در سالهای اخیر توجه زیادی به فیلترهای تمام نوری شده و تاکنون فیلترهای مختلفی ارائه شده اما اکثر آنها برای مجتمع کردن مناسب نیستند. امروزه از ساختارهای فیلتری بلور فوتونی به دلیل حجم کوچک و سادگی ساختار بیشتر استفاده میشود. در این ساختارها مشخصه فیلتر وابستگی زیادی به ضریب شکست، شکل و هندسه ساختار دارد و کوچکترین تغییراتی در هندسه ساختار باعث تغیر زیادی در مشخص? فرکانسی فیلتر میشود. در این پروژه ساختارهای مختلفی از فیلتر بلور فوتونی میکروکاواک با روش تفاضل محدود در حوزه زمان، تحلیل و پارامترهای مختلف روی آنها بررسی شده است و همچنین نشان داده شده که تغییرات شکل ساختار چگونه روی اسپکترم انتقالی تاثیر می گذارد. در انتها چندین ساختار، با استفاده از روش های بهینه سازی « گروه ذرات » و « الگوریتم ژنتیک » تحلیل شده اند.

لیزرهای توان بالا با ویژگی های طیفی و مدی عالی برای تحقیقات در زمینه های اپتیک کوانتومی، اپتیک غیرخطی و تداخل سنجی و همچنین کاربردهایی در زمینه مسایل حساس و دقیق در پزشکی، نظامی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. برای آن که با افزایش توان لیزری کیفیت پرتو خروجی افت پیدا نکند باید به اختلالات ناشی از ناهنجاری های ترمو– اپتیکی و اپتیک غیرخطی توجه کرد. برای کاربردهایی که کیفیت پرتو خروجی مهم نیست می توان از پدیده های گرمایی صرف نظر کرد، ولی در کاربردهایی همچون مشاهده ی تداخل امواج گرانشی که کیفیت پرتو خروجی اهمیت دارد، بررسی این پدیده ها ضرروری به نظر می رسد.در این پژوهش بررسی اثرهای گرمایی در لیزر nd:yag مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از نرم افزار مطلب، پروفایل های دمش گوسی و سوپرگوسی را شبیه سازی کرده و توزیع دمش را در لیزر بدست آورده ایم. سپس با روش تحلیلی با بدست آوردن توزیع دما، اثرهای گرمایی شامل گرادیان ضریب شکست، تنش گرمایی و اثر انتهایی را برای یک لیزر nd:yag که توسط چهار دیود لیزر به صورت همگن پمپ می شود بدست آورده ایم.

نانوذرات در زندگی روزمره ما نقش پر اهمیت و با کاربردهای بسیار را ایفا می کنند. با توجه به این که شکل و اندازه نانوذرات خصوصیات متمایزی به آن ها می بخشد لذا دستیابی به روش های سنتز مناسب برای رسیدن به اندازه و شکل دلخواه، راهگشا خواهد بود. یکی از این روش ها که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است شیوه الکتروشیمی است. سادگی ، سرعت زیاد و صرفه جویی در زمان، تولید بالای محصول، جلوگیری از تولید مواد زائد و جانبی و حفظ محصول بدون رسوب و ته نشینی تا چندین ماه از مزایای این روش است. در این کار، نانوذرات نقره به شیوه الکتروشیمی و با استفاده از الکترود چرخنده سنتز شده و پس از آن اندازه، رنگ، انرژی برانگیختگی الکترون ها، طیف سنجی و عوامل دخیل در آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت نیز یک فیلتر اپتیکی از این نانوذرات ساخته شده است. مطالعات بر روی نانوذرات نقره سنتز شده نشان داد که تغییر در عواملی چون غلظت پایدارکننده، زمان آزمایش، سرعت چرخش الکترود و بار اعمالی به محلول الکترولیت می تواند بر اندازه، طیف جذبی و انرژی برانگیختگی الکترون ها اثر بگذارد. سنتز و خواص نانوذرات نقره با tem، psa و uv visible مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.

معادله برگرز مرتبه اول یک معادله دیفرانسیل پا ره ای غیر خطی است که حالت ساده شده ای از معادلات ناویر استوکس است. معادله برگرز به معادله مدل معروف است و از این رو اهمیت آن مشهود به نظر می رسد. معادله برگرز دارای انواع متفاوت است که هر کدام دارای کاربردهای مخصوص به خود است. این پایان نامه بر روی معادله برگرز مرتبه اول جوابهای تحلیلی و جوابهای عددی بحث می کند. حل تحلیلی این معادله شامل حل سالیتونی آن است که با معرفی دو عنصر اساسی جواب گامهای حل مساله را پیگیری می کند و سپس کاربرد آن را در معادله برگرز مشاهده می کنیم و نهایتا جواب سالیتونی جدید برای معادله برگرز بدست می آوریم .روشهای عددی بکار رفته شامل دو روش عددی 8 نقطه ای و روش عددی 12 نقطه ای از روشهای مولتی سیمپلکتیک است .با در نظر گرفتن مقادیر متفاوت از پارامترهای جواب سالیتونی مقایسه ای با دو نوع جواب عددی 8 نقطه ای و 12 نقطه ای صورت می گیرد که نتایج نرم دو و نرم بی نهایت خطای حاصل از مقایسه در جداول وجود دارد.

