فهرست مطالب

نشریه اپتوالکترونیک
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 12، پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/17
  • تعداد عناوین: 12
|
  • جمیله سیدیزدی*، سید محمد حسینی، میلاد نوروزی، فاطمه ایران نژاد صفحات 9-18
    در این کار، برای اولین بار به محاسبه و بررسی رفتار کیفی آنتروپی و اثرات واهمدوسی در رادار چلانده دومدی کوانتومی زمانی که هدف حضور دارد و سیگنال تولید شده به سمت هدف ارسال می شود، پرداخته می شود. به طور کلی، واهمدوسی با کاهش خلوص حالت سامانه، یعنی انتقال از حالت خالص به حالت آمیخته همراه است. علاوه بر این با بررسی آنتروپی، درهم تنیدگی سامانه را برای تعداد موثر فوتون ها در ورودی آشکارساز بررسی می کنیم. افزون بر این، شرایط مختلف موثر بر بهبود عملکرد یک آشکارساز کوانتومی در رادار چلانده دو مدی کوانتومی مورد ارزیابی قرار می گیرد. حالت کوانتومی سامانه از حالت همدوس با افزایش دما و پارامتر چلاندگی (در دماهای بالا) به حالت ناهمدوس تبدیل می شود. اثرات واهمدوسی با پارامتر چلاندگی و توان سیگنال نسبت عکس دارد. نسبت فوتون های دریافتی در گیرنده با پارامتر چلاندگی و توان سیگنال نسبت مستقیم دارد. افزایش نسبت فوتون های دریافتی در گیرنده، هم آنتروپی سامانه را افزایش می دهد و هم اثرات واهمدوسی سامانه را کاهش می دهد که نتیجه بسیار مهمی است. علاوه بر این، رفتارهای کیفی آنتروپی و خلوص کاملا مشابه هستند.
    کلیدواژگان: رادار کوانتومی، برتابش کوانتومی، خلوص، رادار چلانیده دومدی کوانتومی، آنتروپی
  • سید محمد حسینی*، میلاد کعبی صفحات 19-28

    در این مقاله، ما یک سامانه ی درهم تنیده دو کیوبیت ابررسانای یکسان را مدل سازی می کنیم که در آن اتصالات جوزفسون با یک خازن ثابت جفت شده اند. این جفت شدگی خازن با اتصالات جوزفسون بدلیل افزایش همدوسی و بی اثر کردن اثرات واهمدوسی در سامانه افزوده شده است. برای درک بهتر از حالت سامانه با بهره گیری از تیوری محاسبات کوانتومی رفتارهای کیفی درهم تنیدگی، همدوسی و مقایسه بین آن ها در این مدل بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد برای افزایش انرژی جفت شدگی بین دو کیوبیت، حدی برقرار است و فراتر از آن باعث تضعیف عملکرد سامانه خواهد شد. همچنین دیده شد رفتارهای درهم تنیدگی و همدوسی تقریبا مشابه هستند و می توان با راه کارهایی آن ها را در دماهای بالا حفظ کرد. نکته ای قابل توجه این بود که با افزایش انرژی جوزفسون کیوبیت ها، همدوسی و درهم تنیدگی حتی برای دما های بالا نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش انرژی جفت شدگی متقابل بین کوبیت ها، همدوسی و درهم تنیدگی در دماهای بالا حفظ می شود که می توان این نکته را در ساخت منابع درهم تنیدگی لحاظ کرد. افزون براین، تفاوت بین یک سامانه ی با دوکیوبیت همسان و ناهمسان نیز بیان می شود.

