرارگرفته است. محاسبات نشان می دهد که ساختارهای با توری متقارن دارای بیشترین ضریب کوپلینگ بوده و ضریب کوپلینگ با افزایش دامنه شیارهای توری افزایش می یابد. چگالی جریان آستانه ساختارهای با کوپلینگ مختلط با افزایش طول کاواک کاهش یافته و برای طولهای بیش از 200 میکرومتر به کمتر از ka/cm2 10 کاهش می یابد. میزان عملکرد تک مد لیزر با کمیت (side mode suppression ratio)smsr و اختلاف بهره آستانه مد اول و مد دوم ارزیابی شده است. کمیت smsr در بعضی ساختارهای cgc-dfb به مقادیری بیش از db40 نیز افزایش می یابد. پایداری ساختارهای cgc-dfb و pgc-dfb در مقابل اثر چاله سوزی فضایی، shb، بررسی و با یکدیگر مقایسه شده است. به منظور افزایش پایداری لیزر در مقابل اثر shb برای اولین بار در این پایان نامه در لیزرهای با کوپلینگ بهره ساختارهای با توری غیریکنواخت محدب و مقعر معرفی و تاثیر آن بر عملکرد لیزر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که توری مقعر باعث بهبود فاکتور یکنواختی،f، و توری محدب کمیت smsr را افزایش می دهد. در ساختارهای pgc-dfb پارامتر یکنواختی در بعضی شرایط به کمتر از 4-10 نیز می رسد. در بخشی از پایان نامه به منظور دستیابی به عملکرد کاملا تک مد و پایداری بیشتر، اثر انتقال فاز در ساختار توری، بر روی ساختارهای cgc-dfb نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در محاسبات وابستگی ضریب کوپلینگ به جریان تزریقی، که در اغلب مقالات بدلیل پیچیده گی محاسبات از آن صرفنظر می شود، در نظر گرفته شده است. آنالیز انجام شده در این پایان نامه برمبنای حل همزمان معادلات موج کوپل شده و معادلات نرخ و با استفاده از روش ماتریس انتقال صورت گرفته است. سعی شده است مشخصات ساختارهای مورد مطالعه حتی الامکان با مشخصات ساختارهای تجربی و کاربردی قابل مقایسه باشند.

. طیف هر عنصر نیز به مثابه اثر انگشت افراد است و در واقع برای هر عنصری یک طیف منحصر به فردی وجود دارد. با تحلیل طیف یک ماده که به آن طیف سنجی گفته می شود می توان به عناصر داخل ماده و اطلاعات با ارزش دیگری پی برد. برای بدست آوردن طیف عناصر، ابتدا عنصر را از طریقی تحریک می کنند که می تواند با استفاده از فوتون های پر انرژی، ذرات شتاب دار پرانرژی، حرارت و غیره این عمل انجام شود. با تحریک ماده، ترازهای انرژی موجود در آن تحریک شده، در هنگام فرو افت؛ ماده از خود فوتون صادر می کند. اگر فوتون های صادر شده از ماده را از طریق اسپکترومتر جمع آوری کرده و نمودار شدت بر حسب طول موج آنها را رسم کنند، طیف آن ماده به دست می آید. این طیف حامل اطلاعات مهمی از عناصر داخل ماده است که از روش های طیف سنجی می-توان به آن اطلاعات دست یافت. به پدیده ای که در آن ماده توسط باریکه ی الکترونی (پرتوی کاتدی) پرشتابی، تحریک شود و در اثر آن از خود نور مرئی تولید کند؛ کاتدلومینسانس گویند. از بین روش های مختلف اسپکتروسکپی، کاتد لومینسانس شباهت بسیاری به فوتولومینسانس دارد با این تفاوت که چشمه ی تحریک ماده، پرتوی کاتدی است و نه فوتون. و تفاوت دیگر اینکه اغلب مواد تحت تابش اشعه ی کاتدی، لومینسانس هستند در حالیکه همان مواد تحت تابش فوتونی از خود لومینسانسی نشان نمی دهند]1[. تفاوت عمده دیگر کاتدلومینسانس با فوتولومینسانس و نیز دیگر روش های اسپکتروسکپی آن است که اشعه ی کاتدی بسیار قابل کنترل بوده، از طریق لنزهای الکتریکی و یا مغناطیسی قابل حرکت می-باشد و انرژی آن به سادگی می تواند کم یا زیاد شود. از طریق اسپکتروسکپی کاتدلومینسانس می توان به مطالب مختلفی درباره ماده پی برد که از جمله ی آنها: تعیین گاف ماده، کشف نواقص و ناخالصی ها در ماده، تعیین مکانیزم های بازترکیبی و تعیین کیفیت مواد می باشد.]2[ یکی دیگر از توانایی های کاتدلومینسانس، علاوه بر اسپکتروسکپی، میکروسکپی کاتدلومینسانس یا گرفتن تصاویر رنگی از مواد است که مخصوصاً در ترکیب با دیگر روش های آنالیز مواد به کار می رود. به عنوان مثال می توان به ترکیب میکروسکپی کاتدلومینسانس با میکروسکپ روبشی الکترونی اشاره کرد.]3[ این رساله تشکیل شده است از پنج فصل که در فصل اول تاریخچه ای از لومینسانس و کاتدلومینسانس مطرح شده است و بعد از آن به اتفاقاتی که در اندرکنش الکترون با ماده رخ می دهد پرداخته می شود. در فصل دوم در مورد انواع لومینسانس و ترازهای انرژی در اتم ها، مولکول ها و مواد جامد مقداری بحث شده است و در خاتمه ی این فصل به اکسایتون ها پرداخته شده است. در فصل سوم درباره ی روش های تولید الکترون و تفنگ های الکترونی به طور مبسوط سخن به میان آمده است و با سرفصل تکنیک خلأ این فصل تا به آخر دنبال می شود. در فصل چهارم به دستگاه کاتدلومینسانس و تغییر و تحولاتی که برای بهینه سازی آن انجام شده است به همراه نقشه های جانمایی، پرداخته شده است. در فصل پنجم که فصل پایانی این رساله می باشد نتایج طیفی که از طریق دستگاه کاتدلومینسانس فرآهم شده، آورده شده است.

