دیودهای نور گسیل آلی دارای مزایای عمده ای از قبیل تباین بالا، پاسخ زمانی کوتاه تر، نسبت به نمایشگرهای متداول می باشند. یک دیود نور گسیل آلی شامل لایه هایی از مواد آلی می باشد که بین دو الکترود قرار گرفته اند و زمانیکه جریان الکتریکی از آن عبور می کند، نور گسیل می شود. با اعمال ولتاژ به سیستم، الکترون ها و حفره ها به ترتیب از کاتد و آند به داخل سیستم تزریق می شوند و تحت تاثیر میدان الکتریکی اعمالی حرکت می کنند. حاملین بار توسط اندرکنش کولنی بازترکیب شده و تشکیل اکسایتون می دهند و با واپاشی آن، نور از سیستم گسیل می شود. دیودهای نورگسیل آلی به دو دسته تقسیم می شوند: دیودهای نور گسیل با مولکول های آلی کوچک و دیودهای نور گسیل پلیمری که تفاوت عمده آن ها در روش ساخت است. دیودهای نور گسیل با مولکول های آلی کوچک به روش لایه نشانی تحت خلا و دیودهای نور گسیل پلیمری به روش لایه نشانی محلول ساخته می شوند که آسان تر و ارزان تر است. اخیرا، طیف های الکترولومینسانس پهن که به سمت ناحیه با طول موج های بلندتر جابه جا می شوند و نور سفید در برخی مواد آلی مشاهده شده است. این امر به دلیل گسیل از حالت های الکترومر و الکتروپلکس می باشد که نتیجه بازترکیب تابشی الکترون ها و حفره های دو مولکول مجاور می باشد. در این پایان نامه، تاثیر درصدهای وزنی مواد تشکیل دهنده نمونه ها و تاثیر وزن مولکولی پلیمر میزبان ( پلی وینیل کربازول ) و همچنین اثر پلیمرهای میزبان متفاوت از قبیل پلی متیل متاکریلات و پلی اتیل متاکریلات و پلی هیدروکسی پروپیل متاکریلات بر عملکرد دیود نورگسیل پلیمری تک لایه مورد بررسی قرار گرفته است که اکسید ایندیوم قلع به عنوان آند و بیفنیل- بوتیل فنیل اکسادیازول به عنوان مولکول انتقال دهنده الکترون و تترا بوتیل آمونیوم هگزافلوروفسفات به عنوان نمک آلی یونی و آلومینیوم به عنوان کاتد به کار رفته اند. ولتاژ آستانه برای هر کدام از دیودها اندازه گیری شد. استفاده از نمک آلی در این قبیل سیستم ها با کاهش پهنای سد تونل زنی، موجب کاهش ولتاژ آستانه می گردد. طیف های جذبی و فوتولومینسانس و الکترولومینسانس اندازه گیری و به طور مجزا ثبت شد که طیف های فوتولومینسانس در ناحیه آبی از طیف مرئی و طیف های الکترولومینسانس با جابه جایی به سمت طول موج های بلندتر، در ناحیه نیلی قرار گرفتند. جابه جایی بین بیشینه های این دو طیف و پهنای طیف های گسیلی برای هر سیستم مورد بررسی قرار گرفت. در برخی نمونه ها، طیف های الکترولومینسانس پهن و نور سفید ضعیف از سیستم حاصل شد. مشاهده گردید که درصدهای وزنی مواد تشکیل دهنده نمونه ها و همچنین نوع پلیمر میزبان و وزن مولکولی آن، بر عملکرد سیستم تاثیر می گذارد.

