Mohammad Razaghi

With the increasing use of portable electronic devices and the need for more bandwidth, the limitation of radio frequency spectrum has become a serious challenge. Visible Light Communication (VLC) has emerged as an attractive option due to its broad bandwidth and the potential use of existing lighting equipment. This research focuses on the design and simulation of a broadband absorbing layer based on all-dielectric metasurfaces for use in VLC systems. The designed metasurfaces utilize all-dielectric nanorods with two different radii and heights, aimed at creating optical resonances at various wavelengths and enhancing the absorption bandwidth. This absorbing layer can also be applied in other uses, such as solar cells and photovoltaic devices. Simulations were conducted using Lumerical software and the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method. To optimize the structural parameters, an artificial neural network was used in MATLAB. The use of neural networks as an advanced tool allowed for precise modeling of complex relationships between control parameters and absorption performance, making the optimization of the structure more efficient, which reduced computational time and improved accuracy in predicting absorption. In this study, two structures were presented for different purposes. The first structure, with an average absorption of 99.50%, showed the best performance at normal incidence, outperforming previous structures, especially those based on metals. The second structure maintained a high absorption of over 90% up to an angle of 70 degrees, providing the highest angular stability. These absorbers, without the use of metal, achieve optimal performance across the wavelength range of 400 to 800 nanometers and are also independent of the light polarization angle.

The increasing incidence of cancer in recent years has necessitated the development of early detection methods. In this regard, the use of optical biosensors, particularly surface plasmon resonance (SPR)-based biosensors, can serve as a reliable and effective technology. These biosensors offer low cost, small size, label-free detection, and high accuracy and sensitivity. An SPR biosensor was designed to detect Hela, Jurkat, PC-12, MDA-MB-231, and MCF-7 cancer cells, which have refractive index between 1368 and 1401. Two-dimensional numerical simulations were performed using COMSOL Multiphysics. The biosensor was meshed, and the Maxwell's equations were solved for each element using the finite element method. This analysis yielded the amount of light absorption, transmission, and reflection, as well as the electric field distribution. The operating range of the biosensor was designed to be within the optical communication band. Therefore, to prevent the resonance wavelength from shifting out of the communication band, the design of highly sensitive sensors was avoided. The presented SPR biosensor has a multilayer structure consisting of a prism/silver/titanium dioxide/di alumina trioxide grating. The structure is Stimulated using a BK7 prism at an incident angle of 75 degrees. The 37 nm thickness of silver layer is designed to generate surface plasmons, thereby inducing resonance in the biosensor and minimizing the reflection coefficient. The 22 nm thickness of titanium dioxide layer serves as a protective layer for silver against corrosion. Two types of di alumina trioxide gratings with asymmetric and triangular units were investigated. The gratings were employed to enhance the analyte-biosensor interface area. Simulations revealed that an equilateral triangular grating with a side length of 200 nm and a period of 300 nm exhibited the best performance. The proposed biosensor demonstrated a sensitivity of 12214 nm per refractive index unit, a full width at half maximum of 88 nm, a figure of merit of 122 per refractive index unit, a detection accuracy of 0.0113 nm, and a quality factor of 14.53. Additionally, the penetration depth of the electric field in the multilayer biosensor was calculated to be 500 nm. Comparisons with previous structures indicated improvements in all or some of the performance parameters.

In this thesis, an infrared plasmonic metamaterial absorber has been designed and simulated with the help of graphene for gas detection. The proposed plasmonic metamaterial consists of an alternating cubic cavity ring nanoantenna array made of gold (Au) with a thickness of td = 10 nm, diameter d = 300 nm and a cubic air cavity on the r side and a continuous gold layer of gold with a thickness of tau = 100 nm, which is separated from the nano antennas by a dielectric layer made of silicon dioxide (SiO2) with a thickness of tsi = 30 nm. A graphene layer with a thickness of Δ = 0.34 nm is embedded on the hollow nanodisks. This air cavity is filled with three materials: water, PMMA and AL2O3. The simulation results indicate that the highest sensitivity, the highest FOM and the smallest FWHM are related to the unfilled state for the air cavity. Gas measurement for the proposed structure is in the range of refractive index 1 to 1.12. The best result obtained for the proposed structure in this case is for gas with a refractive index of 1.06 for the parameters of sensitivity, FOM and FWHM are equal to S=3120nm/RIU, 59RIU-1 and 55nm, respectively.

