مطالعه انتشار نور در مواد چپگرد

در این پایان نامه ضمن بیان مفهوم مواد چپگرد ، رفتار ضریب گذردهی الکتریکی برای یک آرایه از سیم های بلند نازک فلزی و رفتار ضریب نفوذپذیری مغناطیسی برای آرایه ای از حلقه های تودرتو فلزی به عنوان تشدیدگر حلقوی باز، را بیان کردیم. با ترکیب این دو نوع محیط می توان موادی با ضریب شکست منفی در بازه فرکانسی مایکروویو ایجاد کرد. در مطالعات انجام شده مواد چپگرد را همگن فرض می کنند. اما در اصل شبه موادها غیرهمگن اند که امکان کنترل خواص پاشندگی امواج منتشر شونده در آنها بدون تغییر ساختار هندسی مشکل است. در اینجا با استفاده از رویکرد اپتیک کوانتومی می توان به محیط های اتمی گازی چپگرد همگن و همسانگرد در بازه ی فرکانس های نوری که خواص جذب و پاشندگی آنها تنظیم پذیر باشند، دست یافت. تا بحال مطالعات زیادی روی خواص ویژه انتشار موج در مواد چپگرد انجام شده است. اما سوالی که در این جا می تواند پرسیده شود این است که سرعت انتشار نور در این محیط های چپگرد چگونه است؟ در این پایان نامه درباره شرایط مورد نیاز ( شامل ساختارهای اتمی – نامیزانی فرکانس کاوشگر – میدان کنترل خارجی و چگالی اتمی) در دست یابی به ضریب شکست منفی در محیط های اتمی گازی شکل مطالعه کردیم. سپس مشاهده شد که چنین محیط های چپگردی خواص پاشندگی تنظیم پذیری دارند. با استفاده ازتنظیم پذیری خواص پاشندگی و جذب این نوع محیط های چپگرد رفتار انتشار نور درون آنها را کنترل کردیم. در قسمت اول از اتم های سه ترازه نوع استفاده کردیم. اثرات میدان موضعی ناشی از بالا بودن چگالی اتمی محیط و شدت میدان کنترل در دست یابی به ضریب شکست منفی بررسی شد. دیدیم که به ازای یک سری از پارامترهای خاص محیط در یک بازه ی فرکانسی نوری خاص دارای ضریب شکست منفی تنظیم پذیر است. در قسمت بعد اتم های چهار ترازه شکل که بازه فرکانسی بزرگتری دارند بررسی شد. با اعمال سه میدان محرک قوی یک چرخه- بسته در سیستم ایجاد کردیم که محیط کاملاً وابسته به فاز شد. با تغییر پارامترهای میدان های محرک (دامنه و فاز نسبی)، سرعت گروه را در این گونه از محیط های چپگرد کنترل کردیم. بنابراین سرعت گروه در این نوع از محیط های چپگرد می تواند از فروسرعت نور به فراسرعت نور تغییر یابد بدون اینکه ساختار محیط تغییر کند. همچنین نشان داده شد که انتشار فرانوری و فرونوری در محیط می تواند همراه با بهره باشد. در نهایت با استفاده از پارامترهایی که موجب تغییر در خواص پاشندگی محیط های چپگرد بررسی شده در اینجا شد، توانستیم جابجایی های gh پرتو کاوشگر عبور کرده و بازتابیده از محیط های چپگرد را کنترل کنیم.