مطالعه پدیده های غیرخطی در مواد نورشکستی سابقه ای طولانی دارد. ویژگی های غیرخطی مواد نورشکستی باعث تشکیل سالیتون های فضایی در موجبرهای بلور های نورشکستی می شود. همچنین شکل گرفتن این سالیتون ها در مدار اپتیکی نورشکستی از اهمیت خاصی در سیستم های اپتیکی برخوردار می باشد و در این میان ما زوج سالیتون های نورشکستی فضایی را انتخاب و انتشار آن ها را در این بلورها تحت مدل دوفوتونی بررسی کردیم. در این پایان نامه ابتدا اثر الکترواپتیکی را بیان و در پی آن اثر نورشکستی را بررسی کردیم. در ادامه گذر کوتاهی نیز بر معادلات حاکم بر مواد نورشکستی بر پایه دو مدل تک فوتونی و دو فوتونی داشتیم و سپس گذر کوتاهی به سالیتون های نورشکستی داشتیم و تئوری عمومی آن ها را در یک بعد در حالت پایا و بر پایه دو مدل تک فوتونی و دو فوتونی بررسی کردیم و در ادامه زوج سالیتون های نورشکستی را در مدار اپتیکی نورشکستی بدون بایاس مورد مطالعه قرار دادیم و شبیه سازی انتشار و تأثیر زوج سالیتون ها روی یکدیگر را در حالت دو فوتونی و بدون جمله پخش، به کمک روش رانگ-کوتا و کرانک- نیکلسون نشان دادیم. که برای حل شرایط مرزی از روش رانگ-کوتا استفاده شد. در قدم بعد اثر خودانحرافی سالیتون روشن را در حالت دو فوتونی مورد بررسی قرار دادیم. همچنین نشان دادیم این سالیتون ها در برابر اختلال کوچک پایدارند و در پایان برهم کنش ناهمدوس زوج سالیتون روشن-روشن در مدار اپتیکی نورشکستی را با همان روش های عددی و تغییر فاصله دو پرتو، و تأثیر میدان خارجی روی برهم کنش ناهمدوس در حالت زوج سالیتون نورولتایی روشن-روشن در مدار اپتیکی نورشکستی بدون بایاس دو فوتونی بررسی گردید و نتایج قابل قبولی حاصل شد.

ضمن معرفی روش شکل-اندازه، هدف اصلی این پایان نامه تعیین یک الگوریتم بهینه سازی کارا جهت کاربری در این روش است. نظر به کاربرد وسیع معادلات بیضوی با کنترل مرزی، پس از بررسی های لازم به انتخاب تعدادی از الگوریتم های مناسب جهت کاربری روش شکل-اندازه در مسائل طراحی شکل بهینه این نوع سیستم ها اقدام گردید. آنگاه در فرآیندی اجرایی به مقایسه توانایی و نتایج حاصل از اجرای آنها پرداخته شد و دو الگوریتم مناسب جهت این امر معرفی گردید. همچنین در این پایان نامه به بررسی توانایی روش شکل-اندازه به منظور حل مسائل کنترلی بیضوی با حضور مانع نیز پرداخته شده است؛ با استفاده از اطلاعات حاصل دو دسته مسائل شکل بهینه هدایت شده با معادلات بیضوی و با حضور مانع نیز حل گردیده اند.

مبانی نظری تبدیل امواج به امواجی با طول موجهای جدید از سالها قبل از پیدایش لیزر مطرح بوده است. تغییر فرکانسهای نوری با استفاده از مشددهای اپتیکی پدیده های جالب تحقیق در حوزه اپتیک غیرخطی است. در این میان، نوسانگر پارامتر نوری جایگاه ویژه ای در کاربردهای تجربی پیدا کرده است. تجهیزات پارامتر نوری دارای قابلیت تنظیم پذیری استثنائی هستند به طوری که دستیابی به نواحی طیفی، که اغلب در دسترس دیگر منابع لیزری نیستند را امکان پذیر می سازد. در این تحقیق، معادلات جفت شده ی غیر خطی از قبیل معادله ی آهنگ لیزر و تولید هماهنگ مرتبه دوم (shg) و هم چنین نوسانگر پارامتر نوری (opo) را بررسی می کنیم. سیستمی که در این تحقیق به آن پرداخته شده، یک لیزر حالت جامد با دمش دیودی (dpl) است که با یک مشدد حاوی بلور تولید هماهنگ دوم جفت شده است. این سیستم شامل یک بلور تولید هماهنگ دوم با پسخوراند و دمش خارجی است، برای این منظور از لیزر nd:yag 1% استفاده می کنیم. در این تحیقیق با حل این معادلات جفت شده، پارامترهای مهم کاواک؛ از قبیل توان عبوری هماهنگ دوم و نیز توان بازگشتی به بلور غیرخطی بر حسب افت، طول کاواک و توان اولیه ورودی به کاواک معرفی می شوند.

در این پایان نامه ابتدا پروتکل های مخابرات مشارکتی به صورت مختصر معرفی شده و از لحاظ مرتبه ی دایورسیتی و احتمال خاموشی بایگدیگر مقایسه گشته اند. سپس نرخ خطای سمبل (ser) دو پروتکل مهم و پرکاربرد af و df، ابتدا در سیستم های مشارکتی تک رله و سپس در سیستم های مشارکتی چند رله مورد بررسی قرار گرفته و رابطه ی دقیق و تقریبی برای ser به دست آورده شده است. پروتکل معرفی شده ی df در سیتم های مشارکتی چندرله دارای این عیب است که ترتیب رله ها قبل از ارسال مشخص هستند و در یکی از فازهای ارسال ممکن است کانال ارتباطی با رله ی بعدی ضعیف باشد ولی با رله ی دیگری مناسب باشد ولی چون ترتیب رله ها از قبل مشخص است، سیگنال به رله ی تعیین شده ارسال می گردد. برای رفع این مشکل یک پروتکل جدید معرفی و با شبیه سازی برتری آن نسبت به پروتکل قبلی در سناریوهای مختلف نشان داده شده است. در مقایسه های انجام شده بین پروتکل های af و df فرض شده مقصد و رله (رله ها) به طور دقیق از کانال ها اطلاع دارند ولی در عمل کانال ها تخمین زده می شوند و این تخمین ها همراه با خطا می باشند. در ادامه پروتکل های af و df با در نظر گرفتن خطای تخمین کانال، با استفاده از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شده اند. اضافه بر مقایسه ی کارآیی از نظر ser پروتکل های af و df در حضور خطای تخمین کانال، مقدار پایداری پروتکل های af و df نسبت به تغییرات خطا نیز در سناریوهای مختلف مقایسه شده اند. نتایج تئوری و شبیه سازی ها نشان دادند پروتکل df در سیستم های مشارکتی تک رله و چند رله از نظر ser بهتر عمل می کند. بخصوص هنگامی که خطای تخمین کانال داشته باشیم این بهبود کارآیی قابل ملاحظه تر است .به عنوان مثال هنگامی که خطای تخمین کانال ها 10% باشد، کارآیی پروتکل df، از نظر ser در سیستم های تک رله بسته به نوع مدولاسیون و سناریوی به کار رفته حدود 0.7 db تا 3.8 db و در سیستم های چندرله حدود 1 db تا 7 db، بهتر از پروتکل af می باشد. همچنین شبیه سازی ها نشان دادند در سیستم های تک رله وچندرله،هر دو، پایداری پروتکل df در برابر تغییرات خطای کانال بیشتر از پروتکل af است.