The consumption of renewable energy is rapidly increasing. Additionally, limited non-renewable resources are available. Therefore, continuous research efforts are being made to generate energy from renewable sources such as solar, water, wind, etc. Photovoltaic cells, particularly perovskite solar cells, have gained popularity due to ease of fabrication, cost-effectiveness, high absorption coefficient, controllable energy gap, high charge carrier mobility, excellent power conversion efficiency (PCE), etc. The recent generation of perovskite solar cells are semi-transparent. In such solar cells, metallic back contacts are replaced by transparent contacts such as transparent conducting oxide (TCO) and thus they are able to absorb the solar light from both front and back contacts. In this regard, the incident light flux is enhanced which results in a higher absorption and PCE. In this research, optical and electrical modeling of a semi-transparent perovskite solar cell with a transparent back contact has been conducted using the COMSOL software. Finite Element Method (FEM) was employed to calculate absorption, reflection, light transmission, and the generation rate of electron-hole pairs. Electrical analysis was performed using the semiconductor module, obtaining characteristics such as the current-voltage (J-V) curve and photovoltaic parameters including short-circuit current, open-circuit voltage, filling factor, and PCE of the propose structure. Validating the simulation results, a semi-transparent solar cell with a MoOx/ITO back contact achieved a PCE of 13.87%. Removing the MoOx buffer layer increased PCE to 96.13%. Therefore, a buffer-less structure with high PCE was introduced, offering advantages such as simplified fabrication steps, accelerated manufacturing processes, reduced material requirements, and cost-effectiveness. In the following, different back contact materials (ITO, IZO, IOH) were tested, with IOH exhibiting the best performance with a PCE of 31.14%. Additionally, applying Albedo light to the back contact increased PCE from 14.31% to 18.21%. To further enhance PCE by minimizing losses from Fresnel reflection, MgF2 anti-reflection layers with an optimal thickness of 80 (100) nm were applied on front (back) contacts. Results showed that adding these layers increased PCE to 19.69%. Consequently, incorporating anti-reflection layers on both sides of the contacts resulted in an 8% increase in PCE.

The increasing growth of information technology and a tremendous speed in broadening the required traffic band of telecommunication networks and the Internet necessitates its continuous evolution. Given that optical telecommunications play a key role in the future of the communications industry, lasers are a key component of optical transmitters and their proper design has a significant impact on the performance of optical telecommunication systems. Distributed Bragg reflector (DBR) lasers play an important role in advanced optical communication networks due to their periodic structure which prevents the emission of power at unwanted wavelengths. The single mode operation of these single mode lasers is due to their frequency-selective nature. DBR lasers are designed based on InGaAs/InGaAsP/InP heterostructures. The key parameters in such lasers are the gain of the active medium, the current injected to the phase section, and the wavelength offered by the Bragg lattice. The gain medium and Bragg section are separated along the length of the laser suggesting more degrees of freedom in comparison with the distributed feedback lasers. In DBR lasers the Bragg wavelength λ_B has the highest reflection and the closest longitudinal cavity mode to λ_B has the lowest cavity losses. The structure of this type of laser is suitable for connection to other devices, such as separate sections for laser tuning or modulation. In this thesis, the Lumerical software of the Interconnect module is used for simulation and analysis of Fabry-Perot (FP) and DBR lasers. The design frequency is set at 1914.144 THz, and the Bragg grating section is designed to have a lattice constant of 194 nm and an effective refractive index of 4. A network optical analyzer is used to optically stimulate the active environment and to obtain FP laser transmissivity and DBR Reflectivity. In addition, the steady state spectrum, the instantaneous output power of the laser, and the instantaneous density of the carriers of the gain environment have been studied. Also, the effect of perturbing the lattice constant and temperature change on the output spectrum of lasers have been investigated. The power amplitude around the central frequency in the FP laser was achieved to be 4.48049 dBm, while the same quantity was reported to be 11.3619 dBm in the DBR laser with a 6.88 dB superiority in performance. Then, two optimal models were designed by tuning the currents injected to the Bragg lattice and the phase section compensating the perturbations in the lattice constant and the temperature