در نظریه ی میدانهای کوانتومی با واگراییهای آشکار بسیاری مواجه می شویم .البته کمیتهای فیزیکی همه متناهی هستند و بنابراین واگراییها تنها در طی مراحل محاسباتی ظاهر می شوند .بنابراین نیاز داریم که واگرائیها را به وسیله ی رگولاتورهای مختلف منظم سازی کنیم .دو رگولاتور جدید در نظریه میدانهای کوانتومی معرفی می کنیم که مربوط به فضازمانی با یک بعد اضافی فشرده بر روی دایره است ، مانند فضا زمان مربوط به تئوری کالوتزا -کلاین . رگولاتور اول ehc ( extended hard cutoff ) است که تقارن لورنتس در ابعاد بالاتر را حفظ می کند . رگولاتور دوم edr (extended dimensional regalarization) است که تقارنهای پیمانه ای و لورنتس را در ابعاد بالاتر حفط می کند .

نتایج محاسبات عددی در این پایان نامه نشان داد در حالیکه انتقال فازی معادل ? در وسط توری سبب عملکرد تک مدی لیزر می شود از طرفی سبب افزایش اثر shb در لیزر نیز می-گردد. لذا به منظور کاهش اثرات پدیده shb و یکنواختی میدان نوری در طول لیزر تاثیر انتقال فاز توزیع شده در ساختار توری پیشنهاد و مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در این پایان نامه اثر تبدیل رو به بالای همگن که در محدوده غلظت های بالا روی توان خروجی، بهره و توان آستانه موج دمش آثار تخریبی دارد، بررسی شده است. این اثر با اضافه کردن یک جمله اصلاحی مناسب به معادلات نرخ در مدل سازی لحاظ شده است. مدل سازی به کمک حل هم زمان معادلات نرخ و معادلات موج جفت شده به کمک روش ماتریس انتقال انجام شده است.