یکی از کانال های انتقال اطلاعات، کانال باینری پاک کننده است که نمود واقعی آن را می توان شبکه ی اینترنت دانست. برای مقابله با مشکل پاک شده ها در این کانال ها از کدهای پاک شده استفاده می شود که از جمله این کدها می توان به کدهای reed-solomon، ldpc و کدهای فواره ای اشاره کرد. کدهای فواره ای زیر دسته ای از کدهای پاک شده می باشند که بدون نرخ هستند و می توان بدون اطلاع از مشخصات کانال و نرخ پاک شوندگی کانال آنها را برای تمام کانال های پاک کننده به کار برد. اولین نمود واقعی کدهای فواره ای، کدهای ltاست و حالت کلی تر این کدها، کدهای raptor می باشند. در این پایان نامه پس از بررسی چگونگی پیدایش این دسته از کدها، بررسی کدهای پاک شده و نقاط قوت و ضعف آنها، به بررسی مفصل کدهای lt و روش های انکدینگ و دیکدینگ آنها می پردازیم. در نهایت روش های مختلف کد کردن و دیکد کردن کدهای lt و معرفی دو روش جدید دیکد کردن را بیان می کنیم.

امروزه با پیشرفت و گسترش جوامع، اهمیت وجود برق در تمام جنبه های فعالیت و زندگی انسانها و نیاز به تولید، انتقال و توزیع کارآمدتر انرژی برق برای رسیدن به استانداردهای مورد نظر اقتصادی و زیست محیطی برای داشتن زندگی بهتر، بیشتر می شود. شبکه هوشمند ، مفهوم جدیدی است که در اشکال متفاوت در شبکه های مختلف برق در سراسر جهان در حال برنامه ریزی و اجرا بوده و مستلزم بکارگیری اندازه گیری و کنترل بیشتری در سراسر شبکه برق می باشد. سیستم های کنترل در شبکه های هوشمند برق، شامل ترکیبی از اجزا مشابه و البته متنوع نظیر حسگرها، محرک ها، نرم افزارهایی برای نظارت و جمع آوری اطلاعات و خدمات دیگر می باشد. از طرف دیگر، شبکه های حسگر بی سیم بعنوان یکی از فناوری های نوین در حال گسترش، با ایجاد امکانات مناسب فراوان، شبکه های هوشمند را قادر به خوانش و تصمیم گیری دقیق می سازند. شبکه حسگر بی سیم، ابزار بسیار موثر و انعطاف پذیر برای دریافت مشخصه های شبکه قدرت برای مانیتورینگ و تجزیه و تحلیل مرکزی است. در سال های اخیر، تلاش بسیاری به منظور بهبود کارایی روش های تامین و توزیع برق انجام گرفته است اما بهره وری کامل از فناوری موجود هنوز محقق نشده است. در این پایان نامه راهکارهای بکارگیری شبکه های سنسوری بی سیم در توسعه شبکه توزیع برق و هوشمندسازی آنها مورد تحقیق قرار گرفته اند. ابتدا، استفاده از شبکه حسگر بی سیم برای تعیین دقیق تعداد و شدت بروز صاعقه در محیط بعنوان یکی از مهمترین پارامترهای طراحی خطوط برق مورد تحقیق، طراحی و پیاده سازی قرار گرفته است. در گام بعدی، با توجه به وضعیت خاص کشورمان و قرار گرفتن در شرایط تحریم های کنونی، اجرای یک شبکه حسگر بی سیم توزیع شده با استفاده از سنسورهای بی سیم ساخته شده در دانشگاه شیراز انجام شد. سنسورهای بی سیم مقادیر اندازه گیری شده را با استفاده از لینک های بی سیم به گره سردسته می فرستند. داده های زمان حقیقی اندازه گیری شده توسط حسگرهای بی سیم، در راستای اهداف شبکه های هوشمند در زمینه مدیریت سمت مصرف کننده، پاسخ گویی به تقاضا، محاسبه دقیق صورتحساب مشترکان و اعمال طرح صورتحساب های چندتعرفه ای جهت تشویق مشترکان به بهبود نمودار مصرف، مورد استفاده قرار می گیرند. در گام بعدی ، جهت کاهش تلفات غیرفنی شبکه، به تهیه پروفایل مصرف بصورت زمان حقیقی و تشخیص و ردیابی استفاده های غیرمجاز برق و الگوهای غیرنرمال مصرف انرژی در شبکه توزیع بکمک روشهای هوشمند پرداخته شده است. نتایج حاصله کارآمدی روشهای پیشنهادی را نشان می دهد.

یکی از کمیت های مهم نمایانگر تأثیر فرآیند بازترکیب الکترون - حفره بر شدت نور تابیده شده در ناحیه ی فعال لیزر، بهره است. ضریب بهره نوری برابر است با کسری از فوتون های تابش شده در ناحیه ی فعال به ازای واحد طول. بهره در لیزرهای چاه کوانتومی را به کمک قانون طلایی فرمی بدست می آید. با توجه به اینکه طیف بهره به شدت تحت تأثیر شکل هندسی چاه و عوامل خارجی همچون دما، فشار و اعمال میدان الکتریکی می باشد، در این تحقیق قصد داریم اثر همزمان دو یا چند پارامتر را بر بهره نوری بررسی نماییم و با استفاده از روش های بهینه سازی یک ساختار از چاه های کوانتومی دوگانه را معرفی نماییم که در آن ضریب بهره نوری بهینه باشد. نتایج نشان می دهد که ضریب بهره نوری برای چگالی حامل $5 imes 1{smallzero;,}^{18} cm^{-3}$ برای ساختار بهینه برابر با $355{smallzero;,}, cm^{-1}$ می باشد. با توجه به این که عامل حبس شدگی در چاه های کوانتومی برجسته تر از نیمرساناهای حجمی می باشد. این ساختارها به عنوان یک کاندید خوب برای دستگاه های اپتوالکترونیکی محسوب می شود. بنابراین مطالعه خواص نوری و الکترونیکی این ساختارها بسیار مهم می باشند. با توجه به این که خواص نوری نیز همانند ضریب بهره نوری تحت تأثیر شکل هندسی چاه می باشد. در این تحقیق علاوه بر ضریب بهره نوری، ضریب جذب نوری را با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات بهینه می نماییم.

