از فرایند های غیرخطی، می توان به تولید هماهنگ دوم و تبدیل کاهشی اشاره کرد. در فرایند تولید هماهنگ دوم، فوتونی واردساختار غیر خطی شده ودرخروجی، فوتونی با فرکانس دوبرابر فوتون اولیه مشاهده می شود. برای ایجاد جور شدگی فازی در این فرایندها، روش شبه جورشدگی فازی پیشنهاد میشود. در این روش، آرایش متناوب قطبش پذیری ماده ی غیر خطی برای جورشدگی فاز نسبی مابین موج های برهمکنشی استفاده می شود. به منظور دستیابی به جورشدگی فازی چند گانه در فرایند تولید هماهنگ دوم که در آن چند فرکانس تقویت شده به طور همزمان از ساختار خارج می شوند، از ساختار های غیرخطی غیر متناوب یک ودوبعدی استفاده می شود. این نوع کریستالها، برای دستیابی همزمان به شرایط جورشدگی فازی برای چند طول، طراحی شده اند که منجر به فرایندهایی به نام فرایندهای چندفرکانسی میشوند که شرط جورشدگی فازی را به طور همزمان برای چند طول موج متفاوت براورده می سازند. در ادامه، اثر حضور افت و خیز در ساختار های لایه ای بر خروجی فرایند تولید هماهنگ دوم نیز، بررسی شده است. برای تولید حالات درهمتنیده در اپتیک کوانتومی، می توان از فرایندهای مختلفی ازجمله تبدیل کاهشی استفاده کرد.در فرایند تبدیل کاهشی، درمحیط غیرخطی مرتبه دوم، یک فوتون باانرژی بالا به دوفوتون با انرژی پایین تبدیل می شود. هدف این است که با روش شبه جورشدگی فازی بااستفاده از کریستال های قطبیده ی متناوب غیرخطی و یک ودو بعدی، درهم تنیدگی بین زوج فوتونهای خروجی افزایش داده شود. بنابراین بازده زوج فوتون های تولیدی در فرایند تبدیل کاهشی را مورد بررسی قرار داده و میزان درهم تنیدگی فوتون های خروجی را با استفاده از یک مقیاس مناسب نظیر آنتروپی وان نیومن بدست آورده و نشان داده می شود که میزان درهم تنیدگی در ساختار لایه ای متناوب دو بعدی در مقایسه با ساختار یک بعدی، افزایش می یابد.

فرامواد یک آرایش ساختاری مصنوعی، طراحی شده برای دست یابی به خواص الکترومغناطیس سودمند و غیر معمولی هستند که ویژگی بارز آنها ضریب شکست منفی می باشد. این مواد دارای پاسخ های الکتریکی و مغناطیسی اند که به ترتیب با ضریب گذردهی دی الکتریک و نفوذپذیری مغناطیسی بیان می شوند. هریک از این دو نیز به پارامتر هایی وابسته هستند که از جمله آن ها می توان به فرکانس رزونانس ، ثابت میرایی، فرکانس پلاسما و قدرت رزونانس مغناطیسی اشاره کرد. در این پایان نامه، هدف بررسی اثرپذیری ناحیه ضریب شکست منفی فرامواد با تغییر هر یک از پارامترهای موثر همچون ویژگی های ساختاری ، فرکانس رزونانس، ثابت میرایی و... می باشد. با انجام این بررسی ها ناحیه ی فرکانسی ضریب شکست منفی را تنظیم کردیم. در ادامه، با درنظرگیری و مطالعه موجبرهای پلاسمونیک با پوسته فرامواد، تاًثیر پارامترهای ساختاری را بر نحوه ی انتشار مدها در موجبر تخت با پوشش فراماده بدست آوردیم سپس از طریق موجبر استوانه ای رفتار برخی از مدها از جمله مد هایبرید را برای موجبر مخروطی بر حسب شعاع آن بررسی کردیم.