One of the valuable solutions that reduce energy consumption by the irrigation network and reduce the pollution effects of these systems to almost zero is the use of solar energy to supply the energy required by pressurized irrigation systems. Therefore, the present study was conducted to analyze the possibility of and farmers’ willingness to use solar energy in pressurized irrigation systems in the city of Gilan Gharb. The statistical population of the study included those farmers of Gilan Gharb city in Kermanshah province whose farm is equipped with a pressurized irrigation system. According to the statistics of Jihad Keshavarzi of Gilan Gharb city, the number of these farmers was 1012. Using Cochran's formula and random sampling method, a sample of 93 people was selected, which was increased to 100 to reduce the sampling error. Feasibility study of using solar irrigation was calculated and estimated using HOMER and Excel software in proportion to the amount of sun exposure in the area, pump output power and the amount of water required for the product. A questionnaire was used to assess and analyze the tendency of farmers to replace solar irrigation with pressurized system, the validity of which was calculated using the opinion of experts and the reliability of its scales was calculated using Cronbach's alpha coefficient. The reliability coefficient of the questionnaire scales was between 0.74 and 0.89, which indicates the reliability of the scales used. The main analytical method for data analysis was Growth Curve Modeling using Bootstrapping technique. Findings related to the possibility of replacing solar irrigation with conventional pressurized system showed that this technology is feasible in the region; and although the initial cost of the solar irrigation system in the region is high (about 16 million tomans per hectare of agricultural land), but could be cost- effective during a longer period of time. The inferential findings of the study showed that the tendency of farmers to use solar irrigation instead of conventional sprinkler irrigation system over time has a linear growth curve that is strongly influenced by farmers' awareness of the feasibility of using this new irrigation method. The conditional model included 5 independent variables (attitude towards solar irrigation, usefulness of solar irrigation, individual norms towards solar irrigation, attitude towards the environment and the role of solar irrigation in its maintenance and farmers' knowledge about solar irrigation), all of which had a significant effect on farmers' willingness to use solar irrigation. These variables could explain 56% of the variance related to farmers' desire to use solar irrigation before exposing farmers to the feasibility results; While in the second and third steps (after showing the simulation results to the farmers and two month later), this rate increased to 69% and 74%. At the end of the research, important practical suggestions are presented to disseminate this new technology between the farmers. One of the most important suggestions of the study is that the government should provide some financial support to farmers or design some programs that have the least financial burden for farmers; Because the findings showed that the most important obstacle to the use of this technology in the region is the very high initial costs of launching the technology which makes the application of the technology beyond ability of most farmers.

امروزه با گسترش روزافزون فناوری و افزایش حجم اطلاعات نیاز به افزایش پهنای باند و سرعت در ارسال و دریافت داده در لینک های مخابراتی و شبکه های محلی و شبکه های جهانی به منظور صرفه جویی در وقت و انرژی به سرعت افزایش می یابد. ارتباطات الکتریکی که مبتنی بر اتصالات فلزی هستند، جوابگوی این پهنای باند نیستند. همچنین اتلاف توان در آن ها زیاد است. بدین ترتیب با استفاده از شبکه های نوری محدودیت سرعت و ظرفیت در شبکه های ارتباطی حل می شود. از طرفی دیگر، فوتون به عنوان حامل در ارتباطات نور دارای سرعت بالایی بوده و همچنین جرم و بار ندارد. از این رو، میدان های الکتریکی و مغناطیسی بر آن تأثیر نداشته و تضعیف و نویز در سیگنال های نوری بسیار کاهش می یابد. این ویژگی در بسیاری از حوزه ها به دلیل دقت بالا در انجام کار بسیار قابل توجه است. در ادامه ابتدا در مورد لیزرها صحبت خواهد شد، سپس در مورد بلور فوتونی و در آخر فانولیزر بلور فوتونی را مطرح خواهد شد. لیزرهای فانو بلور فوتونی دارای نور خروجی تک مد هستند. همچنین این لیزرها میتوانند به گونه ی خودکار پالس تولید کنند (خودپالس ).