ظهور فراماده گسترههای جدیدی از برهمکنشهای نور با ماده را گشوده است و موقعیتهای منحصربهفردی را برای کنترل نور ایجاد کرده است. توریهای براگ از جمله محیطهایی است که متناوب بودن ضریبشکست در آنها سبب جفتشدگی موجهای عبوری پیشرو و موجهای بازتابی پسرو میگردد. در این تحقیق با ترکیب فیبرهای توری براگ و فرامواد، رفتار تعدادی از ساختارهای پیشنهادی بررسی شده است. با توسعهی نظریهی مدهای جفتشده جهت توصیف انتشار امواج در ساختار توریهای براگ، معادلات حاکم بر توریهای فراماده برای اولینبار بهدست آورده شده است. این معادلات بهصورت عددی حل شدند و درستی آنها با روشهای تحلیلی برای حالتهای خاص مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به طراحی صورت گرفته در این ساختار قابلیت تنظیم ضخامتهای لایهها امکانپذیر است. نتایج شبیهسازیها نشان میدهد که ضخامت لایهها برروی جابجایی باند ممنوعه اثر میگذارد. همچنین با افزایشتعداد تناوبها در این ساختار پهنای طیف باند ممنوعه کاهشمییابد. با در نظر گرفتن آثار غیرخطی در معادلات جفتشده در فیبر توری براگ فراماده به شبیهسازی انتشار امواج در این ساختارها پرداخته شد. نتایج محاسبات که بهروش عددی صورت گرفت نشان میدهد که بیشینه پیکهای ثانویه در ضریب بازتاب در حالت غیرخطی افزایش مییابد. از نتایج حاصل برای طراحی کلیدزنی تمام نوری میتوان استفاده کرد.

استفاده از سوخت های فسیلی و دیگر انرژی ها همچون انرژی هسته ای خطراتی به دنبال دارد، که یکی از آن ها همان آلودگی هوای جهان است. بشر همواره در تلاش برای رسیدن به یک انرژی پاک و مناسب بوده است. با توجه به اینکه خورشید منبع رایگان و قابل دسترس انرژی است، امروزه نگاه ها به سمت استفاده از این انرژی معطوف شده است. در این راستا سلولهای خورشیدی نقش تبدیل این انرژی را به انرژی قابل استفاده برای بشر به عهده می گیرند. سلولهای خورشیدی سیلیکونی با بازده بالا و قیمت بالا و همچنین سلولهای خورشیدی نسل دوم و سوم با بازدهی کمتر اما قیمتی مناسب تر به بازار جهانی معرفی شده اند. ساخت سلولهای خورشیدی ارزان قیمت از اهمیت ویژه ای در تحقیقات برخوردار است. ما نیز با این هدف، ساخت سلول خورشیدی رنگدانه ای برای یافتن رنگدانه ای با کیفیت ثابت و قیمتی ارزان و بازده مناسب را مد نظر قرار می دهیم. در کنار ساخت و آزمون و خطاهایی که در این مسیر وجود دارد، شبیه سازی سلول خورشیدی رنگدانه ای را نیز انجام شده است. بدین طریق داده های به دست آمده از بررسی های عملی و نتایج به دست آمده از حل عددی معادلات حاکم بر سلول را بررسی خواهیم کرد.

تقویت کننده های پارامتری تار نوری (fopas) به علت تقویت سیگنال در پهنای باند وسیع، امروزه توجه بسیاری را به خود جلب نموده اند. fopa ها که بر مبنای فرآیند ترکیب چهار موجی (fwm) کار می کنند، برای کاربردهای مختلفی از جمله تقویت سیگنال، تبدیل طول موجی و بازسازی سیگنال در سیستم های مخابرات نوری مورد استفاده قرار می گیرند. در فرآیند fwm دو فوتون از پمپ با یک فوتون از سیگنال ترکیب شده و در خروجی تار، علاوه بر فوتون های پمپ، سیگنال تقویت شده به همراه یک مولفه ی فرکانسی جدید به نام آیدلر تولید می شود. در حین مراحل ساخت یک تار تغییراتی در پارامترهای آن رخ می دهد که باعث از دست رفتن شکل ایده آل تار می شود. این تغییرات منجر به افت و خیزهای پاشندگی می گردد. از آنجاییکه بهره ی fopa به طرز قابل توجهی به مشخصات پاشندگی تار بستگی دارد، هر گونه افت و خیز در پاشندگی منجر به تغییر شرط جورشدگی فاز و در نتیجه بهره می شود. با توجه به گستردگی کاربرد fopa های طراحی شده در ناحیه ی اشباع، بررسی دقیق تاثیر افت و خیزهای پاشندگی در این ناحیه حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه، طیف بهره ی fopa تک پمپ به صورت دقیق در حضور افت و خیزهای پاشندگی در دو ناحیه ی سیگنال کوچک و اشباع، با در نظر گرفتن افت تار مورد بررسی قرار می گیرد . همچنین به بررسی شرایطی برای به حداقل رساندن اثر افت و خیزهای پاشندگی بر بهره پرداخته می شود. مشاهده می گردد که شکل طیف بهره ی اشباع در حضور افت و خیزهای پاشندگی، در مقایسه با حالت ایده آل (بدون حضور افت و خیزهای پاشندگی) کاملا تغییر می کند و میزان بهره در نقاط بیشینه ی طیف به طرز قابل توجهی کاهش می یابد.

