فهرست مطالب

اپتوالکترونیک - سال ششم شماره 2 (پیاپی 15، زمستان 1402)

نشریه اپتوالکترونیک
سال ششم شماره 2 (پیاپی 15، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علیرضا پاک نژاد* صفحات 1-10

    شتابدهنده های لیزر-پلاسما، یکی از فناوری های نوین برای رسیدن به انرژی های بالا محسوب می شوند. در این مقاله، ضمن مرور یافته های اخیر در زمینه شتابدهی الکترون توسط پالس لیزر در یک کانال پلاسمایی، مکانیزم تولید الکترون های پرانرژی در برهمکنش پالس لیزر فمتوثانیه با پلاسما بررسی شده و میزان انرژی کسب شده در اندرکنش خطی و غیرخطی برآورد شده است. با در نظر گرفتن اختلالات چگالی و تحولات میدان الکتریکی موج دنباله، نشان داده می شود که انرژی الکترون ها با افزایش چگالی پلاسما کاهش و با افزایش طول پلاسما و توان لیزر افزایش می یابد. همچنین، تغییرات شعاع حباب الکترونی و تعداد الکترونهای شتاب گرفته داخل حباب در چگالی های مختلف پلاسما برآورد شده است.

    کلیدواژگان: پالس لیزر فمتوثانیه، میدان دنباله، حباب پلاسمایی، طول پلاسما
  • محمدجواد ملکی، محمد سروش*، غلامرضا اکبری زاده صفحات 11-18

    در این پژوهش، با استفاده از نانو نوارهای گرافنی بر روی دی اکسید سیلیکون، یک کانال پلاسمونی با محصورکنندگی زیاد برای هدایت پلاسمون پلاریتون های سطحی طراحی شده است. با تنظیم پتانسیل شیمیایی گرافن می توان گذردهی کانال را کنترل کرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند با اعمال ولتاژهای 1/5 و 8/3 ولت به نانو نوار گرافنی می توان پتانسیل شیمیایی 0/1 و 0/5 الکترون ولت را بدست آورد و تلفات کانال را از 88/23 تا 0/91 دسی بل بر میکرومتر تغییر داد. بر این اساس، دو حالت صفر و یک منطقی و عمل کلیدزنی را می توان تحقق بخشید. ضریب شایستگی 975/43 نشان می دهد که نسبت خوبی بین محصورشدگی پلاسمون های سطحی و تلفات انتشار آنها برقرار است. طول تزویج 99/1 میکرومتر نشان می دهد که می توان نشتی توان به کانال مجاور را کنترل کرد و اندازه کوچک رمزگشا پیشنهادی که برابر 1/92 میکرومتر مربع است اهمیت کنترل نشتی توان را بیان می کند. نسبت تمایز رمزگشا 45/73 دسی بل است که توانایی افزاره در تفکیک سطوح منطقی یک و صفر را نشان می دهد. مقایسه ساختار بدست آمده از این پژوهش با کارهای دیگر تایید می کند که طرح پیشنهادی توانسته است بهبود عملکرد رمزگشا نوری را نتیجه دهد.

    کلیدواژگان: پلاسمون پلاریتون سطحی، رمزگشا نوری، کانال پلاسمونی، کلید الکترواپتیکی، گرافن
  • امیرمحمد بیگ زاده*، محمدرضا رشیدیان وزیری صفحات 19-28

    یکی از مسائل بنیادین در علم فیزیک، اندازه گیری ضریب شکست مواد مختلف است. اطلاع از بزرگی ضریب شکست یک ماده در پیش بینی نحوه رفتار و میزان نور عبوری از آن نقش تعیین کننده ای دارد. روش های مختلفی برای اندازه گیری ضریب شکست وجود دارد. در این کار برای سنجش ضریب شکست نمونه های با ضخامت کم، یک سیستم مبتنی بر روش انحراف سنجی طراحی و ساخته شده است. مبانی نظری کار، مشخصه های موثر و میزان خطای سیستم در اندازه گیری ضریب شکست نمونه های با ضخامت کم در حدود چند میلی متر مورد بررسی قرار گرفته است. پس از بهینه سازی سیستم، بزرگی ضریب شکست نمونه های بلوری یاگ و کوارتز توسط آن اندازه گیری شد که در علوم مختلف بسیار پرکاربرد هستند. با استفاده از سه لیزر هلیوم-کادمیوم (رنگ آبی، طول موج 442 نانومتر)، یون آرگون (رنگ سبز، طول موج 514.5 نانومتر) و هلیوم-نئون (رنگ قرمز، طول موج 632.8)، پاشندگی نوری ضریب شکست این دو ماده در طول موج های تابشی این لیزرها اندازه گیری شد. مقادیر اندازه گیری شده برای ضریب شکست در این سه طول موج به ترتیب برای نمونه کوارتز 1.44، 1.45و 1.37 و برای نمونه بلور یاگ 1.81، 1.83 و 1.73 بود.