بلورهای مایع به دلیل دوشکستی و امکان باز جهت گیری محور دو شکستی بوسیله ی میدان های خارجی نسبتاً ضعیف، در اپتوالکترونیک به شدت مورد توجه هستند. این باز جهت گیری میتواند به وسیله ی میدان های مغناطیسی و الکتریکی و یا بوسیله ی میدان الکتریکی ناشی از امواج نوری القاء شود[1]. در کلیدهای نوری بوسیله سلول بلور مایع نماتیک، این بازجهت گیری بوسیله میدان الکتریکی dc و میدان الکتریکی ناشی از امواج نوری القاء می شود. امروزه کلید های نوری بر پایه بلور مایع نماتیک کاربرد های زیادی درنمایشگر های بلور مایع، مدولاتورهای نوری فضایی آدرس دهی نوری و وسایل محدود کننده نوری پیدا کرده اند. اغلب این کلیدها دارای آرایش پیچشی بوده و دارای مزیت هایی از جمله ولتاژ کار پایین ، نسبت تباین بالا و عبور تقریبا بی رنگ می باشد[2]. کلیدهای نوری با استفاده از سلول بلور مایع پیچشی بر اساس عبور نور از سلول بلور مایع که بین دو قطبش گر عمود بر هم قرار گرفته است کار می کنند . در سلول پیچشی قطبش نور عبوری همراه با بردار راهنمای سلول می پیچد. می توان بازجهت گیری مولکول بلور مایع را از طریق اعمال ولتاژ خارجی کنترل کرد و از این طریق روی قطبش نور عبوری اثر گذاشت. در صورتی که انر‍‍‍ژی میدان الکتریکی اعمال شده در سلول بلور مایع از انرژی کشسانی مولکول های بلور مایع بیشتر باشد، گذار فردریکز اتفاق خواهد افتاد[3]. در این وضعیت، به غیر از مولکول های چسبیده به دیواره سلول بقیه مولکول ها طوری باز جهت گیری خواهند کرد که راستای ممان دوقطبی الکتریکی آنها در جهت میدان خارجی قرار گیرد. باز جهت گیری ممان دو قطبی مولکول ها باعث تغییر بیضی گون ضریب شکست خواهد شد که منجر به تغییر فاز و قطبش نور عبوری می-شود. آنالیزور تغییرات قطبش را به تغییران شدت تبدیل خواهد کرد در نتیجه با تغییر قطبش نور عبوری از سلول شدت آن نیز در عبور از آنالیزور تغییر خواهد کرد. مطالعات نشان می دهد که با استفاده از پرتو پمپاژ میتوان ولتاژ آستانه گذار فردریکز را کنترل کرد که البته این در صورتی امکان پذیر است که از یک لایه حساس به نور همچون پلی وینیل الکل(pva) بر روی دیواره داخلی سلول استفاده شود[3]. می توان فرض کرد که در نتیجه اعمال میدان الکتریکیdc به سلول، میدان سدکننده ای ناشی از جمع شدن بارهای آزاد بین سطوح مرزی، ایجاد می شود که اثر میدان الکتریکی اعمالی را کاهش داده و ولتاژ مورد نیاز برای القاء گذار فردریکز را افزایش می دهد. تابش پرتو پمپاژ به سلول باعث خنثی شدن میدان سدکننده می شود که در نتیجه منجر به انتقال ولتاژ آستانه گذار فردریکز به سمت مقادیر کمتر خواهد شد.

در این پایان نامه ، توری های تمام نگاری را یکبار در سلول بلور مایع آلائیده با رنگینه و بار دیگر در سلول بلور مایع آلائیده با رنگینه و نانولوله کربنی تشکیل دادیم . از بلور مایع e7 به دلیل ناهمسانگردی و خواص دو شکستی بالا استفاده کردیم . افزودن مقدار کمی رنگینه آزو باعث افزایش چشمگیر خواص اپتیکی غیر خطی سلول بلور مایع می شود . در این پروژه ، از رنگینه dr1 برای آلایش بلور مایع استفاده نمودیم . برای مطالعه اثر افزودن نانولوله کربنی در تغییر کارایی پراش و سایر مشخصات سلول ، از نانولوله های کربنی با قطر 1-2nm و طول 600-1000nm استفاده کردیم . تمام آزمایشهای انجام گرفته را برای دو سلول بلور مایع آلائیده با رنگینه و سلول بلور مایع آلائیده با رنگینه و نانولوله کربنی تکرار کرده و نتایج بدست آمده را با هم مقایسه نمودیم . ابتدا با بدست آوردن طیف جذبی قطبشی در دو سلول پارامتر نظم آنها را بدست آوردیم و با هم مقایسه کردیم . سپس برای ثبت توری از لیزر دیودی سبز رنگ با طول موج 532nm به عنوان نور نویسنده استفاده کردیم . توری را با همپوشانی دو پرتو همدوس این لیزر بر سطح سلولها تشکیل دادیم . سپس برای مطالعه توری تشکیل یافته از لیزر کاوشگر he-ne ، 5 mw استفاده نمودیم . ماده در این طول موج جذب بسیار کمی دارد و در نتیجه استفاده از این لیزر تغییری در توری ایجاد نمی کند . کارایی پراش مرتبه اول را با اندازه گیری نور کاوشگر پراش یافته مرتبه اول(i_(±1)) ، و نور فرودی (i_in) ، توسط فوتودیود به صورت ?=(i_(±1)/i_in )×100% برای دو سلول بدست آورده و با هم مقایسه کردیم . اثر تغییر پارامترهای مختلف نظیر تغییر قطبش پرتوهای نویسنده و کاوشگر و تغییر زاویه بین دو پرتو نویسنده را در دو سلول مطالعه و با هم مقایسه نمودیم . سپس در انتها رفتار دینامیکی تشکیل و از بین رفتن توری را در مورد هر دو سلول مورد مطالعه قرار دادیم و نتایج بدست آمده در دو سلول را با یکدیگر مقایسه نمودیم .

در این پرژه به بررسی قابلیت ذخیره سازی دائمی اطلاعات نوری در محیط بلور مایع آلائیده با رنگینه پرداخته می-شود. این بررسی شامل مطالعه آثار دخیل در بهینه سازی کیفیت و پایداری اطلاعات ثبت شده است. بدین منظور از سلول های با آرایش سطوح موازی و بلور مایع های آلائیده با رنگینه متیل رد (1%) استفاده شده است. نتایج تجربی بدست آمده با نتایج حاصل از کار های مشابه مقایسه شدند و با بحث روی نتایج، ساخت حافظه دائمی با شرایط ذخیره سازی بهنه، مورد بررسی قرار می گیرد.