لیزرهای قفل شده مد با عدسی کر، یکی از مهم ترین منابع تولید پالس های فوق کوتاه می باشند. در نتیجه بررسی فضایی و زمانی پالس های تولید شده توسط این لیزرها از اهمیت ویژه ای برخوردار است که موضوع این تحقیق می باشد. اگرچه بررسی دقیق انتشار پالس های فوق کوتاه در یک محیط اپتیکی غیرخطی، توسط معادله غیرخطی شرودینگر انجام می شود؛ اما در لیزرها، ابتدا تشدیدگر انفعالی مورد نیاز طراحی شده و انتشار پرتو پیوسته آن در رفت و برگشت های مختلف بررسی می گردد. سپس جهت تولید پالس های فوق کوتاه توسط این تشدیدگر از یکی از روش های قفل شدگی مد استفاده می شود؛ ازآنجاکه عوامل مختلفی بر پهنای زمانی پالس تولید شده موثر می باشد، در این پژوهش به این موضوع پرداخته می شود. در این راستا با در نظر گرفتن یکی از چیدمان های متداول لیزرهای قفل شده مد با عدسی کر، ماتریس انتقال یک رفت و برگشت در کاواک را بدست آورده و ناحیه پایداری مشترک دو صفحه افقی و عمودی را محاسبه می کنیم. با کمینه سازی حساسیت عدسی کر به ازای طول تشدیدگر، موقعیت محیط کر در آن و توان درونی تشدیدگر، سامانه را جهت شروع به کار خودکار بهینه می کنیم. همچنین، تاثیر توان درونی لیزر بر حساسیت عدسی کر در این عملکرد بهینه را با عملکرد عادی بررسی و مقایسه می کنیم. نتایج نشان می دهند که توان درون تشدیدگر در طراحی لیزرهای قفل شده مد با عدسی کر تاثیر به سزایی دارد. به علاوه در این تحقیق تشدیدگری برای تولید پرتوهای بسل- گاوس اصلاح شده معرفی کرده و روش تولید پالس های فوق کوتاه این پرتوها را بیان می کنیم. نتایج این پژوهش می تواند پیشنهادهای کاربردی فراوانی جهت طراحی و ساخت لیزرهای فمتوثانیه بیان نماید.

انتشار پرتوهای گاوسی تخت شده(fgbs) در محیط عدسی گرمایی را مورد مطالعه قرار می دهیم. محیط عدسی گرمایی یک محیط ناهمگن است که در آن ضریب شکست تابعی از مکان و دما خواهد بود. این محیط ها در لیزر حالت جامد به علت دمش محیط فعال ایجاد می شوند. در اثر عبور پرتوی لیزری از چنین محیطی، پرتو دچار بهم ریختگی می شود. با استفاده از فرمول کالینز معادله انتشار fgb همدوس و همدوس جزئی را به دست می آوریم و به کمک ماتریس عدسی گرمایی و نرم افزار متلب انتشار fgb را در محیط عدسی گرمایی بررسی می کنیم. این حالت را به بلور لیزری nd:yag تعمیم می دهیم. معادله گرما را برای nd:yag که توسط لیزر دیودی از انتها دمیده می شود را به صورت تحلیلی به دست می آوریم. با داشتن توزیع دما، معادله انتشار و عدسی گرمایی به بررسی اثرات گرمایی بر انتشار این پرتوها در بلور می پردازیم.

امروزه نانو سیم های فلزی به دلیل خواص ویژه ای که دارند نویدبخش کارایی زیادی در قطعات الکترونیکی اند. توسعه الکترونیک و قدرت یافتن در این زمینه وابسته به پیشرفت مداوم در کوچک کردن اجزاء الکترونیکی است. در این تحقیق به تولید نانو سیم های فلزی کبالت، نیکل و نیکل-کبالت و بررسی خواص مغناطیسی آن ها و مقایسه ی آن ها با یکدیگر و با کبالت و نیکل خالص پرداخته ایم. در ابتدا نانو حفره های متخلل آلومینا را بر روی بستری از آلومینیوم توسط اسید اگزالیک و اسید کرومیک و در ولتاژ و دمای ثابت به روش آندی کردن ایجاد کردیم. تصاویر sem این حفره ها حاکی از آن است که آندی کردن در اسید اگزالیک حفره های منظم تری را ایجاد خواهد کرد. این حفره ها به عنوان قالب جهت سنتز نانو سیم ها مورد استفاده قرار گرفت. پس از آماده سازی قالب ها، به روش الکترو انباشت شیمیایی در ولتاژ ac و فرکانس 50 هرتز نانو سیم های کبالت، نیکل و نیکل – کبالت در قالب ها انباشته گردید و سپس از طریق پراش پرتو x از انباشت آن ها اطمینان حاصل شد. جهت آزاد سازی نانوسیم ها باید قالب ها را از بین برد و به همین دلیل از محلول naoh استفاده کرده و آن ها را آزاد کردیم و توسط دستگاه مغناطومتر خاصیت مغناطیسی آن ها در دمای اتاق مورد بررسی قرار گرفت و سپس نیروی وادارندگی نانو سیم های تولید شده را مورد بررسی قرار دادیم.

سالیتون ها امواجی هستند که با شدت ثابت و بدون پراش درون سیستم های اپتیکی منتشر می شوند. در این پایان نامه ماهیت و معادلات حاکم بر تولید و انتشار سالیتونهای نور شکستی پوششی نور ولتاژی تاریک را بررسی خواهیم کرد. در ابتدا یک نظریه کلی را برای معادلات ریاضی حاکم بر تولید و انتشار آنها معرفی می کنیم. مدل فیزیکی کوختاروف را برای درک ماهیت فیزیکی سالیتونها و ساز و کار تشکیل و انتشار آنها به کار می گیریم. باحل عددی معادلات حاکم بر سالیتونهای پوششی نور ولتاژی تاریک، تابع توزیع شدت سالیتونی را بدست آورده و نحوه تغیرات ضریب شکست محیط نور شکستی نور ولتاژی را بررسی می کنیم. پس از بدست آوردن معادلات ریاضی حاکم بر انتشار زوج سالیتون های تاریک، با استفاده از روش عددی عناصر متناهی نشان خواهیم داد که در حضور پرتوهای قوی و ضعیف، هر دو انتشاری پایدار دارند اما هنگامی که یکی از دو پرتو غایب باشد، انتشار پرتو دیگر نیز با نوساناتی همراه خواهد بود. در نهایت به معرفی انواع مختلف بر همکنش میان سالیتونها می پردازیم و از میان آنها، برهمکنش ناهمدوس میان سالیتونهای پوششی نور ولتاژی تاریک را بررسی می کنیم. با شبیه سازی عددی بر همکنش میان این سالیتونها نشان خواهیم داد که در بر همکنش ناهمدوس همواره شاهد پدیده جذب سالیتونی هستیم و هر چه فاصله بهنجار دو پرتو کمتر باشد، این جذب در فاصله کمتری رخ خواهد داد.