لیزرهای تار نوری آلاییده به یون عناصر خاکی نادر کاربردهای فراوانی در صنعت و تحقیقات علمی دارند. در بررسی این ساختارها به نوع جدیدی از لیزرهای تارهای نوری دست می یابیم که دارای کاربردهای بالقوه ای در زمینه های اپتیک غیر خطی و مخابرات می باشند که در آنها از بلور فوتونی استفاده شده و pcf نامیده می شوند.کریستال های فوتونی، pcها ساختارها یی با ضریب شکست تناوبی می باشند، این ساختارها قادرند بر بعضی از مشکلات تارهای نوری معمولی سیلیکایی در سیستم های مخابراتی غلبه کنند. در این پایان نامه به منظور طراحی ساختاری جهت بهبود عملکرد لیزرهای تار نوری معمولی، رفتار لیزرهای تار بلور فوتونی آلاییده به یون اربیوم با محیط میزبان سیلیکا مدل سازی و تحلیل شده است. نتایج عددی بدست آمده در دو بخش ارائه شده است. در بخش اول تارهای بلور فوتونی با استفاده از روش ضریب شکست موثر اسکالر، seim مدل سازی شده و در بخش دوم یک لیزر تار بلور فوتونی به کمک حل معادلات نرخ، با استفاده از روش عددی رونگ-کوتا و در حالت دمش پیشرو مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر پارامترهای ساختاری تار بلور فوتونی مانند قطر حفره ها، و فاصله میان حفره ها، روی ویژگی های تار بلور فوتونی و عملکرد لیزر تار بلور فوتونی با درنظر گرفتن غلظت یونها و طول تار مورد بررسی قرار گرفته است و برای کاربردهای خاص ساختارهای بهینه ای پیشنهاد شده است.

در این پایان نامه تغییر طول موج لیزر نیمرسانای فابری- پرو در اثر تغییر جریان الکتریکی تزریقی شبیه سازی شده است. مدل مورد بررسی یک لیزر نیمرسانای 5 لایه از ماده ی ingaasp/inp است

در این پایان نامه مدلسازی و تحلیل تئوری لیزرهای تار نوری آلائیده به یون اربیوم با بازتابندههای براگ انجام شده است. بازتابندههای نوری براگ از تارهایی با تغییرات تناوبی ضریب شکست در طول تار تشکیل شدهاند. ضرایب بازتاب و عبور بازتابندههای نوری براگ به دامنه تغییرات تناوبی و طول فیبر بستگی دارد. با استفاده از بازتابنده براگ در لیزرهای فیبر نوری میتوان بازتاب و فیدبک امواج نوری در دو انتهای لیزر را تامین و تنظیم نمود. به منظور تحلیل تاثیر بازتابنده براگ روی عملکرد لیزر تار نوری، ابتدا با حل معادلات موج کوپلشده با استفاده از روش ماتریس انتقال، توان بازتاب توری براگ را بدست آورده و تأثیر مشخصات ساختاری توری از جمله اختلاف ضریب شکست وطول توری بر روی توان بازتابی آن بررسی شده است. در مرحله بعدی با حل معادلات انتشار موج دمش و موج سیگنال و معادلات نرخ یونهای اربیوم در داخل محیط فعال لیزری، شبیه- سازی لیزر انجام شده است. در این پایاننامه وابستگی توان خروجی و آستانه لیزرهای تار نوری به مشخصههای ساختاری توری براگ، طول، شعاع مغزی تار نوری لیزر، طول موج و توان موج دمش و غلظت یونهای آلاینده بررسی شده است. نتایج مدل سازی توری براگ نشان میدهد، با افزایش طول توری، بیشینه توان بازتاب افزایش یافته و پهنای کاهش مییابدکه برای تک مدسازی توری و لیزر میتوان از آن استفاده کرد. همچنین شبیهسازی لیزر در دو ناحیه توانهای بالا و توانهای پایین انجام شده است. شبیه سازی لیزر تار نوری آلائیده به یون اربیوم با بازتابدهنده توری تار نوری براگ، به کمک روش رونگ-کوتا مرتبه چهارم انجام گرفته و نتایج بدست آمده از شبیهسازی با نتایج تجربی و تئوریای که تا کنون گزارش شده مقایسه شده و مشابه است.

در این رساله، دوپایداری نوری در حلقه فیبر نوری که نیمی از آن آغشته به یون های اربیوم و نیمه دیگر آغشته به نقطه های کوانتومی است، در حالت پایا و گذرا مورد مطالعه قرار گرفته است. نیمه آغشته به نقطه های کوانتومی، نقش جاذب اشباع پذیر را دارد که باعث ایجاد دوپایداری نوری می شود. نیمه آغشته به یون های اربیوم، به عنوان تقویت کننده، با تقویت سیگنال داخل حلقه باعث کاهش توان کلیدزنی می شود. دوپایداری نوری در حلقه فیبر نوری در حالت پایا با روش تحلیلی و عددی بدست آمده و مقادیر عددی دو نقطه گذار بالا و پایین مشخص گردیده و توان کلیدزنی در هر دو روش تحلیلی وعددی حدود 7mw بدست آمده است. سپس تغییر توان کلیدزنی تحت پارامترهای مختلف حلقه فیبر از جمله غلظت یون-های اربیوم، ضریب عبور، توان دمش و...مورد بررسی قرار گرفته است. و در نهایت رفتار زمانی حلقه فیبر نوری با حل عددی بررسی شده است.