در این پروژه به بررسی قابلیت ذخیره سازی دائمی اطلاعات نوری در محیط بلور مایع آلائیده با رنگینه پرداخته می-شود. این بررسی شامل مطالعه آثار دخیل در بهینه سازی کیفیت و پایداری اطلاعات ثبت شده است. بدین منظور از سلول های با آرایش سطوح موازی و بلور مایع های آلائیده با رنگینه متیل رد (1%) استفاده شده است. نتایج تجربی بدست آمده با نتایج حاصل از کار های مشابه مقایسه شدند و با بحث روی نتایج، ساخت حافظه دائمی با شرایط ذخیره سازی بهینه، مورد بررسی قرار می گیرد.

در این کار تجربی طیف های جذبی رنگینه های رودامین 6g و رودامین b در محیط های آبی و پلیمری در طی زمان های مختلف نفوذ رنگینه ثبت شده است. لازم به ذکر است این عمل برای سه غلظت از رنگینه ها و برای پلیمرهایی با درصدهی متفاوتی از مواد تشکیل دهنده ( تفاوت در پیوندهای عرضی پلیمر ) تکرار شده است. تجزیه و تحلیل داده های طیف سنجی نشان می دهد که استفاده از محیط پلیمری هایدروژل در کاهش تجمع مولکولی رنگینه های رودامین نقش قابل ملاحظه های دارد.

مطالعات فراوانی بر روی مواد پلیمری حاوی رنگینه های آزو برای ساخت توری های تمام نگاری جهت بکارگیری در زمینه های ذخیره سازی اطلاعات، کوپل کردن نور به موجبرها و الکترونیک نوری غیرخطی صورت گرفته است. در این زمینه توری های ضریب شکست دوبعدی و سه بعدی را می توان ایجاد نمود و خواص پلیمری را بگونه ای سازماندهی نمود تا توری های خودسامان ده ایجاد شده آثار دلخواهی را از خود بروز دهند. در تمامی موارد این توری ها از طریق طرح تداخلی حاصل از لیزر با طول موجی که توسط ماده مورد نظر جذب می شود، ایجاد میگردد. مطالعات نشان داده اند که همدوسی نور نویسنده نقش اساسی در ایجاد توری های برجسته سطحی خود سامان ده دارند. نور همدوس لیزر میتواند یک توری برجسته سطحی خودسامان ده با پریود و دامنه تقریباً یکنواخت در ناحیه تحت تابش ایجاد کند در حالیکه نور ناهمدوس قادر به ایجاد الگو بر روی سطح فیلم پلیمر آزو نیست. کارهای انجام یافته اخیر نشان داده اند که یک نور ناهمدوس زمینه میتواند آهنگ رشد توریهای تحت تابش همزمان با یک نور همدوس را افزایش دهد که مارا قادر میسازد با توانهای کم نور همدوس بتوانیم توری خودسامان ده ایجاد کنیم. در این کار تجربی با تغییر درجه همدوسی نور لیزر نویسنده، تغییرات توری های ایجاد شده مورد مطالعه قرار گرفت. برای تغییر درجه همدوسی، نور لیزر نویسنده از میان یک صفحه شیشه ای مات چرخان عبور میکند. درجه همدوسی این نور به عنوان تابعی از اندازه طرح اسپکل ایجاد شده می باشد.

محیط های بلور مایع آلائیده با رنگینه به عنوان سیستم میزبان میهمان دارای خواص نوری بسیار جالبی هستند که پیش از این موارد متعددی از آنها مطالعه و گزارش شده اند. در این کار تجربی خواص نوری محیط بلور مایع آلائیده با رنگینه آنتراکینونی به عنوان یک سیستم میزبان میهمان بواسطه مطالعه سازوکار تشکیل توری ضریب شکست در نمونه مورد بررسی قرار گرفت. حضور رنگینه ها ما را قادر می سازد تا به وسیله لیزر های کم توان بتوانیم در محیط های بلور مایع آلائیده با رنگینه توری ضریب شکست ثبت کنیم. خواص جذب نور توسط رنگینه های آنتراکینونی در محیط های میزبان مختلف پیش از این بررسی شده است. نتایج حاصل تاکید می کند که این رنگینه ها در شرایط خاص به باز آرایی مولکول های بلور مایع کمک کرده و منجر به ایجاد تغییر ضریب شکست می شوند. در اصل چنین خواصی را می توان به عنوان کلید پدیده های نوری نظیر قابلیت تشکیل توری نور القایی دائمی یا گذرا در نظر گرفت که در کاربردهایی مانند مدولاتورهای فضایی نوری، پردازش تصاویر و یا تشخیص الگو ها مورد استفاده قرار می گیرند. در این پروژه با استفاده از آرایش اختلاط دو موج تبهگن در نمونه های بلور مایع آلائیده با رنگینه آنتراکینونی، توری ضریب شکست ثبت گردید. این توری باعث ایجاد مدولاسیون فضایی فاز در پرتو کاوشگر و متعاقبا" پراش آن در عبور از نمونه می گردد. با مطالعه خواص این پرتوهای پراشی به بررسی نحوه تشکیل توری و اندرکنش نور با محیط پرداخته شد. باز آرایی مولکول های بلورمایع در بین نواحی تاریک و روشن طرح تداخلی ایجاد شده و به عبارتی پدیده نور شکست به عنوان عامل اصلی تشکیل توری ضریب شکست در نمونه های مورد مطالعه تشخیص داده شد. نتایج آزمایش های انجام شده در این پروژه دلایلی را فراهم می آورد که در نمونه های مورد مطالعه، چرخش مولکول های بلور مایع به دلیل گشتاور نورالقایی و رنگینه القایی (تحت شرایط این آزمایش) را مردود دانسته و حضور اثر نور شکست را تائید می کنند.

