تاثیر حاملهای آزاد بر خواص اپتیکی نیمه‎هادی‎ها یک اثر انکار ناپذیر و غالب بر دیگر اثرات غیرخطی‎ای چون کر و جذب مرتبه اول است. لذا درنظر گرفتن اثر حاملهای آزاد در موجبرهای مستقیم و میکروحلقه‎های نیمه‎هادی، بعنوان اثر بنیادی و ضروری قلمداد می‎گردد. همچنین، بدلیل آنکه عموما میکروحلقه‎ها از موادی با ضریب‎شکست بالا مانند نیمه‎هادی‎ها طراحی می‎شوند، این نتایج کاربردهای وسیعی در مدارهای مجتمع تمام نوری خواهد داشت. از طرفی تمامی عملکرد میکروحلقه‎ها منوط به ضرایب عبور و جفت‎شدگی، یعنی انتقال نور بین میکروحلقه‎هاست. میزان انتقال موج نیز می‎تواند تحت تاثیر فاصله بین میکروحلقه‎ها، ضریب‎شکست و شدت میدان الکترومغناطیسی تغییر کند. از آنجا که میکروحلقه‎ها دارای اثرات اپتیکی غیرخطی بزرگی هستند، میزان انتقال نور بین میکروحلقه‎ها به شدت تحت تاثیر شدت میدان الکترومغناطیسی قرار می‎گیرد و این پدیده عملکرد آنها را در کلیه ساختارهایی مانند سوئیچ‎های تمام‎نوری و میکروحلقه‎های جفت‎شده در ساختارهای خط‎تاخیر، تحت تاثیر قرار می‎دهد. حساسیت ضرایب جفت‎شدگی به شدت میدان می‎تواند بعنوان عامل کنترل‎کننده‎ای بر تعیین اندازه این ضرایب قلمداد گردد. همچنین وابستگی خواص اپتیکی به توان دوم شدت میدان در میکروحلقه‎ها می‎تواند اثرات مطلوبی در ساختارهای خط تاخیر و سوئیچ‎های تمام‎نوری ایجاد نماید. در این پایان‎نامه می‎خواهیم با استفاده از مدل ارائه شده برای جفت‎شدگی غیرخطی موجبرهای نیمه‎هادی، به مطالعه اثرات غیرخطی کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد و جذب در جفت‎شدگی میکروحلقه‎های نیمه‎هادی بپردازیم. بنابراین، در این تحقیق تمامی ضرایب عبور و جفت‎شدگی در میکروحلقه‎ها تابعی از شدت نور خواهند بود. در نتیجه وابسته به شدت نور بودن این ضرایب، عملکرد میکروحلقه‎ها را در شدت‎های مختلف تغییر خواهد داد. بدین ترتیب، این پدیده را می‎توان بعنوان عامل کنترل کنند? مطلوبی در تغییر عملکرد میکروحلقه‎ها مورد استفاده قرار داد. همچنین ساختارهای میکروحلقه‎ای مثل crow و scissor عملکردشان به شدت وابسته به ضرایب عبور و جفت‎شدگی خواهند بود، که این پدیده در ایجاد تاخیر در سرعت گروه موج در ساختارهای خط تاخیر بسیار مهم می‎باشد. همچنین از آنجا که میزان عبور نور بین میکروحلقه‎ها تابعی از شدت خواهد بود، این پدیده می‎تواند در طراحی نوع جدیدی از سوئیچ‎های تمام نوری مورد استفاده قرار گیرد. در فصل اول این پایان‎نامه مروری بر جفت‎شدگی فیبرهای نوری و اثرات اپتیک غیرخطی آنها خواهیم داشت. در فصل دوم نیز، مروری بر میکروحلقه‎های نوری و ساختارهای خط تاخیر خواهیم نمود. در فصل سوم، به مطالعه اثرات اپتیک غیرخطی بر جفت‎شدگی موجبرهای مستقیم پرداخته و رابطه جدیدی برای جفت‎شوندهای غیرخطی مستقیم ارائه خواهیم داد. سپس با استفاده از خواص اپتیک غیرخطی موجبرهای مستقیم مدارهای منطقی تمام نوری and، or، nand و nor را طراحی خواهیم نمود. در فصل چهارم، ابتدا به مطالعه اثرات اپتیکی غیرخطی بر جفت‎شدگی میکروحلقه‎ها میپردازیم. سپس تغییرات فرکانس تشدید میکروحلقه‎ها تحت تاثیر جفت‎شدگی غیرخطی، اثر کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد، جذب و دما را بر مورد بررسی قرار می‎دهیم. همچنین نتایج اثرات اپتیکی غیرخطی بر عملکرد ساختارهای میکروحلقه‎ای crow و scissor را نشان خواهیم داد. در پایان نیز نتیجه و چشم‎انداز این تحقیق ارائه خواهد شد.