مولکول اتان (c2h6) به دلیل کاربردهای فراوان در زمینه صنعت و پتروشیمی و نجوم از سالهای پیش تاکنون در مبحث بیناب سنجی بسیار مورد توجه بوده است و مدهای ارتعاشی آن در ناحیه های مختلف مادون قرمز مطالعه شده است. در این پایان نامه بیناب چرخش داخلی یا پیچشی مولکول اتان بطور تئوری بررسی و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی در ناحیه مادون قرمز دور مقایسه شده است. ?? مد پیچشی خالص اتان است که در این ناحیه قرار دارد و شامل شاخه های p و q وr است. گذارهای چرخشی مربوط به این مد از j=10,11,…,21 بهj"=11, 12,…,22 در شاخه p و از j=12, 13, …,22 به j"=11, 12,…,21 در شاخه r که در بیناب های تجربی مشاهده شده در این مطالعه تئوری مدنظر قرار گرفته است. توافق خوبی بین بسامدهای تجربی و محاسبه شده مشاهده می شود.

در سالهای اخیر، حسگرهای فیبر نوری با توری براگ (fbg) تحول عظیمی در زمینه حسگرهای فیبر نوری ایجاد کرد. اندازه کوچک، وزن سبک، کدگذاری ذاتی طول موجی و ایمنی در برابر تداخل های الکتریکی-مغناطیسی از مزایای حسگرهای fbg نسبت به حسگرهای فیبر نوری معمولی است. در این پایان نامه مدل سازی و تحلیل تئوری حسگرهای دمایی فیبر توری براگ با روکش فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. در حسگرهای فیبر توری براگ، دوره تناوب توری و ضریب شکست موثر فیبر در اثر تغییر پارامتر فیزیکی تغییر می کنند، که سبب جابه جایی طول موج براگ می شود. دقت اندازه گیری به میزان جابه جایی طول موج براگ بستگی دارد. طیف بازتابی توری براگ با استفاده از روش ماتریس انتقال تحلیل و تأثیر مشخصات ساختاری توری از جمله اختلاف ضریب شکست، طول توری، تأثیر ایجاد انتقال فاز و نیز توری با ساختار نامنظم مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله بعدی عملکرد حسگر fbg با روکش فلزی با جنس، تعداد و ضخامت و نیز مشخصات خود فیبر مانند ضریب شکست موثر فیبر و قطر فیبر توری براگ مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه های نظری بدست آمده در تطابق کامل با کارهای تجربی گزارش شده است. در پایان با استفاده از نتایج بدست آمده یک حسگر دمایی فیبر توری براگ با مشخصات بهینه ارائه شده است. مدل سازی با استفاده از نرم افزار matlab انجام گرفته است. هم چنین مدل جدیدی برای اندازه گیری دمای محیط هایی با گرادیان دما با درنظر گرفتن عملکرد توری نامنظم ارائه شده است.

در سال های اخیر طراحی و ساخت لیزرهای فیبر نوری آلاییده به عناصر خاکی کمیاب به دلیل قابلیت دستیابی به توان های بالا، انعطاف پذیری، کیفیت بالای پرتو، قابل حمل بودن و استفاده آسانتر در صنعت به شدت مورد استقبال قرار گرفته است. برای دستیابی به توان های بالا از فیبر آلاییده به ایتربیوم و ساختار دو غلافی که دمش آن از طریق غلاف اول انجام می شود استفاده می شود. یکی از مشکلات مهم لیزرهای فیبر نوری پر قدرت آلاییده به ایتربیوم باقی ماندن انرژی موج دمش جذب نشده در غلاف اول فیبر پس از محیط فعال لیزر می باشد که سبب افزایش دمای غیر قابل کنترل در قطعات لیزر و تقویت کننده و عملکرد چند مدی لیزر می شود. در این پایان نامه، برای اولین بار چند روش برای خارج کردن نور جذب نشده و ناخواسته از غلاف اول و کاهش دمای ناحیه غیر فعال لیزر پیشنهاد و شبیه سازی شده است. در روش های پیشنهاد شده از مواد مختلف با ضریب شکست و قابلیت هدایت گرمایی مناسب به عنوان روکش فیبر استفاده می شود. هم چنین نشان داده شده است که با تغییر در ساختار هندسی غلاف دوم نیز می توان به خروج نورهای ناخواسته و پایداری عملکرد لیزر دست یافت. به این منظور شعاع غلاف دوم به صورت پله ای و پیوسته کاهش داده شده است و یا بر روی غلاف دوم شیارهایی ایجاد شده است. شبیه سازی و آنالیز اپتیکی سیستم بر اساس ردیابی پرتو توسط نرم افزار zemax و تحلیل حرارتی آن براساس حل معادله بنیادی انتقال حرارت و اعمال شرایط مرزی با نرم افزارansys انجام شده است.