با گسترش روز افزون فعالیت های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست محیطی از سوی دیگرسبب شده است تا در دهه های اخیر مقادیر قابل ملاحظه ای از آلاینده های هیدروکربنی به وسیله عواملی نظیر دفع و تخلیه نامناسب فاضلاب هاو پسماندهای مراکز صنعتی، پخش آلاینده ها توسط نیروگاه ها، تصادف تانکرها و نفت کش ها و موارد دیگر، وارد محیط زیست، مخصوصاً محیط های آبی شوند. در میان روش های فیزیکی جذب به علت راندمان ببیشتر مورد توجه می باشد. برای انتخاب جاذب مناسب، مهمتر ین فاکتورهایی که باید در نظر گرفته شوند عمدتا شامل ظرفیت بالای جذب نفت، جذب کمتر آب و قابلیت استفاده ی مجدد و هزینه ی کمتر می باشد . جاذب های آلی سنتزی نظیر اسفنج پلی یورتان، نانولوله ی کربنی و کربن فعال از جمله جاذب های آلی سنتزی هستند که به علت ساختار متخلخل دارای ظرفیت بالای جذب هستند ولی راندمان نامناسبی داشته و لذا نیاز به اصلاحات ساختاری و سطحی دارند. در این پروژه برای افزایش ظرفیت جذب نفت توسط اسفنج پلی یورتان و بهبود خواص آبگریزی و چربی دوستی آن، مقادیر مختلف کربن فعال و نانولوله ی کربنی چند دیواره ی کربوکسیلیک(0.5، 1، 2 و 3 درصد وزنی) برروی سطح اسفنج پیوند داده شد. مشخصه یابی جاذب های حاصل با استفاده از طیف سنجی فروسرخ (ft-ir) ، تصاویر الکترونی روبشی (sem)، آنالیز توزین حرارتی((tga و آزمایش کشش مکانیکی انجام شد. نتایج آزمایشات انجام شده نشان دهنده ی کاهش میزان جذب آب در تمامی حالات جاذب ( جاذب های اصلاح سطح شده با کربن فعال و نانولوله ی کربنی) بوده و مقدار بهینه ی کربن فعال و نانولوله ی کربنی روی سطح، 1 درصد وزنی بوده است. جاذب اصلاح شده با 1 درصد وزنی کربن فعال با جذب g/g 27.15 نفت و جاذب اصلاح شده با 1 درصد وزنی نانو لوله ی کربنی روی سطح با جذب g 24.75 بهترین جذب را در میان جاذب های اصلاح شده با کربن فعال و نانولوله ی کربنی داشته اند. ویژگی قابلیت استفاده ی مجدد از جاذب های اصلاح شده با درصد وزنی بهینه ی ماده ی کربنی روی سطح (1 درصد وزنی کربن فعال و 1 درصد وزنی نانولوله ی کربنی) طی چهار سیکل بازیابی شیمیایی و استفاده مجدد بررسی شد. نتایج حاصل نشان دادند که بعد از هر سیکل درصد جذب کاهش یافته اما بازدهی به دلیل افزایش آبگریزی بهبود یافته بود و در انتها نیز جاذب اصلاح شده با کربن فعال و با نانولوله ی کربنی 85% و % .85.45از ظرفیت اولیه ی جذب خود را حفظ نموده بودند. مطابقت داده های آزمایشگاهی با همدمای جذب لانگمویر، فروندلیچ و ردلیش-پترسون بررسی شد. همدماهای لانگمویر و ردلیش-پترسون در دو حالت برازش خطی و غیر خطی مطابقت بهتری با داده های جذب نسبت به همدمای فروندلیچ داشتند.

فرامواد، ساختارهای مصنوعی هستند که به امواج نوری به شکلی غیرمعمول پاسخ می دهند. یکی از ویژگی های برجسته فرامواد که در حالت کلی در مواد طبیعی دیده نمی شود، ضریب شکست منفی است. در چنین موادی، بردار میدان الکتریکی، بردار میدان مغناطیسی و بردار انتشار یک مجموعه چپگرد تشکیل می دهند و در اصلاح ماده ای چپگرد خواهیم داشت. ماده چپگرد از نوع کر، خواص متفاوتی نسبت به ماده کر معمولی و مواد چپگرد نشان می دهد که به علت برهمکنش بین اثر پراش و اثر غیرخطی محیط می باشد. اخیرا چنین اثر منحصربه فردی در فرمواد از نوع کر به تحقیقات بسیاری برای هدایت و دستکاری انتشار نور منجر شده است.در این تحقیق، ابتدا اثرات غیرخطی شامل تولید هارمونیک دوم، تقویت پارامتری، انتشار سالیتون و اثر خودکانونی برای پرتوهای خانواده گاوسی در فراماده از نوع کر مورد بررسی قرار گرفته و با اثرات معادل در محیط کر معمولی مقایسه می شود. همچنین به عنوان یکی از کاربردهای فراماده، پس از بررسی ویژگی های تصویربرداری یک تیغه فراماده از نوع کر و ساختاری چندلایه از فلز / دی الکتریک، یک نانوساختار چندلایه غیرخطی فلز/ دی الکتریک برای داشتن حداکثر وضوح تصویر و جبران سازی فاز پیشنهاد می شود.