    کلیدواژگان: آشکارسازهای سوسوزن، بلورهای اپتیکی، انحراف سنجی، ضریب شکست، پاشندگی نور
  • مریم گودرزی*، سارا سادات پرهیزگار، جواد بهشتیان صفحات 29-36
    در این مقاله با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT)، ابتدا خواص الکترونی و ساختاری کلاسترهای آهن Fe2O3، Fe3O4، Fe4O6 و Fe6O9 (که از پایدارترین کلاسترهای اکسید آهن هستند) و سپس با قرار دادن این کلاسترها بین دو لایه گرافن و بهینه کردن ساختار حاصل، تغییر در خواص الکترونی و مغناطیسی دو لایه گرافن بررسی شده است. یافته ها نشان می دهند که با جایگذاری این کلاسترها بین دو لایه گرافن، لایه های گرافن و همچنین کلاسترها که در ابتدا خنثی هستند، دارای بار الکتریکی می شوند بطوری که اندازه بارها با یکدیگر برابر ولی علامت آنها مخالف یکدیگر است. همچنین ساختارهای حاصل در اثر جایگذاری این کلاسترها مغناطیسی می شوند و اسپین آنها با اسپین کلاستر جایگذاری شده بین دو لایه گرافن برابر است. با جایگذاری کلاسترهای Fe2O3، Fe3O4 و Fe4O6 میان دو لایه گرافن، بین این کلاسترها و لایه گرافن پیوند به وجود آمده از نوع شیمیایی و برای کلاستر Fe6O9، پیوند فیزیکی است.
    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، گرافن دولایه، کلاسترهای اکسید آهن، خواص ساختاری و الکترونی
  • فیروز لنگری زاده، محمدجواد فقیهی*، حمیدرضا باغشاهی صفحات 37-46

    این مقاله به توصیف برهم کنش سه اتم دوترازی با یک میدان کوانتیده تک مد در رژیم جفت شدگی وابسته به شدت می پردازد. تحت یک انتخاب برای شرایط اولیه زیرسامانه ها که در آن اتم ها در حالت برانگیخته آماده سازی می شوند و میدان کاواک در حالت همدوس استاندارد است، شکل صریح بردار حالت کل سامانه به دست خواهد آمد. برای نیل به این مهم، از روش تبدیل لاپلاس استفاده می شود. با درنظرگرفتن رژیم های جفت شدگی ثابت و وابسته به شدت، برخی از مهم ترین ویژگی های فیزیکی سامانه مانند درهم تنیدگی کوانتومی بین زیرسامانه اتمی و زیرسامانه تابشی، وارونی جمعیت اتمی، آمار کوانتومی فوتون های میدان، و چلاندگی به صورت عددی مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج عددی نشان می دهند که وجود تابع غیرخطی در عمق و دامنه غیرکلاسیکی بودن سامانه موثر است. همچنین، با انتخاب تابع های غیرخطی مختلف متناظر با هر نوسانگر غیرخطی با تابع غیرخطی دلخواه یا متناظر با هر سامانه کوانتومی حل پذیر با طیف مشخص، گستردگی مدل حاضر بیش از پیش روشن می گردد.

