توسعه ی سوئیچ های کاملاً نوری که در آن باریکه های خروجی به وسیله ی یک باریکه ی سوئیچ کننده ضعیفتر کنترل می شد با اهمیت می باشد. همچنین اگر باریکه های خروجی از باریکه های ورودی قوی تر باشند یک مزیت برای سوئیچ بشمار می رود. زیرا این خصوصیات سوئیچ را دارای قابلیت چیدمان آبشاری می نمایند. یعنی خروجی یک سوئیچ می تواند برای راه اندازی سوئیچ بعدی بکار برده شود. این خصیصه لازمه کاربرد سوئیچ در مدارات منطقی و عناصر کامپییوتر های کوانتومی است. در این پروژه به بررسی سوئیچ های کاملاً نوری که بر اساس کنترل طرح های نوری حرکتی یا نوسانی در سیستم حرارتی عمل می نمایند پرداخته شده است. بدین منظور از یک میکرو مشدد نیم رسانا برای تولید طرح ها استفاده شده است. برای کنترل و سوئیچ نمودن طرح های فضایی تولید شده در میکرو مشدد نیم رسانا از یک اختلال فضای از نوع مدولاسیون دامنه میدان ورودی استفاده شده است. رفتار پارامتر های گوناگون هم چنین دمایی در شکل گیری دو پایایی و چگونگی ناپایدار یها در سیستم های دمایی بررسی شده است. با استفاده از روش فوق در کنترل طرح های نوری موفق به سوئیچ زنی وکنترل راستای طرح در دامنه های پایین اختلال شده ایم و وابستگی زمان سوئیچ زنی ودر عین ها میزان چرخش طرح های نوری به دامنه اختلال بررسی شده است. در این پایان نامه از دو روش ماسک جریان و ماسک فاز علاوه بر روش فوق استفاده کرده و موفق به کنترل طرح شدیم وزمان سوئیچ زنی آستانه را برای ماسک جریان محاسبه کردیم.در عین حال نتایج مربوط به ماسک فاز نشان می دهد زمان اعمال ماسک برای طرح های حرارتی نسبت به دو ماسک دامنه و جریان بیشتر است.

در سالهای اخیر مطالعه پدیده های خطی و غیرخطی در سیستم های نوری گسسته ی متناوب، مانند آرایه های موجبری جفت شده به یک پژوهش جدی تبدیل شده است. در این سیستم ها پدیده های فیزیکی جدیدی قابل مشاهده هستند که از برآیند پدیده های غیرخطی محیط و تناوبی بودن سیستم نشأت می گیرند. خصوصیات مدهای جایگزیده غیر خطی این سیستم که سالیتون های گسسته نامیده شد، به طور قابل ملاحظه ای متفاوت از سالیتون های مشابه در سیستم پیوسته است. به عنوان مثال در این سیستم مشاهده سالیتون تاریک و روشن کنار همدیگر، امکان پذیر است در حالی که در سیستم پیوسته این امکان وجود ندارد. به خاطر کوچک بودن ضریب جفت شدگی بین موجبرها برای مشاهده اثرات ناشی از گسسته بودن محیط، این سیستم ها الزاماً طویل خواهند بود. رده ی جدیدی از مطالعات بر روی سیستم هایی انجام گرفته که با محدود کردن محیط توسط آینه-های ابتدائی و انتهائی و در نتیجه جمع و جور شدن سیستم قابلیت استفاده از آن در مدارات مجتمع نوری فراهم آمده است، که در این صورت بحث آرایه هایی از مشددهای موجبری جفت شده پیش خواهد آمد. لذا در این راستا انتشار نور در آرایه ای از کاواک های جفت شده با غیر خطیت کر در محیط خود کانون و خودواکانون که به وسیله یک میدان محرک خارجی تحریک می شود، در این پایاننامه مورد مطالعه قرارگرفته و نشان داده می شود که گسستگی محیط در راستای عرضی و همچنین کجی در تابش میدان محرک خارجی شرایط ناپایداری مدولاسیون را در این سیستم به طور اساسی تغییر خواهد داد. خانواده متنوعی از سالیتون های کاواک گسسته تاریک و روشن برای ثابت های جفت شدگی و دامنه پرتو نگهدارنده متفاوت با روشهای عددی بدست آمده و رفتار دینامیکی آنها و همچنین حرکت آنها در عرض شبیه سازی گردیده است. سپس نشان داده می شود که می توان با استفاده از برهم نهی مناسب از پرتو کنترلی گوسی و پرتو موج تخت اقدام به نوشتن و پاک کردن سالیتون های گسسته تاریک و تبدیل انواع مختلف آنها به همدیگر کرد. این کار را می توان بعنوان یک گام اساسی در بحث کلیدزنی تمام نوری در پردازش اطلاعات نوری تلقی کرد.