پیشرفت علم فوتونیک و اهمیت سرعت در جهان امروز، موجب اهمیت روز افزون ساخت و مطالعه کلیدهای نوری می شود. در این میان، بلورهای مایع به دلیل هزینه تولید انبوه قابل قبول، ویژگی های نوری منحصر بفرد، دارا بودن ناهمسانگردی های دی الکتریک و ضریب شکست بالا و همچنین ساخت آسان، از اهمیت خاصی برخوردارند و گزینه مناسبی برای کاربردهای الکترواپتیکی مانند کلیدزنی الکترواپتیکی هستند. در کلیدهای الکترواپتیکی بلورمایع نماتیک پیچشی، با اعمال میدان خارجی به سلول، مولکول ها دوران می کنند و از این خاصیت برای کلیدزنی نور استفاده می شود. امروزه سلول های بلورمایع نماتیک پیچشی کاربردهای فراوانی دارند. یکی از کاربردهای مهم آنها، استفاده در نمایشگرهای بلورمایعی است. از دیگر کاربردهای آنها می توان به هدایت پرتو بر پایه منشور، گیت های منطقی نوری، رمزگذاری نوری اطلاعات و مدولاتور جبهه موج فضایی اشاره کرد. این کار تجربی به بررسی کلیدهای الکترواپتیکی سلول بلورمایع نماتیک پیچشی پرداخته است که شامل مطالعه چگونگی عملکرد این نوع سلول ها، زمان کلیدزنی برای بلورمایع های مختلف و اثر عوامل مختلف بر زمان کلیدزنی می شود. به همین منظور، ابتدا با استفاده از تقریب زاویه کوچک و حل معادله اریکسون – لسلی به عنوان معادله اساسی هیدرودینامیک بلورهای مایع، زمان کلیدزنی برحسب پارامترهای ساختاری سیستم، مانند ضریب چسبندگی و ضرایب الاستیک بدست آمده است. سپس به صورت تجربی، زمان کلیدزنی برای سلول های بلورمایع نماتیک پیچشی با ضخامت یکسان و بلورهای مایع متفاوت، با تغییر ولتاژ اعمالی بدست آمده است. درضمن، تغییرات زمان کلیدزنی با تغییر فرکانس میدان اعمالی مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه تفاوت ها و شباهت های روابط زمان کلیدزنی محاسبه شده و زمان کلیدزنی تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با توجه به ویژگی های فیزیکی بلورهای مایع مورد مطالعه و همچنین زمان کلیدزنی مربوط به آنها، کاربردهایی برای آنها پیشنهاد شده است.

بلورمایع های نماتیکی تنوعی از ویژگی های اپتیکی را از خود به نمایش می گذارند که از آنها در ساخت صفحات نمایشگرهای مختلف و همچنین مدولاتورهای فازی و دیگر ابزارهای فوتونیکی که در آنها اثرات الکترواپتیکی کاربرد دارند، استفاده می گردد. معمولا سلول های بلورمایع در عبور نور از درون آنها بر روی قطبش یا فاز نور اثر گذار هستند و این اثرات می تواند به صورت الکتریکی قابل کنترل باشد. البته چنین کاربردهایی را می توان با سیستم های میکروالکترومکانیکی نیز انجام داد ولی سلول های بلورمایع نماتیکی علاوه بر مصرف انرژی کمتر در مقایسه با موارد اخیر، دارای سادگی در کنترل، عدم حضور حرکت مکانیکی و قیمت پایین تر، نیز می باشند. در این پروژه که به صورت تجربی انجام شده است، تأکید بر بررسی و کنترل فاز نور عبوری از سلول بلورمایع نماتیکی به هنگام اعمال میدان الکتریکی به نمونه بوده و شرایط مختلف تأثیر گذار بر فاز نور از سلول های مختلف نظیر ضخامت سلول، رنگینه، غلظت رنگینه، فرکانس میدان اعمالی و دوشکستی های متفاوت نمونه ها بررسی شده است. در این کار، شارش های بلورمایع وجود ندارد، از رسانندگی الکتریکی بلورمایع صرف نظر شده است، همچنین در بررسی دینامیک بازجهت گیری بردار راهنمای بلورمایع نماتیک، فرض زاویه کوچک و مدل تک ثابت برای استفاده از معادله اریکسون – لسلی درنظر گرفته شده است.