    کلیدواژگان: سامانه دوکیوبیتی، درهم تنیدگی، همدوسی کوانتومی، رادار کوانتومی، کامپیوتر کوانتومی
  • قاسم فروزانی* صفحات 29-38
    چالش های موجود در کوچک سازی مدارهای مجتمع فوتونیک به دلیل مشکلات ساخت و پدیده هایی که درسیستم های مقیاس نانو وجود دارند، سبب شده اند که نانوساختارهای پلاسمونیک و کاربرد امواج پلاسمونیک توجه زیادی را به خود جلب کنند. استفاده از کریستال های مایع در دستگاه های پلاسمونیک به کنترل انتقال، بازتاب، پراکندگی و جذب امواج نوری در نانوساختارهای پلاسمونیک کمک می کند. در این مقاله به بررسی تاثیر کریستال مایع بر ویژگی های پلاسمون پلاریتون های سطحی در دو حالت الف) وجود کریستال مایع، ب) عدم وجود کریستال مایع در مرز مشترک فلز طلا، پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که نانو ساختار های طلا در حضور کریستال مایع، در مقایسه با قطعه خالی از کریستال مایع می تواند به صورت فعال تری به نور اپتیکی پاسخ دهد. با تاباندن نور بر قطعه اپتیکی، براثر برهمکنش قوی بین پلاسمون های سطحی در مرز مشترک دو محیط، طیف جذبی شدیدی خواهیم داشت که در حالت سمت گیری هموتروپیک کریستال مایع به صورت یک قله تشدید در طول موج های کوتاه تر مشاهده می شود. طول موج تشدید پلاسمون های سطحی نسبت به تغییرات ضریب شکست حساس است. به عبارتی با افزایش ضریب شکست محیط اطراف، قله طیف جذبی به سمت طول موج های بلند جابه جا می شود.
    کلیدواژگان: امواج پلاسمونیک، پلاسمون پلاریتون، کریستال مایع، نانوساختار طلا
  • زهرا عینی*، کریم میلانچیان صفحات 39-46
    در این مقاله خواص نوری ساختار متناوب دوگانه شامل متامواد هذلولوی گرافن پایه با محور نوری مورب، با استفاده از روش ماتریس انتقال و روش تقریب محیط موثر در ناحیه فرکانسی تراهرتز مورد بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که این ساختار در هر دو ناحیه فرکاسی هذلولوی و بیضوی می تواند دارای باند ممنوعه باشد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که خواص عبور و جذب ساختار مورد نظر برای امواج قطبیده TM به پتانسیل شیمیایی گرافن و سمت گیری محور نوری لایه های متاماده هذلولوی بستگی دارد. در صورتی که برای امواج قطبیده TE این خواص تنها به پتانسیل شیمیایی گرافن بستگی دارد.
    کلیدواژگان: متامواد هذلولوی، ساختار متناوب دوگانه، ماتریس انتقال
  • حکیمه محمدپور* صفحات 47-52
    در این مقاله یک نوع ترانزیستور گرافینی اثر میدانی جدید با ترابرد تونل زنی تشدیدی معرفی و مدل سازی می-شود که برای بسیاری از ساختارهای غیرگرافینی دوبعدی مسطح هم که دارای نوار ممنوعهانرژی هستند قابل کاربرد است. همانند سایر ترانزیستورهای اثر میدانی بر پایه ی گرافین، جریان، از طریق نوار دو بعدی گرافینی برقرار می شود. اما در اینجا، با انتخاب منبع و درین نوع p و نیزهندسه ی ویژه ی الکترود گیت، کانال گرافینی، به دو نقطه کوانتومی تبدیل می شود که به صورت سری به هم متصل اند. شدت جفت شدگی بین دو نقطه کوانتومی و اندازه ی این نقاط، مشخصه ی جریان کانال را تعیین می کنند. تونل زنی تشدیدی در مشخصه جریان-ولتاژ سیستم، مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: نقطه کوانتومی، ترانزیستور اثر میدانی، گرافین، ترابرد تشدیدی
  • خدارحم قندی، سید مهدی بیضایی* صفحات 53-62
    در این پژوهش به بررسی ویژگی های ساختاری، خواص الکترونیکی و مغناطیسی نانولوله ی ایندیم فسفید (5، 5) آلاییده با کروم،کبالت، مس و روی با استفاده از محاسبات اصول اول پرداخته شده است. محاسبات توسط کد PWscf با استفاده از تیوری تابعی چگالی انجام شد. فلزات کروم،کبالت، مس و روی با موقعیت فسفید در این نانولوله جایگزین شده اند. زوایای بهینه بین آنها و طول پیوند محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که یک اعوجاج ساختاری در اطراف ناخالصی های کروم و کبالت، وجود دارد و همچنین نشان می دهد که تغییرات گشتاور مغناطیسی با مقدار پیش بینی شده قانون هوند مطابقت دارد. مشاهدات نشان می دهد که نانولوله ی ایندیم فسفید آلاییده با کروم و کبالت، فلز فرومغناطیسی است، در حالی که نانولوله ی ایندیم فسفید آلاییده با مس و روی، یک فلز غیر مغناطیسی است. نتایج حاضر پیش بینی می کنند که که نانولوله ی ایندیم فسفید آلاییده با کروم،کبالت، برای کاربردهای صنعتی در نانو مغناطیس ها مفید هستند. برای شناسایی پایدارترین پیکربندی، انرژی بستگی و انرژی همدوستی برای همه ترکیبات محاسبه شد. در نهایت نانولوله ی ایندیم فسفید (5، 5) آلایده با کروم،کبالت پایدارتر از سایرین بود.
    کلیدواژگان: نانولوله، ایندیم فسفید، خواص ساختاری، تئوری تابعی چگالی، نانومغناطیس ها
  • مهدی فاضلی، اشکان حری*، محمدباقر توکلی صفحات 63-72

