یکی از محدودیت های ذاتی ادوات نوری مجتمع، کوچک سازی عناصر سازنده آن است که توسط حد پراش نور محدود می شود. پلاسمون پلاریتون های سطحی به دلیل غلبه بر این مشکل و امکان هدایت نور در ابعاد زیر طول موج، می توانند کاربردهای گسترده ای در مجتمع سازی مدارهای نوری داشته باشند. در این پایان نامه، نتایج حاصل از طراحی و شبیه سازی یک فیلتر پلاسمونی، به عنوان یک عنصر حیاتی در مدارهای مجتمع مخابراتی، برای تحقق ساخت عملی آن در آینده، بیان شده است. این نتایج به کمک روش تفاضل محدود در حوزه زمان به دست آمده اند. به کمک نتایج نظری، صحت نتایج حاصل از شبیه سازی بررسی شده است. بر اساس ساختار معرفی شده برای فیلتر، دی مالتی پلکسر پلاسمونی شامل سه کانال خروجی معرفی شده است. همچنین چند ساختار پلاسمونی دیگر شامل فیلتر با خم نود درجه، مقسم توان، جداکننده مد، گیت منطقی xor و حسگر ضریب شکست طراحی و بررسی شده اند. کلید واژه: مخابرات نوری، روش fdtd، فیلتر پلاسمونی، دی مالتی پلکسر پلاسمونی، فیلتر پلاسمونی با خم نود درجه، جداکننده مد پلاسمونی، گیت منطقی پلاسمونی xor، حسگر ضریب شکست.

در این پایان نامه با جستجوی وسیعی در مقالات سعی شده است پاشندگی مود پلاریزاسیون (pmd) ابتدا بصورت تحلیلی تعریف و سپس به نقش عوامل مختلف محیطی روی آن در یک پیونده مخابرات نوری پرداخته شود. بدلیل ماهیت تصادفی pmd مقابله با آن مشکل است و نیاز به شناسایی مشخصات آماری بلند مدت آن است بهر جهت تنها اثر آنرا می توان تخفیف داد و قابل حذف کامل نیست روشهای مختلف جبرانسازی نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. با یک روش ساده جبرانسازی با 2 درجه آزادی، pmdقابل قبول را می توان با حفظ طول پیوند تا 4/1 برابر افزایش داد یا بصورت معادل با حفظ مقدار pmd طول انتقال تا 6/2 برابر افزایش یابد. این در حالتی است که با به کارگیری یک سیستم جبرانسازی با 5 درجه آزادی می توان شرایطی ایجاد کرد که pmd تا چهار برابر قابل افزایش باشد. یا با حفظ pmd، طول انتقال 16 برابر شود. روشهای مختلف جبرانسازی بسته به نیاز به سرعت عملکرد. یا جبرانسازی مراتب بالاتر انتخاب می شود. روشهای شبیه سازی pmd یک پیونده در محیطهای جونز واستوکس بررسی و در محیط matlab پیاده سازی شده اند. یک نمونه جبرانساز شامل یک قطعه المان تأخیر متغیر و یک کنترل کننده پلاریزاسیون نیز شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی با نتایجی که از اندازه گیریهای میدانی و نیز شبیه سازیهای چند مقاله بدست آمده مقایسه شده است و توافق خوبی میان نتایج و این مقادیر دیده می شود.

در سال های اخیر محققین تلاش کرده اند تا مطالعه ی آنتن را به محدوده ی طول موج های نوری توسعه دهند. آنتن های نوری، شناخته شده با نام نانوآنتن، قادرند به کمک پلاسمون سطحی با ایجاد یک رفتار تشدیدی به میدان متمرکز شده ی شدیدی دست یابند. در این پایان نامه یکی از پرکاربردترین انواع نانوآنتن ها، نانوآنتن پاپیونی با حفره ی عایق، مورد بررسی قرار گرفته است. طیف میدان نزدیک و میدان دور این آنتن به کمک نرم افزار cst mws بررسی شده است. ایجاد یک نانوآنتن چندلایه به کمک طلا و عایق اثرهایی روی طیف نانوآنتن می گذارد که نتایج شبیه سازی آن با حالت نانوآنتن پاپیونی تک حفره مقایسه شده است. یک نوع نانوآنتن دیگر با حالت ساندویچی معرفی شده است و طیف های آن به دست آمده است. نشان داده می شود که طیف های میدان نزدیک و میدان دور نانوآنتن پاپیونی حفره دار با تنظیم برخی متغیرهای هندسی آن قابل کنترل است. این اثرها روی طیف نوری نانوآنتن هریک به طور جداگانه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند. افزایش طول شکاف نانوآنتن سبب کاهش شدت میدان الکتریکی در شکاف به هنگام تشدید و اندکی شیفت آبی در طول موج تشدید می شود. افزایش ضخامت زیرلایه ی نانوآنتن شدت میدان الکتریکی متمرکز شده در شکاف را افزایش داده و تغییر چندانی در طول موج تشدید ایجاد نمی-کند. واژه های کلیدی: نانوآنتن، آنتن پاپیونی با حفره ی عایق، طیف میدان دور، طیف میدان نزدیک

تولید و تقویت بسامدهای رادیویی قلب مخابرات ماهواره ای و کاربردهای الکترونیک نوری است. صنعت مخابرات به دنبال تقویت کننده های بسامد رادیویی در مقیاس کوچک تر و موثرتر در بسامد-های بالاتر است. نانوساختارها به دلیل ویژگی های منحصربه فردشان این نیازها را برآورده می کنند. در این پایان نامه ویژگی های ساختار گرافین و نحوه شکل گیری نانولوله های کربنی از آن را بیان می-کنیم، شباهت ها و تفاوت های ساختار نانولوله کربنی و تقویت کننده لوله ای موج رونده را بررسی کرده و علت فیزیکی تقویت در این دو ساختار را مقایسه می کنیم. معادله بولتزمن که برای نانولوله-های کربنی با بایاس همزمان ac و dc به کارمی رود را بررسی می کنیم و به تحلیل فیزیکی رسانایی تفاضلی منفی ایجادشده در نمودارهای به دست آمده می پردازیم. با توجه به عدم تطبیق امپدانسی که در استفاده از نانولوله های کربنی در دنیای واقعی رخ می دهد باید بستر مناسبی برای کاهش عدم تطبیق امپدانس طراحی کنیم. در این طراحی از موج بر هم صفحه به دلیل مزایایی که دارد مانند ظرفیت بسامد بالا، قابلیت ساخت در ابعاد زیر میکرو و... استفاده می کنیم. در مسیر عبور سیگنالِ موج بر هم صفحه یک فضای خالی برای جاسازی نانولوله کربنی ایجاد می کنیم، سعی بر این است که این فضای خالی تا حد امکان کوچک باشد تا تعداد نانولوله های کربنی به کار رفته کاهش یابد. ساختار پیشنهاد شده باعث کاهش عدم تطبیق امپدانس شد.