پلاسمای القایی لیزری معمولا با پارامترهای اصلی آن نظیر دما، چگالی الکترونی و چگالی گونه های مختلف موجود در آن شناخته و بررسی می شود. اثرات خودجذبی در بیناب نگاری نشری در سال های اخیر به دلیل اهمیت آن به ویژه در تعیین دمای پلاسما و بنابراین غلظت سنجی موضوع بسیاری از بررسی ها است و روش های گونه گونی برای تصحیح این اثر در شدت خط گسیلی به کار برده شده است. لذا محسوب نمودن و تصحیح اثرات خودجذبی بسیار مورد توجه و ضروری است.‎ در کار حاضر‏، اثر خودجذبی در شدت مشخصه خطوط گسیلی و بنابراین دمای میکروپلاسمای حاصل از دو نمونه سکه طلا و پوست دباغی شده محاسبه و تصحیح شده است. به علاوه در این پروژه مقایسه ای بین بیناب گسیلی القایی لیزری حاصل از چند نوع پو.ست دباغی مربوط به دام هایی با سن های مختلف مورد استفاده در صنعت چرم به منظور تعیین کیفیت انجام شد. هم چنین توانستیم با توجه به این که پوست یک نمونه زیستی است، در بیناب حاصل از آن‏، خطوط ملکولی سیانید‎ ‎cn‎ و ملکول کربن c2 که شناسه نمونه های زیستی می باشند‏ را نیز مشخص کنیم. نتایج این پروژه به صورت سه مقاله در همایش های داخلی ‎‎شامل -بررسی کیفی مواد در صنعت به روش بیناب نمایی شکست لیزری و مادون قرمز - محاسبه اثر خودجذبی در اندازه گیری های فروشکست القایی لیزری - بررسی و تشخیص کیفیت پوست دباغی شده در صنعت چرم به روش اپتیکی و یک مقاله isi ‎در حال ارسال می باشد.

در این پایان نامه لایه نشانی sio2 روی ویفر سیلیکان با سه روش تبخیر پرتو الکترونی، بخار شیمیایی و اکسیداسیون گرمایی گزارش شده است. هدف از این لایه نشانی ایجاد یک لایه ی محافظ به منظور ساخت موجبر نوری از جنس نانوسیم های zno می باشد. موجبر تشکیل شده از نانوسیم های zno محیط مناسبی برای انتشار امواج نوری و ساخت نانولیزرهاست که در قطعه های گسیلنده نور و در مدارهای مجتمع نوری مورد استفاده قرار می گیرد. در لایه نشانی به روش تبخیر پرتو الکترونی و بخار شیمیایی از نانوذرات سیلیکا ( (sio2استفاده شد. طیف پراش اشعه x (xrd) از نمونه های لایه ی نازک sio2، ساخته شده به روش تبخیر پرتو الکترونی، وجود لایه ی دی اکسید سیلیکان بلوری را تأیید و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ضخامت لایه را برآورد کرد. لایه های تهیه شده به روش بخار شیمیایی آمورف بوده و آنالیزedx از لایه ها وجود عنصرهای سیلیکان، اکسیژن و کربن را تأیید کرد. لایه های نازک sio2 یکنواخت و با خلوص بالا، به روش اکسیداسیون گرمایی سیلیکان صیقلی و غیر صیقلی تهیه شد. طیف تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir) تهیه شده از نمونه های ساخته شده به سه روش فوق الذکر وجود پیوند si-o در نمونه ها را تأیید کرد. با استفاده از طیف بازتاب نور در ناحیه ی انرژی ev 1.5-5، ضخامت لایه های نازک sio2 که به روش اکسیداسیون گرمایی نشانده شده بود، برآورد و گزارش شد. روش اندازه گیری بر اساس مقایسه طیف بازتاب تجربی لایه ی مورد نظر و طیف بازتاب همان لایه ناشی از تداخل چندپرتویی در انرژی های مختلف انجام شد. همچنین ثابت های اپتیکی زیرلایه های سیلیکان صیقلی و غیرصیقلی به روش کرامرز-کرونیگ محاسبه شد