    یک حسگر فیبر بلور فوتونیکی مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی طراحی شد که طلا به عنوان یک لایه پلاسمونیک حساس در آن مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد این حسگر با استفاده از روش دامنه زمانی تفاضل محدود برای ضریب شکست 39/1 تا 43/1 بررسی شد. این حسگر برای ضریب شکست های تعریف شده دارای حساسیتی از 5/39365 تا 67315 (nm/RIU) در طول موج ‎های 850 تا 2650 نانومتر و همچنین دارای بالاترین وضوح، بهترین رقم شایستگی (FOM) و حساسیت دامنه به ترتیب با مقادیر 1/486×10-6، 524/825 RIU-1 و 2300/57 RIU-1 می باشد. بنابراین با توجه به ساختار ساده این حسگر و عملکرد مطلوب آن، می توان از آن به عنوان یک ابزار تشخیصی مفید برای مواد بیولوژیکی با ضریب شکست های مختلف استفاده کرد.

    کلیدواژگان: حسگر زیستی، فیبر بلورفوتونیک، تشدید پلاسمون سطحی، پلاسمونیک
  • سید محمد ذبیحین پور* صفحات 73-82

    معمولا، پلاسما چهارمین حالت ماده در علم نامیده شده و از یک گاز نیمه یا کاملا یونیزه ایجاد می گردد. این محیط متشکل از یون ها و الکترون های آزاد، اتم ها در حالت پایه یا برانگیخته و مهم تر از همه، فوتون ها در انرژی های مختلف است و به دو دسته تعادلی (پلاسمای حرارتی) و غیرتعادلی (پلاسما با دمای پایین یا CP[1]) تقسیم می شوند. CP برای عملیات بر روی محصولات غذایی حساس به حرارت مناسب است. ایجاد محیط پلاسمای سرد مناسب با مکانیسم تخلیه تاونسند [2]، به کنترل عوامل فیزیکی زیادی از جمله فاصله میان الکترودها و همچنین جنس الکترودها و دی الکتریک ها، فشار محیط، فرکانس و ولتاژ بالای اعمالی مرتبط است. در این پژوهش پس از طراحی و ساخت یک دستگاه ضدعفونی مواد غذایی بر اساس تکنولوژی پلاسمای سرد اتمسفریک، فاصله بهینه الکترودهای آلومینیومی در بازه پتانسیل kV4 تا kV12، مشخص گردید. نتایج حاصل نشان می دهد که در فاصله های بیش از 9 میلیمتر، پدیده شکست استریمر [3] حتی در پتانسیل بیشینه، موجب تخریب محیط پلاسما می گردد. 