گیتهای منطقی نقش اساسی در مدارهای الکترونیکی دارند، با توجه به ساختار اتمی گیتهای منطقی و وجود الکترونها ، به عنوان حامل اصلی مدارهای الکترونیکی، سرعت)فرکانس( و پهنای باند محدود میشود و تلفات افزایش مییابد. استفاده از مدارهای تمام نوری محدودیتهای سرعت و پهنای باند را مرتفع و تلفات را کاهش میدهد. جایگزین کردن فوتونها به عنوان حامل ارتباطات نور، به جای الکترونها، باعث افزایش سرعت میشود و از طرفی چون میدانهای الکتریکی و مغناطیسی برفوتونها تأثیر ندارند، تضعیف و نویز در سیگنالهای نوری را بسیار کاهش میدهد. چون کوچک سازی و تجمیع مدارهای نوری با مشکلاتی مانند اتلاف انرژی همراه است، بلورهای نوری پیشنهاد میشود. بلورهای فوتونی ساختارهای متناوب هستند و به گونهای طراحی شدهاند تا حرکت فوتونها را تحت تاثیر قرار دهند. اساس کار بلورهای فوتونی تناوب ضریب شکست است و انتشار فوتون در داخل این ساختارها به طول موج آنها بستگی دارد.مزایای بلورهای فوتونی شامل سرعت بالا، تلفات کم توان و سایز کوچک است که استفاده از این مواد را در مدارهای مجتمع نوری ممکن کرده است. استفاده از گیتهای منطقی تمام نوری براساس بلورهای فوتونی، در مدارهای تمام نوری، راهی برای از بین بردن محدودیتهای موجود در مدارهای الکترونیکی است. ساختار پیشنهادی گیتهای منطقی AND,NOT,XOR,OR با توان انتقالی بیشتر از 80 % توان ورودی، تلفات بسیار کم، کنتراست،مناسب بین سطوح منطقی، سایز کوچک و مناسب برای مدارهای مجتمع تمام نوری است. جهت طراحی و شبیه سازی شبکه بلور فوتونی در این تحقیق از نرم افزار Rsoft CAD-Layout استفاده میشود و نمودارهای بدست آمده با نرم افزار Matlab نرمالیزه میگردد.

بلورهای نوری ساختارهای منطم از محیط ماکروسکوپیک با ضریب دیالکتریک متناوب است که نشان داده می شود این ساختارها می توانند دارای باند ممنوعه نوری باشند. وجود این باندهای ممنوعه در بلورهای نوری و ایجاد کنترل شده آن در راستای دلخواه موجب استفاده گسترده از بلورهای نوری در کاربردهای گوناگون شده است. این ساختارها روشی برای کنترل امواج الکترومغناطیسی در محیط دی الکتریک فراهم می کنند. به همین دلیل ابزارهای نوری که بر مبنای بلورهای نوری طراحی می شوند، بدلیل ویژگی های جالب آنها، از جمله تلفات ناچیز، سرعت گروه بسیار پایین، انعطاف پذیری در شکل و ابعاد و همچنین مناسب بودن برای مدارات مجتمع در ابعاد نانو بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. فیلتر نوری، یکی از ابزارهای نوری است که بر مبنای بلور نوری طراحی می شود و یکی از المان های بسیار مهم برای سیستم های مخابرات نوری می باشد. به همین دلیل در این پژوهش ما با استفاده از نرم افزار RSoft یک فیلتر با استفاده از کوپل شدگی یک کاواک با دو موجبر طراحی کردیم. برای ایجاد موجبر از یک نقص خطی و برای ایجاد کاواک از نقص های نقطه ای در یک کاواک بلور فوتونی استفاده کردیم. برای طراحی فیلتر پاسخ فرکانسی، ما از شبیه سازی روش FDTD استفاده کردیم که برای فرکانس 1550 نانومتر، یکی از درگاه های خروجی این فیلتر میان گذر بوده و حدود 90 درصد این فرکانس را از فیلتر عبور می دهد و برای درگاه خروجی دیگر فیلتر میان نگذر ایجاد نشده و این فرکانس از این خروجی عبور نمی کند،که برای دوحالت با تغییرات شعاع و ضریب شکست مشاهده شد که طول موج یا فرکانس تشدید کاواک بر اساس تغییرات شعاع و ضریب تغییر میکند. نتایج بدست آمده از فیلتر طراحی شده بسیار مطلوب بوده و برای کاربردهای مختلف می توان از این شبیه سازی برای ایجاد فیلتر استفاده نمود.