در این پایان نامه وابستگی دمایی طیف گسیل خودبه خود تقویت شده (ase) در لیزر با فیدبک توزیع شده با ضریب تزویج حقیقی با ناحبه انتقال فاز ?/2 (qws-dfb) به طور نظری در شرایط آستانه و بالای آستانه در ساختارهای مختلف بررسی و شبیه سازی شده است. محاسبات نشان داد که با افزایش دما ase به سمت طول موج های بلندتر جابه جا می شود که علت آن وابستگی طول موج براگ و ضریب شکست به دما می باشد. میزان این جابه جایی یک آنگسترم به ازاء هر درجه سانتیگراد است که با نتایج تجربی مطابقت دارد. در بالای آستانه مقدار ase افزایش و به سمت طول موج های کوتاه تر جابه جا می شود. همچنین وابستگی دمایی ضریب تزویج و جریان آستانه نیز به طور نظری بررسی شد که محاسبات نشان داد که جریان آستانه با افزایش دما افزایش و ضریب تزویج با افزایش دما کاهش می یابد که علت این افزایش و کاهش وابستگی شکاف انرژی و ضریب شکست به دما می باشد. تاثیر ضرایب بازتاب وجوه انتهایی کاواک لیزر روی جریان آستانه در دماهای مختلف نیز بررسی شد. محاسبات با حل عددی هم زمان معادلات موج جفت شده و معادله نرخ به کمک روش ماتریس انتقال و با استفاده از نرم افزار متلب انجام شده است.

یزرهای نیمه رسانا با فیدبک توزیع شده، dfb، به عنوان یکی از مهمترین منابع انتقال اطلاعات در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته اند و در حال حاضر مناسب ترین چشمه های نور در سیستم های مخابرات نوری به شمار می روند. از میان انواع لیزرهای dfb لیزر با فیدبک توزیعی و ساختار توری جفت شده جانبی، به دلیل ساده بودن ساختار و اجتناب از مراحل رشد مجدد در ساخت، هزینه پایین تولید آن و همچنین قابلیت مجتمع شدن با دیگر ادوات نوری و عملکرد تک مود خوب مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان نامه لیزر با فیدبک توزیعی و ساختار توری جفت شده جانبی، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و مدل سازی شده است. عملکرد خوب لیزر در شرایط آستانه و بالای آستانه و همچنین پایداری لیزر، در برابر پدیده چاله سوزی فضایی نسبت به دیگر ساختارها در اینجا به اثبات رسیده است. همچنین پارامترهای یکنواختی، پهنای خط، توان خروجی، تلفات مودی، طیف گسیل خودبخودی و انحراف از فرکانس براگ مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در اینجا به توان بیشتر از mw40 و smsr بیشتر از 50 دسی بل در شرایط بالای آستانه و همچنین به ضریب جفت شدگی بیشتر از 157 بر سانتیمتر و smsr بیشتر از 40 دسی بل در شرایط آستانه دست یافته ایم. برای مدل سازی، از روش ضریب شکست موثر تغییرات را در بعد x و y به دست آورده ایم و تغییرات بعد z را از روش ماتریس انتقال محاسبه کرده ایم که در حقیقت شبیه سازی برای سه بعد انجام گرفته است.