    کلیدواژگان: پلاسمای سرد، شکست استریمر، مکانیسم تاونسند، ضدعفونی مواد غذایی
  • محسن غلامی*، محمدطاهر کمالی، بابک شکرالهی زاده صفحات 83-96

    رفتار جفت شدگی الکترومکانیکی مواد پیزوالکتریک مرکب در صنایع مختلف نقش مهمی دارد. بررسی و مطالعه انتشار و پراکندگی امواج در چنین موادی برای درک خصوصیات و رفتار دینامیکی آنها ضروری است. در این پژوهش با استفاده از یک روش تحلیلی دقیق، میدان های الکترومکانیکی ناشی از پراکندگی امواج صفحه ای توسط یک ذره کروی پیزوالکتریک دارای همسانگرد کروی تعبیه شده در یک محیط پلیمری همسانگرد نامحدود مورد مطالعه قرار گرفته است. در فرمول ارایه شده هیچ محدودیتی در محدوده فرکانس موج ورودی وجود ندارد. ضرایب تمرکز تنش دینامیکی و ضریب تمرکز جابه جایی الکتریکی دینامیکی در سطح مشترک ذره پیزوالکتریک و محیط محاسبه شده اند. سپس، اثر فرکانس موج ورودی بر مقادیر حداکثر ضرایب تمرکز تنش دینامیکی و مقدار حداکثر ضریب تمرکز جابه جایی الکتریکی دینامیکی و همچنین مکان های وابسته به آنها برای امواج برشی و طولی مقایسه شده اند.

