حالت های همدوس برای تابش الکترومغناطیسی کوانتیده حالت هایی هستند که، بیش از هر حالت دیگر میدان، رفتاری شبه کلاسیک دارند. با توجه به پیشرفت تکنیک های تولید حالت های مختلف کوانتمی برای میدان، معرفی سنجه های غیر کلاسیکی اهمیت ویژه پیدا کرده است. در پایان نامه حاضر ضمن آشنایی با مفاهیم پایه موضوع بر دو نوع سنجه غیر کلاسیکی مرتبط با نمایش فضای فاز تاکید شده است. نوع اول سنجه متکی بر مساحتی از فضای فاز است که تابع ویگنر بر آن منفی است. نوع دوم مرتبط با آثار تداخلی در تابع ویگنر است ( وقتی حالت را به عنوان ترکیب خطی حالت های همدوس در نظر می گیریم ). این سنجه ها در مورد گروه هایی از حالت های کوانتمی محاسبه شده اند. بخصوص حالت هایی دوجمله ای مورد توجه قرار گرفته اند زیرا آنها بطور پیوسته فاصله بین غیر کلاسیک ترین حالت های کوانتمی و کلاسیک ترین آنها را پوشش می دهند. در انتها نیز روشی برای محاسبه سنجه نوع دوم برای حالت هایی مانند شمارگان فوتونی یا حالت چلانده خلا پیشنهاد شده است.

بعد از محدود شدن ترانزیستورهای سیلیکونی، بعلت بازدهی کم و پتانسیل پایین، پیداکردن جایگزینی مناسب برای آنها، که علاوه بر بازدهی بالاتر، قابلیت مجتمع سازی و عدم نیاز به تجهیزات خنک کننده داشته باشد اهمیّت فوق العاده ای پیدا کرد. لذا با در نظر گرفتن این شرایط، گالیوم نیترید به عنوان جایگزین آن معرفی گردید که یک نیمه رسانای ترکیبی iii-v و با گاف نواری مستقیم و نسبتاً بزرگ (با انرژی 3.5 الکترون ولت) می باشد. گالیوم نیترید در ترانزیستورهای سوئیچینگ آلومینیوم گالیوم نیترید/گالیوم نیترید، لیزرها، آشکارسازهای نوری، طراحی وایمکس، چشمه های مولد امواج میکرو موج، دیودهای لیزری و ... برای پوشش دامنه فرکانسی پهن از باند s تا ku (از فرکانس 3 تا 18 گیگاهرتز) بکار می رود. در این پایان نامه ابتدا در فصل اول به تعریف ترانزیستورها و موارد کاربرد آن و سپس به تحلیل سوئیچینگ، مزایا، معایب و انواع آن پرداخته و در ادامه پارامترها و کاربردهای نیمه رسانای گالیوم نیترید را مورد مطالعه قرار می دهیم. در فصل دوم نمودارهای لومینسانس و توزیع میدان الکتریکی در ترانزیستورهای آلومینیوم گالیوم نیترید/گالیوم نیترید را آنالیز کرده و در ادامه ی همین فصل به روش های بهبود عملکرد ترانزیستور مذکور می پردازیم که روش اول آن، افزایش چگالی الکترون در کانال با استفاده از افزایش چگالی ناخالصی، افزایش ضخامت لایه آلومینیوم گالیوم نیترید و افزایش درصد آلومینیوم است و روش دوم آن، افزایش ولتاژ شکست با بکارگیری لایه بافر آلومینیوم نیترید و بکارگیری آلومینیوم گالیوم نیترید با درصد آلومینیوم متفاوت در کانال به جای گالیوم نیترید می باشد. در فصل سوم کاربردهای ترانزیستور آلومینیوم گالیوم نیترید/گالیوم نیترید و مقایسه آن با ترانزیستور های مشابه و کاربردهای ترانزیستور یاد شده در ارتباطات وایمکس و سوئیچینگ را بررسی می کنیم. در فصل چهارم، پارامترهای ترانزیستور آلومینیوم گالیوم نیترید/گالیوم نیترید را شبیه سازی کرده و نتایج شبیه سازی را با انداز گیری آزمایشگاهی مقایسه می کنیم.