دوپایداری نوری می تواند در محیط های غیرخطی، به علت جذب و شکست غیرخطی پد ید آید. به علت رفتار تشدیدکننده فابری ـ پرو و مقدار کم جذب در محیطهای نوری، اثرات ضریب شکست غیرخطی بر روی دوپایداری خیلی بیشتر از اثر جذب است و در نتیجه در اینجا، دوپایداری نوری صرفا ناشی از اثرات غیرخطی ضریب شکست را بررسی کردهایم. در ساختارهای دورهای متشکل از جفت?یههای متناوب با ضریب شکست مثبت و منفی، جفتشدگی دامنه موجهای پیشرو ?یه قبلی و پسرو ?یه بعدی، از تضعیف بیش از اندازه دامنه موج جلوگیری کرده و در مقایسه با ساختار متداول، به نوعی دامنه موج در داخل کاواک افزایش می یابد. در این تحقیق، با توجه به مشخصات الکترومغناطیسی مواد، به تفکیک آنها پرداخته و ویژگی مواد با ضریب شکست منفی را بیان کرده ایم. با معرفی یک ساختار دوره ای متناوب، متشکل از مواد با ضریب شکست مثبت و منفی، یک تشدیدکننده فابری ـ پرو در ابعاد نانو، در بازه فرکانسی تراهرتز طراحی کرده ایم. ضریب عبور آن را در حضور بهره و بدون آن با روش ماتریس انتقال بررسی کرده و با درنظر گرفتن نانوکاواک به عنوان یک محیط غیرخطی کر، دوپایداری نوری را در این ساختار بررسی و شبیه سازی کرده ایم. نتایج نشان می دهند به ازای تغییر فرکانس، ضریب عبور در این ساختارها نسبت به حالت معمول تغییرات قابل توجهی دارند و رفتار دوپایداری نوری از خود نشان می دهند.

در سالهای اخیر خواص اپتیک چاههای کوانتومی، سیم های کوانتومی و نقاط کوانتومی بطور قابل ملاحظه ای مورد توجه قرار گرفته است. مطالعه این ساختارها حوزه های جدیدی را در فیزیک بنیادی نانوفوتونیک و شیمی باز نموده و گستره عظیم و بالقوه ای از کاربردها را برای وسایل اپتوالکترونیک از جمله لیزرهای نیم رسانا، ترانزیستورهای تک الکترونی، حافظه های اپتیکی و آشکارسازهای فوتونی مادون قرمز را پیشنهاد می¬کند. در این پایان نامه به بررسی خواص اپتیکی چاههای کوانتومی با توجه به اثر دما پرداخته می¬شود. با توجه به اینکه حل دقیق معادله تحول زمانی ماتریس چگالی برای اکثر سیستم های فیزیکی نا ممکن می¬باشد، لذا با استفاده از روش اختلال تصحیح مرتبه اول، دوم و سوم ماتریس چگالی را به دست آورده و سپس به کمک آن پذیرفتاری الکتریکی خطی و غیرخطی مرتبه دوم و سوم را تعیین می کنیم. سپس با حل معادله شرودینگر برای چاههای کوانتومی از نوع با آرایش متفاوت با ساختار نیم رسانا ویژه توابع و ویژه مقادیر انرژی را به دست می¬آوریم و در نهایت تغییرات ضریب جذب و ضریب شکست را بصورت تابعی از انرژی فوتون فرودی محاسبه کرده، و اثراتی مانند دما، شدت نور فرودی و طول چاه را بر روی این خواص مورد بررسی قرار می¬دهیم.

پرتوهای منتشر شده از لیزر با قرار دادن آشکارساز در مقابل مسیر مستقیم پرتو و در خارج از مسیر اصلی پرتوی لیزر آشکارساز می شوند. به دلیل پراکندگی پرتوهای لیزر توسط دهانه ی خروجی لیزر و ذرات معلق در محیط امکان آشکارسازی پرتو در خارج از محور پرتو لیزر وجود دارد. سهم نسبی این منابع در آشکارسازی خارج از محور به عوامل متعددی مانند ویژگی لیزر و آشکارساز، شرایط هواشناسی، فاصله خارج از محور لیزر و چگالی ذرات محیط بستگی دارد. در این تحقیق به دلیل اهمیت اثر ذرات معلق بر شدت تابش خارج از محور، با استفاده از نظریه پراکندگی مای برای ذرات کروی و مدل ارائه شده توسط روی و رید اثر تابش مستقیم و پراکندگی از ذرات معلق را بر شدت خارج از محور مورد بررسی قرار داده ایم. میزان شدت خارج از محور پرتو لیزر را برای چهار توزیع از چهار نوع ذره معلقِ خشک در فاصله های خارج از محور و زاویه های پراکندگی متفاوت شبیه سازی کرده و مورد بحث قرار داده ایم. ما اثر توزیع و نوع ذرات بر شدت تابش خارج از محور را محاسبه و توسط نمودارها نشان داده ایم. ذرات با مقادیر توزیع اندازه ی بزرگتر و با قسمت حقیقیِ ضریب شکست بزرگتر میزان شدت خارج از محور بیشتری را ایجاد می کنند. با افزایش زاویه ی پراکندگی تا °90 و فاصله ی لیزر تا آشکارساز در راستای محور لیزر شدت کاهش می یابد.

نیمرساناهای نانوساختار در صنایع اپتیک و لیزر به خاطر کاربردهای متنوع شان نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند. با توجه به اینکه سلنید سرب نیمرسانایی است که در محدوده ای جذب دارد که در کاربردهای مخابراتی مهم می باشد، از این رو بررسی خواص اپتیکی و هم چنین ساخت نانوساختارهای سلنید سرب بسیار حائز اهمیت است. در این پایان نامه نانوساختارهای سلنید سرب را بر روی زیر لایه سیلیکن با استفاده از روش الکتروانباشت شیمیایی که روشی مطمئن و ارزان است، سنتز کرده ایم. همچنین خواص اپتیکی از جمله ضریب جذب و تغییرات ضریب شکست را در چاه پتانسیل سلنید سرب تحت فشارهای مختلف و میزان آلایش های مختلف شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد ضریب شکست برای یک فرکانس خاص دچار تغییرات شدید می شود و ضریب جذب هم در این فرکانس مشخص به شدت افزایش می یابد. جذب این ماده در محدوده فرکانس های مادون قرمز می باشد. مشاهده می شود که با افزایش فشار اثرات غیر خطی در ضریب جذب به طور محسوسی افزایش می یابد. از این اثر می توان در کنترل اثرات غیر خطی در دستگاه ها استفاده کرد. در این پژوهش هم چنین تغییرات ضریب جذب در چاه پتانسیل کاتوره ای سلنید سرب بررسی شده است.