    کلیدواژگان: امواج طولی، امواج برشی، ذره پیزوالکتریک کروی، ضریب تمرکز تنش دینامیکی، ضریب تمرکز جابجایی الکتریکی دینامیکی
  • امیرمحمد بیگ زاده، هادی اردینی* صفحات 97-108
    این مطالعه چگونگی تاثیر وجود ناهمگنی پلاتین-استخوان بر دز دریافتی بافت در پروتون درمانی، با استفاده از یک سیستم کالریمتر تداخل سنجی تمام نگاری انجام شد. کالریمترهای تداخل سنجی تمام نگاری ابزارهای موثری هستند که در کاربردهای پرتودرمانی برای اندازه گیری تغییرات در دز سپارش شده از پرتوهای یون ساز در طول درمان استفاده می شوند. با این حال، وجود ناهمگنی در مجاورت بافت می تواند دز موثر مورد نیاز برای درمان نواحی مورد نظر بافت را تحت تاثیر قرار دهد. برای مشاهده اثر ناهمگنی بر دز تحویلی و طرح تداخلی و پروفایل دز با استفاده از کالریمتر تمام نگاری تداخل سنجی، یک مدل محاسباتی در این مطالعه توسعه داده شد. پاسخ سیستم مدل شده توسط کارهای تجربی تایید شده است. یافته ها نشان داد که ناهمگنی بافت-استخوان تاثیر قابل ملاحضه ای بر دز دریافتی از تابش دارد. بنابراین، این مطالعه بر ضرورت استفاده از این سیستم ها را در کاربردهای پرتودرمانی برای بررسی تاثیر ناهمگنی در طول طراحی درمان تاکید می کند.
    کلیدواژگان: ناهمگنی پلاتین-استخوان، کالریمترهای تداخل سنجی، پرتوهای یون ساز، پس پردازش، تمام نگاری، دز جذبی، تصویربرداری پزشکی
  • فاطمه کرمی*، احمد اسدی محمدآبادی صفحات 109-118
    در این تحقیق، خواص الکترونی، مغناطیسی و اپتیکی آلیاژهای هویسلر معکوس Ti2ScX (X=Si,Sn) با استفاده از بسته نرم‎افزاری کوانتوم اسپرسو بر پایه نظریه تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی خواص الکترونی نشان دادند که هر دو آلیاژ در ثابت شبکه تعادلی خود نیم‎فلز و دارای قطبش اسپینی 100% در اطراف تراز فرمی هستند. مقادیر گاف نیم‎فلزی غیرمستقیم برای آلیاژ Ti2ScSi و Ti2ScSn به ترتیب 35/0 و 11/0 الکترون ولت به دست آمد. همچنین با توجه به مقادیر بالای دمای کوری برای دو آلیاژ مذکور، می‎توان نتیجه گرفت که این دو آلیاژ در دمای اتاق پایدار هستند. با بررسی خواص مغناطیسی مشاهده شد که آلیاژهای مورد مطالعه در ساختار پایدار خود فرومغناطیس هستند و گشتاور مغناطیسی کل آنها µB/f.u.7 است‎ که تطابق خوبی با قانون اسلاتر- پایولی دارد. بدین ترتیب می‎توان گفت که آلیاژهای مورد مطالعه فرومغناطیس نیم‎فلز هستند. همچنین، بررسی خواص اپتیکی این آلیاژها نشان می‎دهد که آنها می‎توانند به عنوان جاذب امواج الکترومغناطیسی به کار گرفته شوند.
    کلیدواژگان: اسپینترونیک، آلیاژ هویسلر معکوس، خاصیت نیم فلزی، نظریه تابعی چگالی
  • مریم روزبهی*، علی کاظم پور، سمیه پیری صفحات 119-125
    معادلات مدل جایلز- آترتون به طور کسترده ای در توصیف حلقه های هیسترزیس مواد فرومغناطیس، فروالکتریک و پیزوالکتریک استفاده شده است. مزیت اصلی این مدل ایجاد ارتباط بین حلقه هیسترزیس با پارامترهای فیزیکی مواد مغناطیسی است. در این مطالعه منحنی پسماند مغناطیسی با استفاده از روش المان محدود و توسط کد کامسول ارایه شده است. معادلات مدل جایلز- آترتون برای شبیه سازی حلقه پسماند، چگالی شار مغناطیسی و مولفه های میدان مغناطیسی در نرم افزار به کار رفته است. هدف از این مطالعه ضمن بررسی معادلات مدل جایلز - آترتون، شناخت اثر تغییرات پارامترهای فیزیکی ماده مغناطیسی بر روی منحنی پسماند مغناطیسی است. نتایج به دست آمده، حاکی از تغییرات مساحت حلقه هیسترزیس، مقادیر مشخصه این حلقه، تغییرات چگالی شار مغناطیسی و مولفه های میدان مغناطیسی با افزایش یا کاهش پارامترهای مدل جایلز- آترتون است. کاهش مساحت حلقه پسماند و کاهش مقادیر مشخصه این حلقه، دلیلی بر تغییر رفتار ماده فرومغناطیس به سمت مغناطیس شدگی نرم و کاهش برهم کنش حوزه های مغناطیسی ماده فرومغناطیس و بلعکس است.
    کلیدواژگان: مدل جایلز-آترتون، فرومغناطیس، حلقه پسماند، کامسول
|
  • Jamileh Seyedyazdi *, Seyed Mohammad Hosseiny, Milad Norouzi, Fatemeh Irannezhad Pages 9-18
    In this study, for the first time, the calculation and investigation of the qualitative behaviors of entropy and decoherence effects in quantum two-mode squeezed (QTMS) radar when the target is present and the generated signal is transmitted to the target is discussed. In general, incoherence is associated with a decrease in the purity of the state of the system, that is, the transition from a pure state to a mixed state. Additionally, by examining the entropy, we examine the entanglement of the system for the effective number of photons at the detector input. In addition, various conditions affecting the performance improvement of a quantum detector in QTMS radar are evaluated. The quantum state of the system changes from the coherent state to the incoherent state with the increase of temperature and squeezing parameter (at high temperatures). The decoherence effects are inversely proportional to the squeezing parameter and signal power. The ratio of received photons in the receiver is directly proportional to the squeezing parameter and signal power. Increasing the ratio of received photons in the receiver increases the entropy of the system and reduces the decoherence effects of the system, which is a very important result. Moreover, the qualitative behaviors of entropy and purity are quite similar.
    Keywords: Quantum radar, Quantum illumination, purity, Quantum two-mode squeezed radar, formation entropy
  • Seyed Mohammad Hosseiny *, Milad Kabi Pages 19-28