    کلیدواژگان: مدل جینز-کامینگز سه اتمی، جفت شدگی وابسته به شدت، درهم تنیدگی، ویژگی غیرکلاسیکی، فروافت و بازیافت
  • الهام بهمنی*، جعفر عمادی صفحات 47-55
    پایش سلامت همواره یکی از چالش های مهم در حوزه پزشکی بوده است که این مورد توسط حسگرها پایش می شود. در این میان، اما حسگرهای نوری بالاخص حسگرهای نوری مبتنی بر بلور فوتونی جایگاه ویژه ای دارند. به همین منظور در این مقاله، به ارائه یک نمونه حسگر نوری با استفاده از بلور فوتونی به منظور پایش و تشخیص چهار نوع از سلول های سرطانی اقدام شده است. ساختار حسگر زیستی بلور فوتونی پیشنهادی از نوع دوبعدی و از جنس سیلیکون و در بستر هوا طراحی شده است. ساختار مذکور، توسط موجبرهای ورودی و خروجی و تشدیدگرهای نقطه ای طراحی شده است. پس از انجام شبیه سازی ها و تحلیل و بررسی های صورت گرفته، میزان حساسیت ساختار پیشنهادی در محدوده nm/RIU 500 با میزان ضریب کیفیت بالای 600 گزارش شده است. نتایج مناسب ساختار به همراه سادگی و کوچکی ساختار که در حد میکرومتری است، ساختار پیشنهادی را برای کاربرد های زیست حسگری در حوزه پزشکی مناسب نموده است. لازم به ذکر است که در جهت تحلیل ساختار، از روش های عددی از جمله روش تفاضل متناهی حوزه زمان به منظور بدست آوردن نتایج طیف خروجی ساختار و از روش بسط موج تخت در جهت تحلیل محدوده شکاف باند فوتونی ساختار بلور فوتونی اولیه بهره برده شده است.
    کلیدواژگان: بلور فوتونی، حساسیت، حسگر زیستی، شکاف باند فوتونی، ضریب کیفیت
|
  • Alireza Paknezhad * Pages 1-10

    Laser-plasma accelerators are one of the new technologies to reach high energies. In this paper, while presenting the latest findings in the field of electron acceleration by laser pulse in a plasma channel, the mechanism of producing high-energy electrons in the interaction of femtosecond laser pulse with plasma is investigated and the amount of energy obtained in linear and non-linear interaction is estimated. Considering the density disturbances and the changes of the electric field of the wakefiled wave, it is shown that the energy of electrons decreases with the increase of plasma density and increases with the increase of plasma length and laser power. Also, the changes of the radius of the electron bubble and the number of accelerated electrons inside the bubble have been estimated at different plasma densities.

    Keywords: Femtosecond laser pulse, wakefield, plasma bubble, plasma length
  • MohammadJavad Maleki, Mohammad Soroosh *, Gholamreza Akbarizadeh Pages 11-18

    In this research, by using graphene nano-ribbons on silicon dioxide, a plasmonic channel with high confinement has been designed to guide surface plasmon polaritons. By adjusting the chemical potential of graphene, the transmission of the channel can be controlled. The simulation results show that by applying voltages of 1.5 and 8.3 V to graphene nano-ribbons, chemical potentials of 0.1 and 0.5 eV can be obtained and the channel loss can be changed from 88.23 to 0.91 dB/μm. Based on this, two logical zero and one states and switching operation can be realized. The figure-of-merit of 975.43 shows that there is a good ratio between the confinement of surface plasmons and their propagation loss. The coupling length of 99.1 μm shows that the power leakage to the adjacent channel can be controlled and the small size of the proposed decoder which is equal to 1.92 μm2 shows the importance of power leakage control. The contrast ratio of the decoder is 45.73 dB, which shows the ability of the device to distinguish logical levels of one and zero. Comparing the structure obtained from this research with other works confirms that the proposed design has been able to improve the performance of the optical decoder.