دیودهای گسیل کننده نوری یکی از مهم ترین ادوات در سیستمهای الکترونیکی و مخابراتی در نظر گرفته میشوند. در این پایان نامه از میان دیودهای نور دهنده مختلف، دیودهای دیودهای گسیل کننده ی نوری مبتنی بر چاه های پتانسیل InGaN برای ارزیابی و عملکرد آنها انتخاب شده اند. در این نوع ادوات بارهای قطبش، مهمترین عامل برای کاهش بهره میباشند. علاوه بر این جرم موثر بالای حفره ها در مقایسه با الکترون ها تاثیر بسزایی در عملکرد آنها خواهند داشت. راه حل های مختلفی برای بهبود شرایط و افزایش بهره این ادوات از جمله نرخ بازترکیب تشعشعی در طول سالهای متوالی ارائه شده است. در اینجا، کاهش ضخامت سد پتانسیل، راهکاری است که برای بهبود عملکرد و البته با در نظر گرفتن جرم سنگین حفره، ارزیابی و آنالیز شده است. نمودار های مختلفی مانند نمودار جریان-ولتاژ، نرخ بازترکیب تشعشعی، توان-جریان، طیف خروجی و غیره برای ارزیابی بیشتر آورده شده است. در نهایت، انتخاب ضخامت 7 نانومتر برای سدهای کوانتومی به عنوان یک نقطه بهینه در نظر گرفته شده است، زیرا ضخامت کمتر سد سبب میگردد تا حفره ها مسافت کمتری را برای رسیدن به لایه ی آخر طی کنند.

در این رساله، به تحلیل، مدل سازی و طراحی زیست حسگرهای مبنی بر تشدیدکننده های نوری مد نجوای WGM پرداخته می شود. با ارائه ی روش های تحلیلی سیستماتیک برای مدل سازی سریع و دقیق این زیست حسگرها، بهینه سازی پارامترهای ساختاری تشدید کننده ها به منظور یافتن بهترین عملکرد زیست حسگری، امکان پذیر شده است. تحلیل تئوری مشددهای استوانه ای به عنوان زیست حسگرهای نوری کارآمد، ارائه می شود. این تحلیل که برپایه ی تکنیک های لام است، سیستماتیک بوده و منجر به ساده سازی فرآیند دشوار تحلیل مشخصه های الکترومغناطیسی مدهای نجوایی در مشددهای استوانه ای می شود. با این روش، طول موج های تشدید و پروفایل های شدت میدان الکترومغناطیسی مدهای نجوایی با مرتبه های شعاعی (i) و زاویه ای (l) بالاتر، محاسبه شده است. تطابق های داده ی 95 % ≤ بین نتایح روش پیشنهادی ما و روش های آزمایشگاهی و عددی، صحت و دقت روش پیشنهادی را به اثبات می رسانند. همچنین نشان داده می شود که با تعمیم روش تحلیل پیشنهادی برای مشددهای استوانه ای دولایه ای، امکان بررسی ساختارهای استوانه ای سه لایه ای نیز وجود دارد. با بررسی پارامترهای ساختاری در این مشددها، بهترین حساسیت (S) برایTM WG 10 در شعاع (R) 100 µm از یک مشدد استوانه ای MgF2 نسبت به سایر زیست حسگرهای مشدد استوانه ای مشابه با جنس سیلیکا، بدست می آید. علاوه براین، در این تحقیق زیست حسگرهای برپایه ی مشددهای مدهای نجوایی مسطح بطور گسترده بررسی شده است. این زیست حسگرها در سه ساختار مشددهای میکرو حلقه، دیسک و ریس ترک MRR تشکیل شده از مواد SOI و SiON، بررسی می شوند. برای مدل سازی فوق العاده سریع (از مرتبه ی صدم ثانیه) و مؤثر از این زیست حسگرها، روش تلفیقی تبدیل کانونی و نظریه ی جفت شدگی مدها (CTM+CMT)ارائه می شود. برای اثبات صحت این روش، آزمایش های اندازه گیری طیف های خروجی مشدد حلقه SOI با شعاع 7 µm و مقادیر فاصله ی گاف 160 nm و 180 nm بین مشدد حلقه و موجبر مستقیم جفت شده به آن انجام شده است. در این حالت نیز تطابق داده ی 95 % ≤ یبن نتایج روش پیشنهادی و روش های آزمایشگاهی و همچنین شبیه سازی های نرم افزارCOMSOL وجود دارد. با این روش، دوازده پیکربند بهینه شده ی مختلف از زیست حسگرهای مبنی بر مشدد حلقه و دیسک با شرایط مصالحه بین S بالا (100 nm/RIU≤) و حد آشکارسازی ذاتی ((ILODپایین (کمتر از 1