    In this paper, we model an entangled system of two identical superconducting qubits in which Josephson junctions are coupled by a fixed capacitor. This coupling of the capacitor with Josephson junctions is added due to increase the coherence and neutralize the effects of decoherence in the system. To better understand the state of the system, using the theory of quantum computing, the qualitative behaviors of entanglement, coherence, and comparison between them are numerically investigated. It was observed that there is a limit for increasing the mutual coupling energy between two qubits, and beyond that, it will weaken the system performance. It was also seen that the behaviors of the entanglement and the coherence are almost similar and they can be maintained at high temperatures under some conditions. A remarkable point was is that, as the Josephson energy of the qubits increases, the coherence and entanglement increase even at high temperatures. Also, by increasing the mutual coupling energy between qubits, coherence and entanglement are maintained at high temperatures, which can be considered in the construction of entanglement sources. In addition, the difference between an identical and a dissimilar two-qubit system is also stated.

    Keywords: A two-qubit system, Entanglement, Quantum coherence, Quantum radar, Quantum computer
  • Ghasem Forozani * Pages 29-38
    The challenges in the miniaturization of photonic integrated circuits due to manufacturing problems and the phenomena that exist in nanoscale systems have caused plasmonic nanostructures and the application of plasmonic waves to attract a lot of attention. The use of liquid crystals in plasmonic devices helps to control the transmission, reflection, scattering and absorption of light waves in plasmonic nanostructures. In this article, the effect of liquid crystal on surface plasmon polariton properties in two cases: a) presence of liquid crystal, b) absence of liquid crystal at the common border of gold metal have been investigated. The results of this study show that gold nanostructures in the presence of liquid crystal can respond to optical light in a more active way, compared to an empty piece of liquid crystal. By shining light on the optical part, due to the strong interaction between surface plasmons at the common boundary of the two environments, we will have a intense absorption spectrum, which is observed in the form of a resonance peak at shorter wavelengths in the homotropic orientation of the liquid crystal. The resonance wavelength of surface plasmons is sensitive to changes in refractive index. In other words, by increasing the refractive index of the surrounding environment, the peak of the absorption spectrum shifts to longer wavelengths.
    Keywords: Plasmonic waves, plasmon polariton, Liquid Crystal, gold nanostructure
  • Zahra Eyni *, Karim Milanchian Pages 39-46
    We have investigated the optical properties of the double-periodic structure containing graphene-based hyperbolic metamaterial using the transfer matrix method and the effective medium theory at the Terahertz frequency region. Our findings reveal that this structure may have multiple band gaps in hyperbolic and elliptical frequency regions. Moreover, it shows that the transmission and absorption for TM polarization depend on both graphene chemical potential and optical axis orientation of the hyperbolic metamaterial layers. However, in the TE polarization case, these optical properties only depend on graphene chemical potential.
    Keywords: Metamaterial, Hyperboic Dispersion, Double- Periodic Structure, Transfer Matrix
  • Hakimeh Mohammadpour * Pages 47-52
    In this paper, a new Graphene-based field effect transistor (FET) with resonant tunneling transport is introduced and modeled which is also applicable for many other non-graphene, flat two dimensional structures with energy gap. As like other graphene-based FETs, the current passes through semiconducting 2D GNR. But here by adopting P-type source and drain as well as a special geometry of gate contact, the GNR channel is turned into two coupled quantum dots in series. The coupling between Dots and sizes of Dots determine the current characteristic of the device. Resonant tunneling is observed in current-voltage characteristic of the device.
    Keywords: Quantum Dot, Field Effect Transistor, Graphene, Resonant Transport
  • Khodarahm Ghandi, Seyyed Mahdy Baizaee * Pages 53-62
    In this research, the structural features, electronic and magnetic properties of armchair (5, 5) indium phosphide nanotube doped with Cr, Co, Cu and Zn have been investigated using first principles calculations. Calculations were performed by the PWscf code using a density functional theory. The metals Cr, Co, Cu and Zn were replaced by P atomic position in this nanotube. The optimal angles between them and the bond length were calculated. The calculations illustrate that there is a structural distortion around Cr and Co impurities, and also show that the magnetic moments are consistent with the predicted value of Hund’s rule. Furthermore, the observations revealed that the indium phosphide nanotube doped with Cr and Co is a ferromagnetic metal, while the indium phosphide nanotube doped with Cu and Zn is a non-magnetic metal. The present results predict that indium phosphide nanotubes doped with Cr and Co are useful for industrial applications in Nano magnets. To identify the most stable configuration, the binding energy and the cohesive energy were calculated for all compounds. Finally, our results show that the InP nanotube doped with Cobalt is more stable than others
    Keywords: Nanotube, Indium phosphide, the structural properties, density functional theory, Nano magnets
  • Mahdi Fazeli, Ashkan Horri *, MohammadBagher Tavakoli Pages 63-72