اخیرا وجود سالیتون ها در سیستم های گسسته مانند آرایه موجبری جفت شده که توسط میدان محرک برانگیخته می شوند، مورد بررسی قرارگرفته است. در چنین سیستم هایی سالیتونهای فضایی تولید شده و به منظور سوئیچ تمام نوری در ادوات اپتیکی مورد استفاده قرار می گیرند. فرآیند شکل گیری نوری در چنین سیستم هایی تعادل میان غیرخطیت و پراش گسسته است. توجه خود را بر نوعی دیگر از سالیتون های گسسته که سالیتون کاواک گسسته نام دارد، متمرکز می کنیم که درون کاواک هایی که در ابتدا و انتهای آنها آینه هایی قرار دارد شکل می گیرند. سالیتون های کاواک گسسته به دلیل خواص منحصربه فردشان، پتانسیل بالایی در کاربردهای آینده در پردازش اطلاعات دارند. یکی از مزیت های سالیتون کاواک گسسته این است که آنها می توانند به گونه ای مستقل از یکدیگر نوشته و یا پاک شوند و همچنین در توان های نوری کمتری نسبت به بقیه سالیتون ها تشکیل می شوند. در این پایان نامه، انتشار نور در آرایه کاواک جفت شده با غیرخطیت اشباع پذیر در محیط خودکانون در دوسیستم (بدون اتلاف خطی و با اتلاف خطی) که توسط میدان محرک برانگیخته می شود، مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده می شود که کجی میدان محرک شرایط ناپایداری مدولاسیون را اساسا تغییر می دهد و خانواده متنوعی از آنها به طور عددی به ازای میدان پمپ متفاوت بدست آمده و رفتار دینامیکی و حرکت عرضی آنها شبیه سازی شده است. همچنین امکان نوشتن و پاک کردن سالیتون کاواک گسسته و سوئیچ انواع متفاوت آنها به وسیله برهم نهی پرتو گاوسی و موج تخت نشان داده می شود.

مطالعه تئوری و تجربی نور جایگزیده در سیستم های نوری گسسته مثل آرایه موجبرهای جفت شده , اخیرا مورد توجه زیادی قرار گرفته است. با اضافه کردن آینه ها به ابتدا و انتهای موجبرها می توان آنها را به آرایه ی کاواک های جفت شده تبدیل کرد که انرژی آنها توسط یک پرتو خارجی تامین می شود. انعکاس نور از آینه ها باعث افزایش برهم کنش آن با ماده غیر خطی شده و سبب می شود سالیتون در توان کمتری نسبت به قبل شکل گیرد. این نوع جدید سالیتون ها به سالیتون کاواک گسسته مشهورند. این سالیتون ها به دلیل خواص منحصر به فردشان , پتانسیل بالایی برای کاربرد در پردازش نوری اطلاعات دارند. از جمله مزیت های این سالیتون ها این است که می توان آنها را به طور مستقل از هم نوشته و یا پاک کرد و همچنین در مقایسه با سایر سالیتون های فضایی در توان کمتری تولید می شوند. حضور این سالیتون ها که نتیجه برهم نهی پراش و اثرات غیر خطی هستند, در آرایه ی یک بعدی از کاواک های جفت شده با غیرخطی کر , اشباع و درجه دو در سالهای اخیر به اثبات رسیده است. هدف این پایان نامه معرفی سالیتون کاواک گسسته در آرایه ی دو بعدی از کاواک های جفت شده با غیر خطیت کر است که ویژگی های متفاوتی نسبت به حالت یک بعدی دارند. بعد از معرفی مدل به مطالعه دوپایایی, نواحی ناپایداری مدولاسیون و شبیه سازی عددی سالیتون کاواک دو بعدی می پردازیم. در ادامه نشان خواهیم داد که با برهم نهی یک موج گوسی با موج تخت می توان اقدام به نوشتن , پاک کردن و حتی کنترل این سالیتون ها کرد. در نهایت نشان خواهیم داد این سیستم در طراحی گیت های تمام نوری مفید خواهد بود.