در چند دهه اخیر، پیشرفت صنایع مختلف و تکنولوژی، منجر به افزایش چشمگیر تقاضا برای انرژی های تجدید پذیر، شده است. سلول های خورشیدی یکی از مهم ترین منابع انرژی تجدیدپذیر محسوب می شوند. به طور کلی سلول های خورشیدی ابزارهای نوری هستند که نور را به صورت مستقیم به الکتریسته تبدیل می کنند. در میان انواع مختلف سلول خورشیدی، سلول های خورشیدی مبنی بر ارگانو متال هالید پروسکایت ها (سلول های خورشیدی پروسکایتی)، به دلیل مزایایی همچون قیمت پایین مواد خام، فرآیند ساخت آسان و بازده تبدیل نسبتا بالا(نسبت به سلول های خورشیدی با همان محدوده قیمت) توجه بسیاری از دانشمندان را در چند سال اخیر، به خود جلب کرده اند. شبیه سازی و مدل سازی سلول های خورشیدی، ابزار مهم و بسیار موثر برای درک بهتر فیزیک مورد استفاده در این قطعات و همچنین بررسی دستگاه هایی با هزینه ساخت بالا و بسیار زمان بر، است. از این رو، در این پژوهش در راستای دستیابی به مدل دقیق، به شبیه سازی سه بعدی سلول های خورشیدی پروسکایتی پرداخته شده است. در این پایان نامه برای شبیه سازی سلول خورشیدی پروسکایتی از نرم افزار COMSOL Multiphysics استفاده شده است. روش حل این نرم افزار براساس روش حل المان محدود است. همچنین از معادلات استاندارد نفوذ-رانش جهت مدل سازی رفتار حامل ها استفاده شده است. در بخش نتایج، ابتدا تأثیر تغییرات دما و جایگزینی ماده ی انتقال دهنده حفره بر عمل کرد سلول های خورشیدی بررسی شده است. همچنین در این پژوهش به منظور افزایش بهره وری این نوع از سلول ها، ساختار جدیدی شامل یک لایه CH3NH3SnI3 به عنوان لایه جاذب نوری به ساختار سلول های خورشیدی پروسکایتی متداول اضافه شده است که این امر منجر به دستیابی به بازده 08/15 % شد. در ادامه با تغییر معماری لایه طلا (موج دار ساختن لایه طلا) و همچنین اضافه نمودن لایه ضد انعکاس از جنس MgF2 به این ساختار (ساختارسلول پروسکایتی شامل لایه CH3NH3SnI3) بازده 87/15 % حاصل شد.