کریستالهای مایع (lc) موادی هستند که حالتی دو گانه دارند. یعنی در عین حال که جریان دارند حالت کریستالی خود را حفظ می کنند. در حقیقت حالت کریستال های مایع بیشتر شبیه به مایعات است تا جامدات. کریستال های مایع به دما بسیار حساس هستند و اندکی گرما می تواند آنها را به مایع تبدیل کند. آنها مقادیر متوسطی گرما را دریافت می کنند تا یک ماده مناسب را از حالت جامد به کریستال مایع تبدیل کنند و فقط مقدار کمتری گرما را برای تبدیل همان کریستال مایع به حالت مایع واقعی دریافت می کنند. چون مولکول های کریستال مایع میله ای شکل هستند این مواد خواص، ناهمسانگردی و پدیده های جالبی از خود بروز می دهند. در کریستال های مایع نماتیک اثرات گرمایی به دلیل وابستگی پارامتر های فیزیکیشان به دما، مانند انرژی آزاد فرانک، ضریب جذب نور، پارامتر نظم و ضریب شکست، بسیار مهم هستند [1][2]. موضوعی که در این تحقیق مورد بررسی قرار می گیرد چگونگی بازچرخش دیرکتور (بردار یکه در راستای، متوسط سمت گیری مولکول ها) در اثر فرآیند انبساط حجمی در سلول بلور مایع نماتیک، که مولکول ها به شکل هموتروپ آرایش یافته اند می باشد. انبساط حجمی در اثر نور لیزر ایجاد می شود. به این صورت که نور لیزر به شکل منبع گرمای خارجی به یکی از دیواره های سلول تا بیده می شود. در نتیجه باعث ایجاد گرادیان دمایی در طول سلول می گردد که این توزیع دمایی توسط معادله دما بیان خواهد شد [3]. گرادیان دمایی باعث ایجاد گرادیان فشار و در نهایت ایجاد جریانی از نوع پویزل در سیال شده [5], [4] و شارش ایجاد شده در سیال توسط معادله نویر استوکس بیان می شود [6]. در نهایت شارش سیال باعث بازچرخش دیرکتور می شود که میزان این بازچرخش توسط معادله گشتاوری بیان می شود[2],[1]. باید توجه داشت سطوح مرزی در مقدار بازچرخش دیرکتور موثر هستند. این که مولکول ها در نزدیکی سطوح مرزی آزادی عمل برای حرکت کردن داشته باشند یا کاملا به سطح مقید بوده و هیچ حرکتی نکنند[7]. وقتی نور لیزر به سلول تابیده می شود باعث اعمال گشتاور بر روی مولکول ها شده و مولکول ها در جهت میدان بازچرخش پیدا می کنند. ولی گشتاور ایجاد شده در اثر پدیده ترمو مکانیکی ممکن است به اندازه ای بزرگ باشد که قبل از این که مولکول ها در اثر نور لیزر بازچرخش پیدا کنند، باعث بازچرخش مولکولی شود [8]. بنابراین برای این که فقط بازچرخش در اثر پدیده ترمومکانیکی داشته باشیم باید اندازه شدت میدان اعمالی از یک مقدار بحرانی کمتر باشد. بازچرخش دیرکتور در اثر اعمال میدان خارجی اثر فردریکز نام دارد. به عبارت دیگر شدت میدان اعمالی باید به گونه ای باشد که گذار فردریکز رخ ندهد[9] . در ادامه این کار می توان بازچرخش مولکولی هم در اثر پدیده هیدرودینامیکی و هم در اثر اعمال میدان را که بعد از گذار فردریکز رخ می دهد را بررسی کرد. می توان آرایش مولکولی را در سلول از نوع پلنر یا هیبرید یا توئیست در نظر گرفت.

بلور مایع ماده ای است از جنس مواد آلی که در یک بازه دمایی معین خواص مشترکی بین فاز جامد و فاز مایع را دارد. مولکول های آن معمولا در یک راستا طویل تر می باشند که راستای محور بزرگتر توده مولکول ها را بردار یکه هادی یا دایرکتور می نامند که محور اپتیکی نیز شناخته می شود. این نوع ساختار مولکولی سبب ناهمسانگردی کمیت های فیزیکی از جمله ضریب شکست نور، ضریب رسانش گرمایی و ضریب جذب گرما می شود. ناهمسانگردی ضریب شکست (دوشکستی) باعث ایجاد شیفت فاز نور لیزر عبوری از داخل بلور مایع می شود که درتحقیقات اپتیکی بسیار مورد توجه است. عوامل همچون اعمال میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و نیروی هیدرودینامیکی خارجی باعث بازچرخش مولکول های بلور مایع شود. نیروی هیدرودینامیکی می تواند در اثر نیروی مکانیکی خارجی یا انبساط حجمی ناشی از گرم شدن ماده باشدکه ما در این پایان نامه مورد دوم را به صورت تئوری بررسی خواهیم کرد. با در نظر گرفتن بلور مایع با ضخامت صد میکرومتر که در داخل یک سلول شیشه ای افقی به صورت پلانر یا تخت قرار دارد، نور لیزر با پروفایل تخت را به صورت موازی با صفحات سلول به داخل آن تابش می دهیم تا با جذب گرما بلور مایع منبسط شده و با توجه به نیروی چسبندگی بین مولکولی و چسبندگی سطحی با دیواره ها، ماده شارش یابد که بازچرخش مولکولها را در پی خواهد داشت.