چکیده در سال های اخیر به خاطر گسترش روزافزون سیستم های ارتباطی و تکنولوژی اطلاعات، سیستم های نوری که دارای پتانسیل بسیار بالائی در اثر انتقال، پردازش و ذخیره اطلاعات می باشد، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این راستا مباحث زمانی و فضائی سالیتون ها با دارا بودن خواص شبه ذره ای از اهمیت به سزائی برخوردار می باشند. در این پایان نامه سالیتون های گاف که جزو سالیتون های فضائی بوده و قابلیت انتشار بدون تغییر شکل در محیط های متناوب از لحاظ ضریب شکست را دارند، به صورت نظری و با کمک شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبکه های متناوب نوری یکی از عناصر اصلی در مبحث سالیتون های گاف می باشد، بنابراین ابتدا خصوصیات نوری آنها با پرداختن به مباحث نوار باند-گاف و طیف فلوکه-بلاخ در شبکه های متناوب که ضریب شکست در آنها به صورت سینوسی به تدریج تغییر می کند، بررسی گردیده و تأثیر عمق مدولاسیون و دوره ی تناوب فضائی در غیاب پدیده غیرخطی بررسی شده است. سپس انواع سالیتون های سطحی گاف در مرز محیط متناوب با خصوصیات فیزیکی متفاوت در حضور و در غیاب لایه نقص در محیط کر با استفاده از معادله غیرخطی شرودینگر به دست آمد. از آنجائی که عامل غیرخطی به تنهایی همانند لایه نقص سبب تغییرات موضعی ضریب شکست در شبکه می شود، سالیتون ها به صورت مدهای نقص در درون گاف های فوتونی ساختار باند-گاف جایگزیده می-شوند. ناحیه حضور جواب های سالیتونی در درون گاف ها به دست آمده و انواع حالت ها بررسی شده است. همچنین تغییرات جریان انرژی به ازای تغییر در پارامترهای مختلف مسئله از قبیل ثابت انتشار، عمق مدولاسیون، دوره تناوب و ... بررسی شده است و در نهایت نتایج سیستم های مختلف با یکدیگر مقایسه گردیده است.

اخیرا مطالعه دینامیک غیرخطی در سیستم¬های گسسته، به علت خواص فیزیکی جدید و کاربردهای جالب آن، مورد توجه قرار گرفته است، خصوصا که سیستم گسسته نوری که در آن ضریب شکست محیط به صورت گسسته و تناوبی در راستای عرضی تغییر می-کند(مانند آرایه موجبرهای نوری) توانایی پشتیبانی از انواع مدهای جایگزیده فضایی در تشکیل سالیتون¬های گسسته دارد. اگر به ابتدا و انتهای آرایه¬های موجبری آینه اضافه شود، آرایه¬ای از کاواک¬های جفت شده بوجود می¬آید که انعکاس نور از این آینه¬ها باعث می شود با خم شدن راه نوری برهم کنش نور با محیط غیر¬خطی بیشتر شود. نتیجه این فرایند ظهور نوع جدیدی از سالیتون موسوم به سالیتون کاواک گسسته است در توان¬های پایین حاصل می¬شود. با درج نقص¬های مناسب در این آرایه موجبری قابلیت کنترل بر سالیتون¬ها افزایش می¬یابد، که این موضوع به صورت تئوری و به صورت تجربی برای آرایه موجبرها بررسی شده است. در این پایان نامه به معرفی و شبیه سازی سالیتون کاواک گسسته در آرایه¬ی یک بعدی از کاواک¬های جفت شده با غیر¬خطیت کر در حضور نقص پرداخته شده است. بدین صورت که با اعمال بر روی نقص پارامتر¬های ضریب غیر¬خطیت، نامیزانی کاواک و ضریب جفت¬شدگی در دو حالت نقص سطحی و نقص میانی، انتشار نور در آرایه¬ای از کاواک¬های جفت شده یک بعدی مورد بررسی قرار می¬گیرد. با معرفی معادله حاکم بر سیستم و محاسبه جواب¬های جواب¬های همگن، دوپایایی و نواحی ناپایداری مدولاسیون آن بررسی شده و ناحیه وجودی جواب¬های ناهمگن سیستم که همان جواب¬های سالیتونی هستند بدست آمده و پایداری آن¬ها در طول زمان بررسی شده است. همچنین نمایه دامنه سالیتون¬های نقص و غیر نقص نمایش داده شده است.