با توجه به اهمیت مواد ایندیوم گالیوم نیترید و خصوصا کاربرد وسیع آنها در ساختارهای نورتاب، در این تحقیق، به مطالعه مواد ایندیوم گالیوم نیترید و بررسی ساختارهای نورتاب ( لیزر دیودها و دیودهای نورتاب ) با پایه ایندیوم گالیوم نیترید پرداخته ایم. به این منظور، سعی شده ابتدا شناخت و اطلاعاتی مفید از ماده، فرایندهای رشد و خواص آن فراهم آوریم و در ادامه با هدف شناخت، ساخت و افزایش کارایی، دیودهای نورتاب و لیزردیودهای با پایه ی ایندیوم گالیوم نیترید را بررسی کرده و اثر برخی پارامترهای موثر بر کارایی این ساختارهای نورتاب مطالعه شده است. در جریان کار از نتایج و گزارشهای تئوری و تجربی استفاده کرده ایم. در این کار، ابتدا به پیشینه تاریخی مواد ایندیوم گالیوم نیترید و دستگاه های نورتاب ساخته شده از آنها پرداخته ایم، و در قسمت های بعدی برخی اصول فیزیکی مرتبط و مورد نیاز برای درک مفاهیم پیش رو را به طور مختصر عنوان کرده ایم. در ادامه پس از بحث در مورد مشخصه های نیتریدهای 3-5 و رشد آنها، به رشد ایندیوم گالیوم نیترید به روش mocvd پرداختیم و پس از آن توانستیم اثر عواملی چون دما، سرعت، فشار و کسر مولی ایندیوم بر فرایند رشد ماده را تحلیل و جمع بندی کنیم. پس از این، خواص اپتیکی مواد ایندیوم گالیوم نیترید و چگونگی تأثیر دما، سرعت رشد، کسر مولی ایندیوم در چاه کوانتومی، پهنای چاه و سد کوانتومی را بر خواص اپتیکی تحلیل کردیم و به نتایجی برای بهبود خواص اپتیکی رسیدیم. خواص ساختاری، خواص الکتریکی و برخی پارامترهای تأثیر گذار بر آنها نیز در ادامه مورد ارزیابی قرارگرفت. پس از این به ساختارهای نورتاب با پایه ی ایندیوم گالیوم نیترید پرداختیم. لذا پس از بیان کلی ساختار، مکانیسم و سیر تکاملی دیودهای نورتاب، رشد و تشکیل led با ساختار چاه کوانتومی چندگانه ایندیوم گالیوم نیترید را به طور خاص دنبال کردیم. همچنین مشخصه های این نوع دیودها و اثرات سهم ایندیوم، دمای محیط، جریان، پهنای چاه کوانتومی و دررفتگی ها بر آنها را تحلیل و ارزیابی کردیم. بعد از leds به لیزر دیودها پرداختیم و پس از شناخت ساختار آنها، با استفاده از گزارشهای تئوری و تجربی به منظور یافتن ایده و نتایجی در جهت بهبود کارایی این ساختارها، ابتدا تأثیرات اثر اشتارک محدود کوانتومی و پهنا های چاه کوانتومی بر لیزر دیود بنفش را مطالعه کرده و سپس بهبود در اثر پیزوالکتریک لیزر بنفش را با استفاده از چاه های کوانتومی پله ای شکل بررسی کردیم و در نهایت بر اساس یک مدل تئوری تأثیر پهنای چاه وابسته به z روی شیفت قرمز ناشی از اثر اشتارک محدود کوانتومی را تحلیل کرده و همچنین دو مورد جرم موثر ثابت و جرم موثر وابسته به پهنای چاه را در ساختارهای چاه کوانتومی فشرده بررسی کردیم.

مطالعه و بحث در مورد انواع لیزر در چند دهه اخیر، یکی از شاخه های مهم در کاربرد علم فیزیک بوده است. در این پایان نامه به بررسی لیزرهای فیبری بریلوئن آغشته به اربیوم پرداخته شدهداست. فرآیند فیزیکی پراکندگی بریلوئن به وسیله برهمکنش غیر خطی بین نور و محیط پراکنده ایجاد می شود که ریشه در پدیده ای به نام کشیدگی الکتریکی دارد.پراکندگی بریلوئن به عنوان یک پدیده اپتیک غیر خطی ، کاربردهای زیادی به شکل تقویت کننده لیزر، حسگر و ... در صنعت مخابرات یا پزشکی دارد. در فصلهای ابتدایی به معرفی اصول پراکندگی بریلوئن و همچنین کاربرد آن در تولید لیزرهای فیبری و آغشته کردن فیبر به عنصر خاکی اربیوم به عنوان تولید کننده، می پردازیم. در فصلهای چهارم به حل معادلات با در نظر گرفتن فرضیات لازم پرداخته ایم که نتایج آن در شکلهای مربوطه آورده شه است. فرض اول اینکه با استفاده از ماده as2se2 (ماده با بهره بریلوئن بالا) طول فیبر را کم در نظر گرفته ایم و اثر پمپ را به صورت عرضی وارده کرده ایم. فرض دوم اینکه تغییرات توان پمپ و سیگنال را در راستای طولی در نظر نگرفته ایم و در نهایت هم از اثر گسیل خود به خودی صرف نظر شده است.