در این پایان نامه دو رهیافت تجربی و تئوری به کار گرفته شده است. در رهیافت تجربی برای بررسی سلول خورشیدی ساخته شده در آزمایشگاه، از بین منابع نوری موجود، منبع نوری مناسب برای مشخصه یابی جریان-ولتاژ انتخاب شد . از جمله تحقیقاتی که در مورد بهبود بازده و طول عمر سلول انجام شد تغییر در ساختار سلول و همچنین افزودن لایه ی شامل pedot:pss به عنوان لایه مانع الکترون می باشد. نتایج حاصل نشان می دهد که استفاده از ساختار معکوس در افزایش طول عمر سلول تاثیر بسزایی دارد به طوری که در فرایند ساخت نیز استفاده از glove box ضرورتی ندارد. pedot:pss انتقال دهنده خوبی برای حفره ها به شمار می آید به همین منظور استفاده از آن در ساختار معکوس علاوه بر تسریع در حرکت حفره ها ،مانعی برای حرکت الکترون ها نیز به حساب می آید و در پایان پس از اخذ نتایج مطلوب از کارکرد سلول، تاثیر حرارت دهی پس از ساخت و همچنین اثر اندازه مساحت ناحیه فعال در بازده مورد بررسی قرار گرفت. در رهیافت تئوری ، تاثیر ضخامت تک تک لایه های موجود در سلول خورشیدی پلیمری دو لایه بر روی کارایی سلول مورد بررسی قرار گرفت به طوری که پس از بررسی هر لایه از سلول ، ضخامت بهینه انتخاب و در بهینه سازی لایه بعدی لحاظ شده است و در پایان ضخامت بهینه برای تک تک لایه ها تعیین شده است

بلورهای نوری ساختارهای متناوبی هستندکه خواص اپتیکی گوناگونی را از خود نشان می دهند. وجود لایه های متناوب ضریب شکست، موجب حضور نوارهای ممنوعه برای فرکانس های خاص شده وفرکانس های مختلف نیز با موج های مختلف انتشار پیدا می کنند. از این رو بلورهای فوتونی قابلیت تغییر راستای انتشار نور را نیز از خود به نمایش می گذارند که با کنترل آن می توان به ضریب دست یافت. این پدیده که اخیراً مورد توجه زیادی قرارگرفته عبارت است از، شکست نور با زاویه ی منفی در رابطه ی اسنل، بهنگام تابش نور از یک محیط به محیط دیگر. شکست منفی در مواد طبیعی یافت نمی شود وموادی که دارای شکست منفی هستند باید به صورت مصنوعی ساخته شوند، به همین دلیل به آن ها متامتریال یا فراماده نیز گفته می شود. به چنین بلورهای فوتونی متامتریال اطلاق می شود. آنچه پایان نامه حاضر به آن توجه دارد توانایی کنترل و مدوله کردن ضریب شکست منفی در بلورهای فوتونی است، که این عمل به کمک وارد کردن بلورهای مایع در ساختار بلور فوتونی انجام می شود. چون بلورهای مایع همانطور که از نامشان برمی آید موادی بین جامد و مایع هستند و جهتشان با اعمال میدان الکتریکی یا حتی تغییرات دمایی،تغییر می کند. در مطالعات پیشرو با وارد کردن این مواد به محیط بلور فوتونی، ضریب شکست منفی ایجاد شده در محیط را کنترل نمود و در ادامه ساختارهای جدیدی در کنار توانایی مدوله سازی پیشنهاد گردیده و در پایان نیز کاربردهایی برای ساختارهای ارائه شده عنوان خواهد شد. همانطور که از نتایج مشاهده می شود می توان با استفاده از ساختارهای مختلف بلور نوری که در این پایان نامه از شبکه ی مربعی و مثلثی با سطح مقطع میله های مربع شکل استفاده کردیم و از روی نمودارهای هم فرکانس توانستیم به شکست منفی قابل کنترل دست پیدا کنیم.

هدف از این کارتحقیقاتی ارائه نتایج حاصل از اندازه گیری ضریب شکست تعدادی از بلورهای مایع خالص و بررسی خواص آنها در رابطه با ساختار مولکولی است . ضریب شکست هریک ازبلورهای مایع توسط دستگاه رفراکتومتری تحت طول موج 586/6 نانومتر دربازه دمایی فاز همسانگرد و فاز نماتیک اندازه گیری شد . سپس با استفاده از مدل نیمه تجربی ووکس به محاسبه پارامتر نظم و قطبش پذیری این مواد پرداخته شد . بررسی نتایج حاصله نشان میدهد که در دمای گذار از فاز همسانگرد به فاز نماتیک تغییرات ضریب شکست ناپیوسته بوده و مقدار دوشکستی حاصله برای این مواد در فاز نماتیک مثبت می باشد .به علت وجود پیوند سه گانه در ساختار مولکولی، این بلورهای مایع دارای دو شکستی بالایی می باشند.