    A surface plasmon resonance (SPR) sensor based on photonic crystal fiber (PCF) was designed and gold was used as a sensitive plasmonic layer. The performance of this sensor was investigated using the finite element method (FEM) for the refractive indices (RIs) of 1.39 to 1.43. This sensor had a sensitivity for the defined RIs ranging from 3936.5 to 67315 nm/RIU at the wavelength of 850 to 2650 nm and had the highest resolution, the best figure of merit (FOM), and amplitude sensitivity with the values of 1.486×10-6 RIU, 524.825 RIU-1, and 2300.57 RIU-1, respectively. Therefore, due to the simple structure of this sensor and its favorable performance, it can be used as a beneficial diagnostic tool for biological materials with different RIs.

    Keywords: Biosensor, photonic crystal fiber, Surface Plasmon Resonance, plasmonics
  • Mohammad Zabihinpoor * Pages 73-82

    Plasma is often refer to the fourth state of matter in science and it is created from a partially or completely ionized gas, which is consisted of ions and free electrons, atoms in the ground or excited state, and most importantly, photons in different energies, and is divided into two categories. They divide into equilibrium (thermal plasma) and non-equilibrium (low temperature plasma or CP). CP is suitable for operations on food products that are sensitive to heat. Creating a suitable cold plasma environment with Townsend's mechanism is related to the control of many physical factors such as the gap and type of electrodes and dielectrics, ambient pressure, frequency and applied high voltage. In this research, after designing and building a food disinfection device based on atmospheric cold plasma technology, the optimal distance of aluminum electrodes was calculated in the potential range of 4 kV to 12 kV. The results made it clear that at distances of more than 9 mm, the phenomenon of Streamer breakdown even at maximum potential causes the destruction of the plasma environment.

    Keywords: cold plasma, Streamer breakdown, Townsend's mechanism, food disinfection
  • Mohsen Gholami *, MohammadTaher Kamali, Babak Shokrolahi-Zadeh Pages 83-96

    The electromechanical coupling behavior of composite piezoelectric materials plays an important role in various industries. Therefore, it is necessary to investigate and study the propagation and scattering of waves in such materials in order to understand their properties and dynamic behavior. in this study, using an exact analytical method, electromechanical fields due to the scattering of plane waves by a piezoelectric spherical particle with spherical isotropic embedded in an unlimited isotropic polymer matrix has been studied. In the present formulation, there is no restriction on the range of the frequency of the incident wave. The dynamic stress concentration factors and the dynamic electric displacement concentration factor at the piezoelectric particle-matrix interface were calculated. Subsequently, the effect of the frequency of the incident wave on the maximum values of the dynamic stress concentration factors and maximum value of the dynamic electric displacement concentration factor as well as their appurtenant locations for shear and longitudinal waves compared

