امروزه، ساختارهای کوانتومی نظیر نقاط کوانتومی، سیم¬های کوانتومی و چاه¬های کوانتومی به طور محسوسی ادوات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی را متحول کرده است. آشکارساز های نوری نظیر فرابنفش و مادون قرمز، سلول¬های خورشیدی، لیزر و تقویت کننده¬های نوری از جمله این ادوات هستند که انتقال بار یا خواص نوری آنها، توسط این نانو ساختارها بهبود یافته است. در این پایان¬نامه، هدف اساسی، محاسبه جریان تاریک یک سیستم دو بعدی از نقاط کوانتومی است. برای این منظور، ابتدا تابع عبور سیستم محاسبه و سپس از رابطه لاندوار- بوتیکر برای بدست آوردن جریان استفاده شده است. برای محاسبه تابع عبور از دو روش استفاده شده است . در روش اول، برای بدست آوردن ماتریس عبور، ابتدا با استفاده از روش تفاضل محدود، معادله شرودینگر گسسته¬سازی شده است. سپس با استفاده از روش ماتریس عبور، بین توابع موج ورودی و خروجی سیستم ارتباط برقرار شده است. در نهایت، با استفاده از یک نگاشت خطی روی توابع موج، ماتریس عبور سیستم محاسبه شده است. در روش دوم، ابتدا معادلات شرودینگر و پواسون به روش خودسازگار حل می¬شوند و سپس با استفاده از مفهوم انرژی خودی اتصالات، همیلتونین موثر سیستم محاسبه می¬شود و سپس توابع موج سیستم و در نتیجه ماتریس عبور سیستم بدست می¬آید. در نهایت نشان داده شده است که دو روش با تقریب نسبتاً خوبی با یکدیگر همخوانی دارند.

سولیتون های کاواک نقش مهمی را به عنوان بیت های اطلاعاتی در پردازش تمام نوری اطلاعات ایفا می کنند. قابلیت های ویژه ی سولیتون های کاواک آن ها را برای استفاده در طراحی گیت های تمام نوری مناسب ساخته است. در این پایان نامه، نوع جدیدی از سولیتون های کاواک با عنوان سولیتون های کاواک تحریک پذیر در لیزر سولیتون کاواک کلیدزنی شده است و سپس با انتخاب مقادیر مناسب از پارامترهای سیستم، رفتار این نوع سولیتون با سولیتون کاواک پایدار و تپنده مقایسه شده است. پس با در نظرگیری خواص سولیتون های کاواک تحریک پذیر، امکان طراحی گیت تمام نوری مبتنی بر سولیتون های کاواک تحریک پذیر بررسی شده است.

در این پایان نامه روشهای مختلف تولید امواج تراهرتز بر مبنای روش تولید اختلاف فرکانسی(dfg )بررسی شده است. روشهای عملی و تئوری برای تولید امواج تراهرتز بررسی شده است و همچنین نقاط ضعف و قوت این روش نسبت به روشهای دیگر ،آورده شده است. با توجه به اهمیت مولدهای امواج تراهرتز در زمینه های مختلف علمی، روشهای مختلفی برای تولید آنها وجود دارد. یکی از روشهای پرکاربرد ،روش تولید اختلاف فرکانسی(dfg) است که در این روش با اعمال دو موج از گستره مادون قرمز به یک کریستال غیر خطی ،موج خروجی را در گستره فرکانسی تراهرتز خواهیم داشت. در استفاده از این روش ساختارهای مختلفی بررسی و استفاده شده است در این پایان نامه از موجبرهای نوری استفاده شده است که این روش مزایای زیادی نسبت به دیگر روشها دارد. از جمله این نقاط قوت بازده بالای توان می باشد. به طوریکه ساختارهای پیشنهاد شده توان نسبتا بالایی نسبت به روشهای دیگر دارند. همچنین یکی دیگر از نقاط قوت این نوع از مولدها ایجاد شرایط همفازی(pm) است که ایجاد می کنند. با توجه به اینکه روشهای مختلفی برای رسیدن به شرایط همفازی وجود دارد ولی با توجه به کریستال هایی که در این پایان نامه استفاده شده است، بهترین شرایط همفازی در روش موجبری است. به عبارت دیگر در این روش امواج تراهرتز همپوشانی بیشتری با امواج ورودی دارند. یکی دیگر از پاراهترهایی که باید در تولید امواج تراهرتز به آن پرداخته شود، انتخاب مواد مناسب برای این منظور می باشد.در این راستا سعی شده پارامترهای مختلفی که در تولید امواج تراهرتز دخیل می باشند در نظر گرفته شود.از مهم ترین این پارامترها می توان به ضریب سوسپتیبیلتی غیر خطی مرتبه- دوم اشاره کرد که نقش بسزایی در تولید امواج تراهرتز بر مبنای این روش را دارد.