بلور مایع های نماتیک در ساخت ابزارهای فوتونیکی به ویژه در صفحات نمایشگر تخت مورد استفاده قرار می گیرند، وجود یونهای ناخالصی بدونه توجه به سرچشمه آنها باعث بروز مشکلات فراوانی در صنایع تولید صفحات نمایشگر می شود. یونهای ناخالصی یک میدان برهم کنشی داخلی اضافی تحت اعمال میدان خارجی در سلول بلور مایع ایجاد می کنند که باعث بروز مشکلاتی از جمله کاهش در اندازه میدان در دسترس و افزایش در ولتاژ آستانه، پایین آمدن زمان کلیدزنی و غیره می شود، افزودن مقادیر کمی نانوذرات تا حد زیادی اثرات وجود یونهای ناخالصی را در بلورمایع مرتفع می کند، دارا بودن ناهمسانگردی بالای بلور مایع در صنایع نمایشگری یک شرط اساسی است، برای اندازه گیری ناهمسانگردی دی الکتریک بلور مایع لازم است که مولفه های موازی و عمودی ثابت دی الکتریک اندازه گیری شود برای این منظور باید مولکولهای بلور مایع به شیوه ای ویژه درون سلول جهت دهی شوند ( موازی و عمود بر سطح زیر لایه). اندازه گیری ثابت دی الکتریک به روش صفحه موازی( خازن مسطح) بوسیله دستگاه lcr متر انجام گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که با افزایش دما مولفه موازی ثابت دی الکتریک در فاز نماتیک کاهش پیدا می کند در حالی که مولفه عمودی آن افزایش را نشان می دهد که این باعث می شود که ناهمسانگردی دی الکتریک با افزایش دما کاهش پیدا می کند و در نهایت در دمایی بالای دمای گذار بلورمایع ناهمسانگردی به کلی محو می شود و بلور مایع همانند یک مایع معمولی رفتار می کند. با افزایش فرکانس میدان اعمالی مولفه موازی ثابت دی الکتریک به طور جزئی ( در محدوده فرکانس مورد مطالعه) کاهش پیدا می کند در حالی که مولفه عمودی آن ثابت می ماند. نانوذرات سیلیکا به خاطر داشتن شکل کروی و همچنین برهم زدن نظم جهتی بلورمایع باعث کاهش در مولفه موازی و افزایش در مولفه عمودی می شود که منجر به کاهش ناهمسانگردی دی الکتریک مخلوط بلورمایع- نانوذره می شود.

نانوآنتنهای اپتیکی ازجمله ابزارهای پلاسمونیکی هستند که در ابعاد نانو میتوانند با برانگیزش پلاسمونهای سطحی و ایجاد تقویت قابل توجه میدان الکتریکی نور فرودی بر آنها، در طیف وسیعی از کاربردها در زمینه حسگرهای زیستی، بهبود سطح مقطع جذب و بهره کوانتومی در فوتوولتائیکها، نانوتصویربرداری زیست شناسی و بهینه سازی تفکیک فضایی در میکروسکوپی نوری میدان نزدیک مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به اینکه عملکرد نانوآنتن های پلاسمونیکی متأثر از هندسه آنتن، جنس و محیطی است که در آن فعالیت میکنند. دراین پروژه با تغییر ضریب شکست محیط اطراف چند مدل مختلف از نانوآنتن ها، تأثیر محیط اطراف بر پاسخ فرکانسی آن ها مورد مطالعه قرار گرفته تا با توجه به این نکته که عملکرد نانوآنتنهای پلاسمونیکی بشدت وابسته به محیطی است که در آن فعالیت می کنند، بتوان عملکرد این نانوآنتنها را تحت کنترل درآورد.

می دانیم که پایه اساسی نمایشگرهای تمام نگاشت، رسیدن دو تصویر مختلف از یک جسم به طور جداگانه یکی به چشم راست و دیگری به چپ مشاهده کننده است. تصویر حاصل از این پدیده به عنوان برجسته بینی یاد می شود. امروزه برای تولید نمایش های برجسته بینی، استفاده از فناوری های متعدد همچون موانع موازی و آرایه های لنزی مورد توجه است. در این پروژه تحقیقاتی قصد بر این است که توسط یک عنصر اپتیکی هولوگرافی این برجسته بینی را بوجود آوریم که اساس این روش تشکیل ترکیب دو تا توری هولوگرافی توسط دو پرتوی نویسنده با قطبش های دایروی عمود بر هم در بلور مایع آلاییده با رنگینه آزو است. این نمایش برجسته بینی حاصل را می توان با استفاده از ولتاژ خارجی اعمالی بین حالات برجسته بینی سه بعدی و حالت تخت دو بعدی تغییر داد.