امروزه سالیتون ها بعنوان امواج جایگزیده ای که تحت شرایط خاص بدون تغییر شکل در محیط منتشر می-شوند، زمینه مطالعات گسترده ای در حوزه اپتیک غیرخطی هستند. در این راستا توجه به پدیده پراش گسسته، که بعنوان عامل پهن شدگی باریکه نوری در آرایه ای از موجبرهای جفت شده، ظاهر می گردد، ضروری است، زیرا سالیتون های گسسته از خنثی شدن پراش گسسته در این سیستم ها بوسیله عوامل غیرخطی بوجود می آیند. گسستگی سیستم عامل بوجود آمدن خواص منحصر بفرد این دسته از سالیتون ها است. مطالعات نشان داده است که در سیستم های اپتیکی که دارای کمیت های (مانند هامیلتونین، توان و ...) پایسته متناهی هستند، قابلیت تولید انواع مختلفی از این سالیتون ها وجود دارد. در عین حال امروزه سالیتون های تولید شده در آرایه ای از کاواک های گسسته نیز بسیار مورد توجه هستند. این موجبرها بدلیل وجود آینه هایی در ابتدا و انتهایشان و رفت و برگشت متوالی نور در داخلشان، باعث برهم کنش هر چه موثرتر باریکه نوری با عوامل غیرخطی محیط می شوند. بدلیل خاصیت اتلافی این نوع از سیستم ها، از یک پرتو نگهدارنده جهت تأمین انرژی سیستم استفاده می شود. همچنین سوییچ زنی این نوع از سالیتون ها از اهمیت خاصی برخوردار است، چنان که پس از نوشتن سالیتون خاص روی موجبر مورد نظر در این سیستم ها، با برداشتن پرتو نویسنده، همچنان سالیتون مورد نظر باقی می ماند. در این پایان نامه با بررسی انتشار نور در آرایه ای از کاواک های جفت شده در محیط لیزرزای فعال با غیرخطیت کر قصد داریم، به مطالعه جواب های سالیتونی (روش نیوتن-رافسون) مورد نظر بپردازیم. همچنین پایداری این سالیتون ها در محیط مورد نظر با استفاده از شبیه سازی های (روش رانگ-کوتای مرتبه چهار) عددی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در ادامه با اعمال یک پرتو گاوسی با دامنه، فاز و پهنای مناسب سعی در مطالعه سوییچ زنی این نوع از سالیتون های کاواک گسسته داریم. در این راستا، نوشتن و پاک کردن سالیتون های مورد نظر بصورت مستقل از یکدیگر و همچنین بصورت همزمان نیز مد نظر است. در انتها با نوشتن دو سالیتون بصورت همزمان و بصورت مستقل از یکدیگر سعی می کنیم، کمترین فاصله ممکن بین دو موجبر، که روی آن ها قصد نوشتن سالیتون را داریم، را بدست آوریم.

سالیتونهای کاواک لکه ی روشن یا تاریک نوری بین یک یا چند سطح بازتابنده و در صفحه ی عمود بر راستای انتشار میدان الکتریکی, ویژگی مستقل بودن سالیتونهای کاواک از یکدیگر، اساس کار حافظه های نوری با آرایه ای از سالیتونهای فضایی است. در این پروژه، در لیزر گسیل کننده از سطح عمودی کاواک، معادله ی مربوط به قطبش اتمی به معادلات دینامیک میدان و حاملین اضافه شده و وابستگی آن به چگالی حاملین و میدان الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه مدولاسیون میدان نگهدارنده در میکرو مشددهای نیم رسانا با بهره غیرخطی که بالای آستانه لیزرزایی قرار دارند مورد مطالعه قرار میگیرد. با محاسبه فرکانس این نوسانات در سیستم با بهره غیرخطی میتوان رفتار سیستم و تاثیر آن بر مشخصات سالیتونها را در شرایطی که تشدید بین فرکانس نوسانات واهلشی و فرکانس مدولاسیون میدان نگهدارنده بوجود می آید مورد مطالعه قرار داد.

چکیده ندارد.