در این پایان نامه، مدل تئوری برای یک تقویت کننده ی نوری نیمرسانای نقطه کوانتومی QDSOA ارائه می شود. دینامیک حامل ها در حالت های انرژی پیوستار، برانگیخته و پایه به همراه لایه ی مرطوب (WL)در مدل در نظر گرفته می شود. تاثیر شمول تراز برانگیخته ی دوم (ES2)برای اولین بار، با بهترین دانش نویسنده، در مدل QDSOA ارائه شده در نظر کرفته می شود. این فرض ممکن است، اگر ناحیه ی فعال QDSOA به گونه ای رشد یابد که حضور ES2 از ترازهای بالاتر و WL قابل تمییز باشد. به علاوه، اثر پهن شدگی غیرهمگن ناشی از توزیع اندازه ی نقاط و اثر پهن شدگی همگن تک نقطه ی کوانتومی (QD) در طیف بهره ی نوری، با گروه بندی QDها بر اساس فرکانس تشدید نوری آن ها نیز در مدل در نظر گرفته می شود. همچنین، گروه بندی مدهای فوتون در مدل در نظر گرفته می شود. بهره ی نوری QDSOA با استفاده از روش ماتریس چگالی محاسبه می شود. معادلات آهنگ جفت شده به همراه معادلات انتشار پالس نوری به صورت عددی حل می شوند. نشان داده می شود که بهبود عملکرد QDSOA با در نظر گرفتن ES2 در معادلات آهنگ ممکن می شود. اشباع بهره در چگالی های جریان تزریقی مختلف برای قطارهای پالس با نرخ بیت های مختلف بدست می آید. نشان داده می شود که زمان واهلش حامل ها نقش مهمی در چگونگی تقویت و پردازش سیگنال ایفا می کند. نتایج نشان می دهد که QDSOA می تواند برای دستگاه های پردازش سیگنال با نرخ بیت های فوق بالا (تا Gbps 450) با اعوجاج موج قابل چشم پوشی و بازیابی بهره ی سریع استفاده شود. در ادامه، طیف گسیل خودبه خودی تقویت شده ASEو شکل نویز NFدر حضور ES2 بدست می آید. نشان داده می شود که ASE دارای سه پیک است که مربوط به ترازهای پایه، برانگیخته ی اول و برانگیخته ی دوم هستند. تاثیر افزایش توان ورودی بر کاهش NF نیز، نمایش داده می شود. نشان داده می شود که ASE و NF تقویت کننده می توانند در مدل سازی QDSOA با توان های ورودی بالا نادیده گرفته شوند. در نهایت، مدل سازی مدولاسیون بهره ی متقابل با نرخ بیت های فوق بالا تا Gbps 450 در حضور ES2 نشان داده می شود. در حضور ES2، زمان بازیابی و اشباع بهره کاهش می یابد و بنابراین، قطارهای پالس با نرخ بیت های فوق بالا می توانند با اثر الگو و اعوجاج موج قابل چشم پوشی مدوله شوند. همچنین، تاثیر افزایش چگالی جریان و کاهش طول عمر واهلش حامل ها برای نمایش

در سال های اخیر در حوزه ی مخابرات تقاضا برای پهنای باند بیشتر، افزایش یافته است. در سرعت های بالای انتقال اطلاعات مخابرات مبتنی بر سیم دارای محدودیت هایی است. مخابرات نوری به دلیل نداشتن محدودیت در سرعت های بالا به عنوان جایگزین مناسبی برای مخابرات سیمی در نظر گرفته شد. در سال های اخیر با گسترش فیبر نوری، مخابرات نوری مورد توجه زیادی قرار گرفت. مدولاتورها نقش کلیدی در تعیین پهنای باند لینک های مخابراتی دارند. علاوه بر پهنای باند، با کاهش سایز مدارات الکتریکی، سایز مدارها به عنوان مولفه ی تعیین کننده ای در نظر گرفته شد. در سال های اخیر تحقیقات زیادی در جهت بهبود عملکرد این نوع مدولاتور نوری انجام گرفته است. در این پژوهش تحلیل دینامیکی مدولاتورهای مبتنی بر حلقه ی تشدید با تحلیل سه مدولاسیون شاخص، تلفات و تزویج انجام می شود. با در نظرگرفتن سیلیکون به عنوان ماده ی مورد استفاده در ساختار مدولاتور، آنالیز مدولاتورهای حلقه ی تشدید بر اساس PIN با استفاده از روش تبدیل ساختاری، بررسی و معادلات سه بعدی موج حل می شود. در این پژوهش برای اعتبارسنجی روش استفاده شده، مقادیر انتقال بر حسب ولتاژ محاسبه و نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شود. در نهایت برای بهبود عملکرد مدولاتور، با استفاده از الگوریتم بهینه سازی فایر فلای، ساختار نوری مدار بهینه می شود. در این مدل با توجه به مسئله ی مصرف توان که با کاهش سایز مدارات و ولتاژ درایو در مدارات VLSI به یک مولفه ی کلیدی در طراحی مدارات تبدیل شده، ساختار در جهت کاهش مصرف توان بهینه می شود. نتایج به دست آمده از این ساختار بهینه با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و برتری این مدل نسبت به مدل پایه اثبات می گردد. در جهت بهینه کردن قسمت الکتریکی مدولاتور ، با در نظر گرفتن این مسئله که در مدولاتورهای مبتنی بر پیوند PIN طول عمر حامل ها محدود کننده ی پهنای باند هستند، یک ولتاژ بهینه برای داشتن بیشینه ی پهنای باند محاسبه شده است.