بدلیل کاربرد فرایندهای غیرخطی اپتیکی نظیر دو برابر سازی فرکانس یک لیزر با استفاده از تولید هارمونیک دوم و یا تولید یک لیزر کوک پذیر در ناحیه مادون قرمز با استفاده از فرایند تولید تفاضل فرکانس ها، در این پایاننامه ساختارهایی با تشدید در محدوده ی مادون قرمز در حضور دی الکتریک غیرخطی بررسی می شود. برای این منظور، ابتدا توزیع میدان های الکتریکی و مغناطیسی بدون در نظر گرفتن غیرخطیت دی الکتریک، برای نشان دادن جایگزیدگی انرژی الکترومغناطیسی مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین پارامترهای موثر خطی با استفاده از طیف عبوری و انعکاسی سلول واحد ساختار مورد نظر بازیابی می گردد. سپس با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی برای محیط دی الکتریک، ساختار مورد نظر در یک بازه زمانی تحت تابش امواج تخت با دامنه یکنواخت و فرکانس مشخص قرار می گیرد. با استفاده از تغییرات زمانی میدان عبوری و انعکاسی و اعمال تبدیل فوریه، دامنه میدان های غیرخطی محاسبه می گردد. برای ساختارهای فرامواد غیرخطی نیز مشابه حالت خطی، می توان یک ساختار معادل با پذیرفتاری موثر در نظر گرفت. با استفاده از روابط حاصل از روش ماتریس انتقال، پذیرفتاری های الکتریکی موثر برای ساختارهای مورد نظر محاسبه شده و با پذیرفتاری دی الکتریک مقایسه می گردد. نتایج این بررسی ها، افزایش پذیرفتاری الکتریکی موثر مرتبه ی دوم را تا دو مرتبه ی مقداری آشکار می سازد. همچنین تنظیم پذیری فرکانس تشدید در این ساختارها، می تواند امکان تولید منابع نوری در نانو ابزارهای فوتونیکی را فراهم کند.

در این رساله یک موجبر بلور فوتونی با شبکه مثلثی از حفره های دایروی هوا در زمینه سیلیکون روی عایق برای انتشار نور کند با باند مسطح، مطالعه و بررسی شده است. با تزریق سیال نوری با ضرایب شکست مختلف ??_1 و ??_2 در دو ردیف مجاور موجبر، ویژگیهای موجبر از قبیل حاصل ضرب تأخیر در پهنای باند نرمالیزه شده(ndbp)، ضریب شکست گروه و پاشندگی سرعت گروه به طور همزمان بهینه می شوند. مقادیر مناسب ndbp از 0.187 تا 0.377 در گستره نواری 12 تا 32 نانومتر حاصل شده اند. برای افزایش ضریب شکست گروه، سیال نوری فقط در ردیف اول تزریق شده است. برای بدست آوردن نتایج از روش شبیه سازی بسط موج تخت(pwe) و fdtd استفاده شده است.

امروزه با توجه به نیاز روزافزون صنعت مخابرات جهت افزایش سرعت پردازش و انتقال اطلاعات، نیاز به افزاره های فرکانس بالا کاملا مشهود می باشد. بنابراین المان های فوتونیکی می توانند برای این مهم مد نظر قرار بگیرند. بلورهای فوتونی گزینه مناسبی برای این کار می باشند. یکی از خصوصیات بلورهای فوتونی وجود گاف باند فوتونی pbg))در آنها می باشد. با طراحی موجبر از طریق ایجاد نقص خطی در ساختار بلور فوتونی دو بعدی می توان مدهایی را که فرکانس آنها در محدوده گاف باند فوتونی است، انتشار داد. با اتکا به این روش می توان دی مالتی پلکسری برای جدا سازی دوطول موج مخابراتی 31/1 و 55/1 میکرومتر طراحی کرد. در این پایان نامه جهت دستیابی به چنین دی مالتی پلکسری، دو ساختار یکی بلور فوتونی با آرایش شش وجهی از حفره های هوایی دایروی و دیگری بلور فوتونی با آرایش شش وجهی از حفره های هوایی بیضوی را برروی ساختاری که در آن بره سیلیکون(si) برروی زیر لایه ی سیلیکا ( sio2) قرار گرفته ایجاد می کنیم که تحت عنوان ساختار soi معروف است. الگوی ساختاری دی مالتی پلکسر طول موجی دو بانده ی مد نظر این پایان نامه y شکل بوده و دارای سه بخش زیر می باشد: الف) موجبر ورودی ، ب) موجبر بازوی اول و ج) موجبر بازوی دوم. هدف در این پایان نامه، این است که طول موج 31/1 میکرومتر از بازوی اول و 55/1میکرومتر از بازوی دوم به صورت مجزا دریافت شود. موجبر ورودی از طریق حذف حفره های هوایی ردیف مرکزی ، مدهای ورودی را انتقال داده و بازوهای الگوی y شکل به عنوان موجبرهای دوم و سوم از طریق تغییر اندازه ی حفره های هوا در هر بازو، سبب می شوند سیگنالهای با طول موج 31/1میکرومتر در یک شاخه و با طول موج 55/1 میکرومتردر شاخه دیگر تفکیک شوند. در این راستا، با استفاده از روش بسط موج تخت(pwe) و روش شبیه سازی تفاضل های متناهی در حوزه زمان(fdtd) و با استفاده از نرم افزارrsoft دی مالتی پلکسر طول موجی دوبانده بلور فوتونی (dbwd) را طراحی کرده و نمودارهای ساختار باند و تراگسیل را بدست آورده ایم و نهایتاً با انتخاب شرایط بهینه برای آن، میزان تراگسیل هر بازو برای دو طول موج مفروض، به صورت چشمگیری افزایش یافته است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.