پرتو های دکارتی به عنوان یک حل عمومی و جدید معادله موج معرفی می شود. دامنه مختلط پرتوهای دکارتی با استفاده از توابع استوانه سهموی یا توابع فوق هندسی همشار توصیف می شود. این پرتو ها به وسیله ی سه پارامتر مختلط مشخص می شوند. از آن جا که پرتو های دکارتی با انتخاب پارامترهای مناسب تبدیل به پرتوهای شناخته شده دیگر از قبیل پرتوهای هرمیت-گاوس استاندارد و تعمیم یافته، کسینوس گاوس یا کسینوس هایپرپولیک گاوس، پرتوهای لورنتس و ... می گردند، انتشار این پرتو ها یک بررسی عام در انتشار پرتوهای مورد نظر خواهد بود. انتشار پرتوها در محیط های مختلف را یا با حل مستقیم معادله موج یا با استفاده از ماتریس abcd می توان بررسی کرد که در این پژوهش با استفاده از ماتریس انتقال مناسب برای هر یک از محیط های اپتیکی غیر خطی غیر موضعی قوی، محیط غیر کر و محیط گرمایی، پرتوهای دکارتی را در محیط انتشار می دهیم و به بررسی ویژگی های انتشار این پرتوها می پردازیم. نتایج نشان می دهد که ویژگی های انتشار پرتوهای دکارتی از قبیل پهنا و شعاع انحنای پرتو به توان ورودی و ویژگی های محیط بستگی دارد، به طوری که با افزایش توان ورودی، دوره تحول آن ها کاهش می یابد.

فرآیند هیدروژن زدایی کاتالیستی پروپان واکنشی تعادلی و بسیار گرماگیر ( h=+120 kj/mol? ) است که در محدوده دمایی c °600 تا c° 630 و فشار اتمسفری، در یک راکتور لوله ای و در مجاورت کاتالیست پایه پلاتین انجام گرفت. این واکنش در چنین شرایطی با شکست حرارتی و واکنشهای کک ساز توام می شود که شکست حرارتی بازده تولید پروپیلن را کاهش میدهد و تشکیل کک ، کاتالیست را بی اثر می کند . دراین پژوهش، سینتیک غیرفعال شدن کاتالیست پلاتین دار در فرآیند هیدروژن زدایی کاتالیستی پروپان بررسی شد و یک مدل سینتیکی برای آن بدست آمد. این مدل سینتیکی متشکل از هیدروژن زدایی پروپان،کراکینگ حرارتی و بی اثرسازی کاتالیست ، با پیروی از روش لانگمویر هینشلوود ایجاد شده است که مبتنی بر مکانیزم واکنشهایی است که علت هیدروژن زدایی را مرحله ای ذکر می کند و نتایج حاصله از حل مدل ایجاد شده توسط نرم افزار comsol multiphysics (v.4.2) ارائه گردیده است. مشاهده شد که تبدیل پروپان بطور قابل توجهی با دما تغییر میکند ، با زمان کاهش می یابد و در دماهای بالاتر بعلت بی اثرسازی کاتالیست این اتفاق با سرعت بیشتری روی می دهد. تبدیل پروپان با افزایش غلظت پروپیلن کاهش می یابد و بطور اندکی تحت تاثیر غلظت هیدروژن قرار می گیرد و این نشان دهنده جذب سطحی قوی پروپیلن است که اکثر سطح ها را اشغال میکند.طبق ارزش msc ، معادله m1 بعنوان بهترین مدل نمایان شده و معادله m2 کمترین ارزش ssr را دارد که بهترین مدل برای جفت شدن با آزمایشات است ولی درنهایت معادله m2-1 بدلیل معتبر بودن مکانیزم واکنش یاد شده و ساده بودن معادلات سرعت و تطابق قابل قبول با پیش گویی ها، بهترین مدل سینتیکی برای هیدروژن زدایی کاتالیستی پروپان درنظر گرفته شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه هدف بررسی پاسخ عبور فیلترهای میکرو کاواک موجبری شکاف باند فوتونی است. این فیلتر ها با حذف یک یا چند حفره از حفره هایی که بر روی یک تیغه موجبر نیمه هادی به صورت مرتب با فاصله های یکسان از هم ایجاد شده اند (تشکیل یک بلور فوتونی یک بعدی را داده اند)، ساخته می شوند. در ابتدای مطالب این پایان نامه بلور های فوتونی و ویزگی های نوری انها مورد بررسی قرار گرفته و سپس فیلتر های مورد نظر که خود نوع خاصی از این بلور ها هستند مورد مطالعه قرار می گیرد. مهم ترین بررسی در یک فیلتر پاسخ عبور فیلتر است. برای تحلیل و بدست اوردن پاسخ فیلتری این فیلتر ها، روش عددی به دلیل دارا بودن ویژگی های مطلوب برای کاربرد در تحلیل ساختار های ارائه شده در این پروژه انتخاب fdtd شده و به تفصیل به صورت الگوریتم وار مطرح شده و معادلات عددی مربوط به آن به دست می آید. سپس مسائل مربوط به مرزهای جاذب و پایداری الگوریتم مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت ساختارهای مختلف فیلترهای میکرو کاواک موجبری شکاف باند فوتونی مورد بررسی قرار گرفته و به دو بعدی این ساختارها را به صورت عددی تحلیل می کنیم، fdtd کمک روش عددی از مقایسه نتایج به دست آمده مشاهده می شود که می توان ویژگی های فیلترهای میکروکاواک موجبری شکاف باند فوتونی را با تغییر ابعاد به خوبی بهبود بخشید . از جمله تغییرات مهمی که می توان در ساختار این فیلترها به وجود آورد، تغییرات تدریجی ابعاد این فیلترهاست. در این پروژه با ایجاد تغییرات تدریجی در شعاع حفره های مجاور به پاسخ فیلتری مناسب تر و دارای پهنای باند وسیع تر و نوک عبور صاف تری دست می یابیم .همچنین با افزایش شعاع حفره ها پهنای باند فیلتر افزایش می یابد.فیلتر های میکرو کاواک موجبری با چنین پاسخی برای کاربرد در سیستمهای wdm بسیار مطلوب می باشد.