    Keywords: Surface plasmon polariton, Optical decoder, Plasmonic channel, Electro-optic switch, Graphene
  • Amirmohammad Beigzadeh *, MohammadReza Rashidian Vaziri Pages 19-28

    One of the fundamental issues in physics is measuring the refractive index of materials. Knowing the magnitude of the refractive index of a material plays a decisive role in predicting its behavior and the amount of light passing through it. There are different methods for measuring the refractive index. In this work, to measure the refractive index of thin samples, a system based on the optical deflectometry method has been designed and built. The theoretical basis of the work, the effective parameters and the measurement error of the system in measuring the refractive index of thin samples with a thickness of about a few millimeters have been investigated. After optimizing the system, the magnitude of the refractive index of YAG and quartz crystal samples was measured, which are widely used in various applications. Using three lasers of helium-cadmium (blue color, wavelength 442 nm), argon ion (green color, wavelength 514.5 nm) and helium-neon (red color, wavelength 632.8), dispersion of refractive index of these two substances were measured. The measured values for the refractive index in these three wavelengths were 1.44, 1.45, and 1.37 for the quartz sample and 1.81, 1.83, and 1.73 for the YAG crystal sample.

    Keywords: Scintillator detectors, Optical crystals, optial deflectometry, refractive index, light dispersion
  • Maryam Goudarzi *, Sara Sadat Parhizgar, Javad Beheshtian Pages 29-36
    Structural and electronic properties of Iron oxide clusters (Fe2O3, Fe3O4, Fe4O6 and Fe6O9) and change this properties in bilayer graphene Due to placement of clusters between two layer of graphene have been investigated computationally using density functional theory (DFT). We find that By placing the studied clusters between two layers of graphene, graphene layers and clusters, which are initially neutral, are electrically charged, and their charges are equal in opposite sign. Also by placing the clusters between the two graphene layers, the resulting structures are magnetic, and total spin is equal to the cluster spin between the two graphene layers. so by placing Fe2O3, Fe3O4 and Fe4O6 clusters between two graphene layers, a chemical bond is formed between them and graphene layers, while the adsorption Fe6O9 cluster between two graphene layers is a physical adsorption.Keywords: Density Functional Theory, Bilayer Graphene, Iron Oxide clusters, Structural and Optical properties
    Keywords: density functional theory, Bilayer Graphene, Iron Oxide clusters, Structural, Optical properties
  • Firouz Langarizadeh, MohammadJavad Faghihi *, HamidReza Baghshahi Pages 37-46

    This paper describes the interaction of three two-level atoms with a single-mode quantized field in the intensity-dependent coupling regime. Under a choice for the initial conditions for subsystems, where the atoms are prepared in the excited state and the cavity field is in the standard coherent state, the explicit form of the state vector of the whole system are obtained. To achieve this goal, the Laplace transform technique can be applied. By considering the intensity-dependent and constant coupling regimes, some of the most important physical properties of the system such as quantum entanglement between the atomic subsystem and the radiation field subsystem, atomic population inversion, quantum statistics of photons, and quadrature squeezing are numerically investigated. The numerical results show that the presence of nonlinear function can affect in the depth and the domain of the nonclassicality of the system. Also, by choosing different nonlinearity functions corresponding to any nonlinear oscillator with arbitrary nonlinear function, or corresponding to any solvable quantum system with a known discrete spectrum, the presented formalism would clearly be distinguished.

    Keywords: Three-atom Jaynes-Cummings model, Intensity-dependent coupling, Entanglement, Nonclassical property, Collapse, revival
  • Elham Bahmani *, Jafar Emadi Pages 47-55
    Health monitoring has always been one of the crucial challenges in medicine, and sensors have been widely used for this purpose. Meanwhile, optical sensors, especially those based on photonic crystal, have gained significant attention. For this purpose, the current research presents an optical sensor sample using a photonic crystal to monitor and detect four types of cancer cells. The proposed two-dimensional photonic crystal biosensor is made of silicon and is designed in an air substrate. However, it is designed by input and output waveguides and point resonators. After conducting simulations and analysis, the sensitivity of the proposed structure has been reported in the range of 500 nm/RIU with a quality factor of over 600. The simplicity and small size of the structure, which is in the micrometer range, make it suitable for biosensing applications in the medical field. It's important to note that numerical methods such as the finite difference time domain (FDTD) method were used to analyze the structure and obtain the output spectrum results, while the plane wave expansion (PWE) method was utilized to analyze the photonic band gap range of the of the primary photonic crystal structure.
    Keywords: Photonic Crystal, sensitivity, Biosensor, Photonic Band Gap, quality factor