در این پژوهش مدهای پلاسمون سطحی در ساختارهای چندلایه ای نانو مقیاس را مورد بررسی قرار می‎دهیم. در قسمت اول این پایان‎نامه با کمک معادلات ماکسول به یافتن مدهای ساختار چندلایه‎ای نانومقیاس می‎پردازیم. باشروع از معادلات ماکسول و حل یک معادله ویژه‎مقداری، میدان مغناطیسی را از ویژه‎توابع پاسخ معادله دیفرانسیل می‎یابیم. سپس با حل معادلات ماکسول و اعمال شرایط مرزی مناسب بر ساختار چندلایه ای (ساختار هفت‎لایه ای) جواب دقیقی برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی به دست می آوریم. همچنین از یک روش ماتریسی برای مرتبط کردن دامنه های میدان های بالارونده و پایین رونده استفاده می کنیم. ماتریس انتقالی که دامنه ی میدان اولین و آخرین لایه را به هم مرتبط کرده، یک ماتریس 2×2 می باشد. با مساوی صفر قراردادن مولفه‎ی (2و2) این ماتریس به روش حل عددی رابطه ی پاشندگی را حل می‎کنیم. با حل رابطه پاشندگی قسمت های حقیقی و موهومی ثابت های انتشار را برای مدهای پلاسمون سطحی مجاز در این ساختار به دست خواهیم آورد. سپس به کمک شبیه‎سازی تفاضل متناهی وابسته به زمان، انتشار مدهای پلاسمون سطحی و انتقال تناوبی انرژی بین لایه‎های موجبر را شبیه‎سازی می‎کنیم. در قسمت دوم با کمک شبیه‎سازی تفاضل متناهی وابسته به زمان، انتشار پلاسمون‎های سطحی در تداخل‎سنج ماخ زنر را مورد بررسی قرار داده و یک حسگر زیست‎محیطی را طراحی می‎کنیم. نتایج ما نشان می‎دهند که ضرایب شکست محیط تحت کاوش بر مدهای پلاسمون سطحی فلز تاثیر گذاشته و اثرات تداخلی بر روی مدهای منتشرشونده در بالا و پایین سطح فلزی ایجاد می‎کنند. حاصل تداخل با توجه به میزان ضریب شکست محیط تحت کاوش می‎تواند تداخلی سازنده یا ویرانگر باشد. بدین شکل از تداخل دو مد پلاسمون سطحی ضریب شکست محیط تحت کاوش شناسایی می‎شود. نتایج به دست‎آمده نشان می‎دهند که در حالت بهینه، تغییرات ضریب شکست به میزان 045/0 یک تغییرات پنجاه و شش درصدی در میزان عبور در تداخل‎سنج دارد که این نشان‎دهنده‎ی دقت بالای این نوع حسگر می‎باشد

چکیده در این پایان نامه علاوه بر سرعت ویگلری و رابطه پاشندگی ویگلر الکترومغناطیس با میدان مغناطیسی محوری در حالت پایا، خود- میدان های الکتریکی و مغناطیسی محاسبه شده که در اینجا خود- میدان مغناطیسی مورد استفاده از مرتبه اول می باشد و مراتب بالاتر محاسبه نشده است. در رژیم رامان با استفاده از نظریه سیالی رابطه پاشندگی لیزر الکترون آزاد با ویگلر الکترومغناطیسی و میدان محوری در حضور خود- میدانهای الکتریکی ومغناطیسی محاسبه شده و بصورت عددی و تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. جفت شدگی ها به صورت شماتیک نشان داده شده و نرخ رشد جفت شدگی ها محاسبه شده است . واژگان کلیدی: خود- میدان ها، رابطه پاشندگی، نرخ رشد، لیزر الکترون

امروزه مطالعه و تحقیق بر روی تخلیه الکتریکی با توجه به کاربردهای وسیع و متنوع آن در علوم و صنایع مختلف رو به گسترش است. انعطاف پذیری بالای برنامه های شبیه سازی و صرفه اقتصادی آن ها در مقایسه با آزمایش های تجربی موجب پیشرفت های روزافزون آن ها و به کارگیری این برنامه ها در پروژه های تحقیقاتی شده است. هدف ما در این پژوهش شبیه سازی تخلیه الکتریکی با برنامه comsol multiphysics و دست یابی به چگالی گونه ها، توزیع دمایی الکترون ها، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی، جریان الکتریکی و ... است. ما در ابتدا این کار را با شبیه سازی یک خازن الکتریکی، هم با ولتاژ ثابت و هم ولتاژ سینوسی شروع کردیم و در مراحل بعدی با استفاده از گاز آرگون تخلیه الکتریکی را شبیه سازی کردیم؛ در آخرین مرحله نتایج ولتاژ ثابت، ولتاژ سینوسی و ولتاژ مربعی هم با فشار 1 تور و هم فشار اتمسفری را برای یک dbd به دست آوردیم.

وابسته بودن ضریب شکست و جذب غیرخطی ماده به میدان نوری اعمالی، یکی از نتایج برهمکنش نور با ماده در نظام غیرخطی نورشناسی است. برای بدستآوردن قسمتهای غیرخطی ضریب شکست و جذب، از روش جاروب- z استفاده شد. نمونههایی که برای انجام این مهم انتخاب شدند، نانوساختارهای batio3 و zryo میباشند که توسط روش سل ژل تولید، و توسط روش اسپین کوتینگ برروی زیرلایهی شیشه، لایهنشانی شدند. برای بررسی خواص عمومی و اثبات نانوساختاربودن این مواد، از روشهای طیفسنجی پراش اشعه ی ایکس، طیفسنج تبدیل فوریهی فروسرخ و میکروسکوپ روبشی الکترونی استفاده شد. برای بدست آوردن ضخامت لایه و ضرایب جذب و شکست خطی، از تحلیل نمودار خروجی طیفسنج نوری با روش سوانپل، استفاده شد. تحلیل و بررسی ضرایب غیرخطی، توسط دو بازوی دریچهی باز و بستهی تکنیک جاروب- z ، انجام شد. با استفاده از خروجیهای این دو بازو و مدلینگ این تکنیک در برنامه ی مطلب، ضریب شکست و جذب غیرخطی، با دقت بالایی محاسبه شدند.

به منظور تحلیل ناپایداری امواج، روابط پاشندگی بطور عددی حل می شود. در مدارهای گروهi ، اثرات دما نرخ رشد را افزایش می دهد اما در مدارهای گروهii برای ناحیه ? مثبت اثرات دما نرخ رشد را کاهش می دهد در گروهii برای ناحیه ? منفی هم، اثرات دما نرخ رشد را افزایش یا کاهش می دهد.