تقویت کننده های تارنوری آلاییده به یون عناصر خاکی به دلیل قابلیت یکپارچه سازی در مدارهای مجتمع نوری بکار رفته در سیستم های مخابرات نوری از اهمیت بسیار بالایی برخوردارند. موضوع این پایان نامه، مطالعه نظری تقویت کننده فیبر نوری شیشه فسفات آلاییده به یون های اربیوم-ایتربیوم با بازتابنده براگ است و از شبیه سازی کامپیوتری برای تحلیل عملکرد تقویت کننده استفاده شده است. نتایج محاسبات عددی نشان می دهد که وجود بازتابنده براگ سبب افزایش بهره تقویت کننده می شود و مقدار آن به ضرایب بازتاب توری براگ، غلظت یون ها، طول و شعاع مغزی فیبر بستگی زیادی دارد. شبیه سازی براساس حل خودسازگار معادله نرخ یون ها و معادله موج دمش و سیگنال برای دو ساختار موج رونده (بدون بازتابنده براگ) و کاواک فابری-پرو (با بازتابنده براگ) به روش رونگ-کوتای مرتبه چهار و در محیط برنامه نویسی matlab انجام شده است. در معادله های نرخ تاثیر پدیده تبدیل روبه بالا که سبب کاهش بهره در تقویت کننده می شود نیز درنظر گرفته شده است. صحت و اعتبار مدل ارائه شده و کدهای کامپیوتری نوشته شده در این پایان نامه ابتدا با نتایج عددی حاصل از مدل های ارائه شده در برخی مقاله ها برای تقویت کننده موج رونده فیبر نوری آلاییده به یون اربیوم-ایتربیوم مقایسه و تایید شده است. الگوریتم ارائه شده در این پایان نامه امکان طراحی و بهینه سازی تقویت کننده و لیزر فیبر نوری آلاییده به یون عناصر خاکی نادر با ساختارهای مختلف را فراهم می کند. های های مخابرات نوری از اهمیت بسیار بالایی برخوردارند. موضوع در

هدف از این پروژه بررسی پاسخ ماندگار و رفتار دینامیکی لیزرهای dfb (فیدبک توزیع شده) می باشد. همچنین مقدمات لازم جهت بررس ینویز و تاثیر دما بر عملکرد لیزر ارائه می شود.مدل ریاضی مورد نظر جهت محاسبه پارامترهای مذکور، تئوری معادلات کوپله وابسته به زمان و معادلات نرخ می باشد. ساختار ناحیه فعال به صورت چند چاه کوانتمی 5/7 نانومتری تحت کرنش در نظر گرفته شده و با استفاده از مهندسی ساختار باند، طراحی برای به دست آوردن طیف بهره بهینه صورت گرفته است.

ضریب شکست غیرخطی و ضریب جذب دو فوتونی نانوذرات اکسید روی به روش z-روبش با دو چیدمان دریچه بسته و دریچه باز برای غلظت¬های مختلف نانوذرات و توان¬های مختلف چشمه نور ورودی اندازه¬گیری و گزارش شده است. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که ضریب شکست غیرخطی مرتبه دوم، n2، از مرتبه (cm2/w10-7) و دارای علامت منفی است. ضریب جذب غیرخطی دو فوتونی، ?، از مرتبه (cm/w10-3) است. چشمه نور بکار رفته در چیدمان آزمایشگاهی، هارمونیک دوم لیزر پیوسته nd:yag با طول موج 532 نانومتر است. نانو ذرات اکسید روی به روش شیمیایی سل-ژل سنتز شده است. نمونه به کمک پراش اشعه ایکس (xrd) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، طیف جذبی ناحیه مرئی-فرابنفش (uv-vis) مشخصه یابی شده است. نتایج (xrd) نشان می دهد که نانو ذرات اکسید روی دارای ساختار ورتزایت است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که اندازه میانگین نانو ذرات در محدوده 5/33 تا 8/55 نانومتر است. طیف جذبی ناحیه uv-vis یک پیک جذبی در 290 نانومتر نشان می دهد. نوآوری این کار تحقیقی نسبت به کار های مشابه استفاده از لیزر موج- پیوسته nd:yag با طول موج 532 نانومتر است.

در این پایان¬نامه خواص غیرخطی دو نمونه رنگینه آزو، کنگو قرمز و متیل بنفش تحت تابش پرتوهای هارمونیک دوم لیزر پیوسته nd:yag با طول موج 532 نانومتر و توان 60 میلی-وات و با استفاده از روش روبش z بطور تجربی مطالعه شده است. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که ضریب شکست و ضریب جذب غیرخطی رنگینه کنگو قرمز و رنگینه متیل بنفش نتایج با مقدارهایی که قبلا گزارش شده مطابقت دارد. خاصیت محدودکنندگی اپتیکی نمونه¬ها نیز اندازه¬گیری شد.

در این پایان نامه روش های مختلف روبش z برای بررسی اثرات غیرخطی و اندازه گیری ضرایب شکست و جذب غیرخطی مواد معرفی شده است. و از روش روبش z استاندارد برای اندازه گیری ضرایب شکست و جذب غیرخطی نانو کلویید نقره استفاده شده است.