    Keywords: Longitudinal Waves, Shear Waves, Spherical Piezoelectric Particle, Dynamic Stress Concentration Factor, Dynamic Electric Displacement Concentration Factor
  • Amirmohamamd Beigzadeh, Hadi Ardiny * Pages 97-108
    This study aimed to investigate the effect of tissue-bone heterogeneity on the response of holographic interferometric calorimeter system by using modeling techniques. Interferometric calorimeters were widely used in medical applications for measuring temperature changes during thermal therapies. However, the presence of tissue-bone heterogeneity can affect the accuracy of these measurements. In this study, a computational model was developed to simulate the response of interferometric calorimeters in the presence of tissue-bone heterogeneity. The results show that tissue-bone heterogeneity can significantly affect the accuracy of temperature measurements made by interferometric calorimeters. Therefore, this study highlights the importance of considering tissue-bone heterogeneity when using interferometric calorimeters in medical applications.
    Keywords: Tissue-Bone, Heterogeneity, Interferometric Calorimeters, Ionization radiations, Post-Processing, holography, Absorbed dose, Medical imaging
  • Fateme Karami *, Ahmad Asadi Mohammad Abadi Pages 109-118
    In this research, the electronic, magnetic and optical properties of inverse Heusler alloys Ti2ScX (X=Si,Sn) were studied using the Quantum Espresso software package based on the density functional theory. The results of the electronic properties investigation showed that both alloys are half-metals in their equilibrium lattice constant and exhibit 100% spin polarization around the Fermi level. The indirect half-metallic band gap for Ti2ScSi and Ti2ScSn alloys were obtained as 0.35eV and 0.11eV, respectively. Furthermore, considering the high values of the Curie temperature of Ti2ScX (X=Si, Sn) alloys, it can be concluded that these alloys are stable at room temperature. Analyzing magnetic properties revealed that Ti2ScX (X=Si,Sn) alloys exhibit ferromagnetic behavior in their stable structure, and their total magnetic moment is 7µB/f.u., which is in good agreement with the Slater-Pauling rule. Consequently, it can be inferred Heusler alloys Ti2ScX (X=Si,Sn) are half-metal ferromagnetism. Additionally, the optical properties of these alloys suggest their potential as electromagnetic waves absorbers.
    Keywords: Spintronics, Inverse Heusler alloy, Half-metallic properties, density functional theory
  • Maryam Rouzbehi *, Ali Kazempour, Somayeh Piri Pages 119-125
    Jiles-Atherton model equations was used in many ways to describe the hysteresis loops of ferromagnetic, ferroelectric and piezoelectric materials. The main advantage of this model is establishing a connection between the hysteresis loop and the physical parameters of magnetic materials. In this study, the magnetic hysteresis curve was presented by using the finite element method and the COMSOL code. The Jiles-Atherton model equations was used to simulate the hysteresis loop, magnetic flux density and magnetic field components in the software. The purpose of this study, while examining the Jiles-Atherton model equations, is to know the effect of changes in the physical parameters of the magnetic material on the magnetic hysteresis curve. The obtained results indicate the changes in the area of the hysteresis loop, the characteristic values of this loop, the changes in the magnetic flux density and the components of the magnetic field by increasing or decreasing the parameters of the Jiles-Atherton model. The decrease in the area of the hysteresis loop and the decrease in the characteristic values of this loop is a reason for changing the behavior of the ferromagnetic material towards soft magnetization and reducing the interaction of the magnetic domains of the ferromagnetic material and vice versa.
    Keywords: Jiles-Atherton model, ferromagnetic, hysteresis loop, comsol