لیزرهای dfb-rf نویدبخش دستیابی به چشمه های لیزری تک فرکانس با پهنای خط باریک و با خاصیت کوک پذیری طول موج از مادون قرمز دور تا طول موج دیدنی هستند. هدف اصلی این رساله تحلیل و ارزیابی عملکرد لیزرهای فیبر رامان با فیدبک توزیع شده (dfb- rf) با در نظر گرفتن اثرات نوری غیرخطی است. ساختار مورد بررسی در این پایان نامه یک ساختار با انتقال فاز ?/2 که در وسط توری فرض شده است می باشد. مدلسازی نظری لیزر برای شرایط آستانه و بالای آستانه انجام شده است. شبیه سازی لیزر نشان می دهد که پدید ه های غیرخطی نوری مانند اثر مدولاسیون فاز متقاطع، اثر مدولاسیون خودفازی و ترکیب چهار موج روی عملکرد لیزرهای dfb-rf تاثیر بسزایی دارند. دو اثر مدولاسیون فاز متقاطع و مدولاسیون خودفازی سبب افزایش توان خروجی لیزر می شود. ترکیب چهار موج نیز یکی از آثار غیرخطی مهم است که در لیزرهای فیبر رامان رخ می دهد. این پدیده در دو حالت مختلف بررسی شده است. در یک حالت دو فوتون موج دمش نابود و یک فوتون استوکس و یک فوتون آنتی استوکس ایجاد می شود. در حالت دیگر دو فوتون استوکس از بین رفته و یک فوتون با فرکانس موج دمش و یک فوتون با فرکانسی کوچکتر از فرکانس موج استوکس ایجاد می شود. بررسی عددی عملکرد لیزر dfb-rf نشان می دهد که ترکیب چهار موج روی عملکرد لیزر dfb-rf تاثیر زیادی دارد. مهمترین نتایج آن افزایش توان خروجی لیزر و توان دمش باقیمانده است. همچنین با درنظر گرفتن اثر ترکیب جهار موج، مد جدیدی با طول موج nm7/1158 در خروجی مشاهده می شود که در تطابق با نتایج تجربی گزارش شده، می باشد. عملکرد لیزر dfb-rf شدیدا به پارامترهای ساختاری لیزر مانند محل انتقال فاز، میزان انتقال فاز، طول فیبر و ضریب جفت شدگی توری بستگی دارد. در این پایان نامه اثر این پارامترها روی بهره مدی، توان دمش آستانه مد اصلی، اولین مد کناری، توان خروجی و طول موج نوسانی لیزر بصورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی بر اساس حل خودسازگار معادله های موج غیرخطی جفت شده که انتشار موج دمش، موج رفت و موج برگشت استوکس و آنتی استوکس را بیان می کنند انجام شده است. مدل ارائه شده شامل اثرات غیرخطی مدولاسیون فاز متقاطع، مدولاسیون خود فازی و ترکیب چهار موج می باشد. در شرایطی که از اثر غیرخطی ترکیب چهار موج صرفنظر شده، برای حل معادلات از روش ماتریس انتقال استفاده شده است. روش ماتریس انتقال روشی سودمند و سریع برای ارزیابی حالت پایدار ساختارهایی است که پارامترهای آن دارای تغییرات طولی هستند. بر عملکرد لیزر در حالتی که اثر غیرخطی ترکیب چهار موج در نظر گرفته شده است، شبیه سازی بر اساس حل خودسازگار دستگاه معادلات موج جفت شده و با استفاده از روش رانگ-کوتای مرتبه چهار انجام شده است.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه رفتار تقویت کننده و لیزرهای فیبر نوری آلاییده به یون اربیوم مدل سازی و تحلیل شده است. این مدل سازی به کمک حل هم زمان معادلات انتشار موج دمش و سیگنال و معادلات نرخ در داخل محیط فعال انجام شده و تأثیر پارامترهای ساختاری فیبر مانند شعاع، طول، روزنه عددی و غلظت یون ها و همچنین مشخصات موج دمش و سیگنال روی عملکرد تقویت کننده و لیزر بررسی شده است. اثر تبدیل رو به بالا نیز، که مهمترین اندرکنش یون ها در غلظت های بالا می باشد، با اضافه کردن جمله مناسب به معادله نرخ در مدل سازی تقویت کننده فیبر نوری مورد توجه قرار گرفته است.