در طول سالیان متمادی جوامع علمی توجه قابل ملاحظه و رو به رشدی به پایش و ارتقاء سطح سلامت جامعه و کیفیت زندگی به وسیله آشکارسازی و شناسایی تمام ذرات خطرناک برای بدن انسان از جمله انواع پروتئین ها، ویروس ها و ذرات باکتریایی داشته اند. وقتی این ذرات توسط حسگرهای زیستی بدون برچسپ شناسایی می شوند، مولکول ها با اضافه کردن رنگ دانه های رادیواکتیو و فلورسنت به صورت ساختاری و عملکردی دسته بندی نمی شوند. در این پایان نامه ساختارهای حلقه تشدید نوری و نانونوار گرافنی مورد مطالعه قرار گرفته اند. جابه جایی طول موج تشدید که هنگام واکنش آنالیت ها با ساختار اتفاق می افتد، مهمترین جنبه بررسی شده است. حلقه های تشدید نوری دسته نویدبخشی از حسگرها هستند که ارزش آن ها در کاربردهای تشخیص زیستی به تازگی کشف شده است. این حلقه ها که در صنعت مخابرات در کاربردهای پردازش سیگنال شناخته شده بودند، به تازگی به دلیل قابلیت تولید در ابعاد مختلف، حساسیت و تطبیق پذیری به عنوان حسگر زیستی استفاده می شوند. یک حسگر زیستی پلاسمونیک یک تغییر در سیگنال نوری (مانند جابه جایی در طول موج تشدید یا تغییرات شدت در یک طول موج خاص) را زمانی که ساختار سنسور با مولکول های زیستی واکنش می دهند، تشخیص می دهد. این تغییر می تواند به جذب مولکول ها حساس باشد. حسگرهای زیستی پلاسمونیک برای کاربرد های تشخیص طبی به صورت بدون برچسپ اختراع شده اند.

نیاز روزافزون به اطلاعات و توسعه زیرساخت های ارتباطی با سرعت بالا و پهنای باند وسیع، محققین را به این نتیجه رساند که شبکه هایی که در آن ها سیگنال الکتریکی به عنوان حامل پیام باشد، جوابگوی نیاز امروزه جهت دسترسی به انبوه اطلاعات نیستند. با توجه به این امر شبکه های مخابراتی نوری در حال حاضر به عنوان زیرساخت اصلی مخابراتی هر کشوری موردتوجه است. در این گونه شبکه ها سیگنال نوری جایگزین سیگنال الکتریکی به عنوان سیگنال حامل پیام می شود. بدین ترتیب با استفاده از شبکه های نوری محدودیت سرعت و ظرفیت در شبکه های ارتباطی حل می شود. در بخش ابتدایی یک لینک مخابرات نوری باید سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری تبدیل شود تا امکان انتقال آن از طریق فیبر نوری فراهم شود. این وظیفه توسط منابع نوری انجام می شود. کارایی لینک نوری به مقدار توان (نور) تزویج شده از منبع به فیبرهای نوری و نیز کیفیت نور تولیدشده توسط منبع وابسته است. لیزر VCSEL به عنوان یکی از این منابع نوری، توان مصرفی بسیار کم و جریان آستانه پایینی دارد و همچنین به دلیل متمرکز بودن و واگرایی پایین پرتو خروجی آن به راحتی می توان نور خروجی آن را به داخل فیبرهای نوری انتقال داد. در این پایان نامه سعی شده با شبیه سازی لیزر VCSEL و بررسی خصوصیات آن به شناخت و توسعه هرچه بیشتر این لیزر و افزایش حوزه های کاری آن به عنوان یک منبع نوری بسیار مهم و پرکاربرد پرداخت. ابتدا بازتابندگی برای چند ترکیب مختلف DBR محاسبه شده و با استفاده از تعداد جفت ها در بازتابندگی مطلوب، لیزر VCSEL شبیه سازی شده است. طول موج لیزرهای شبیه سازی شده 850 و 980 نانومتر می باشند و طیف فرکانسی و تاثیرافزایش دما در جابجایی طول موج نیز بررسی شده است. از نرم افزار RSOFT برای شبیه سازی استفاده شده است.

مخابرات نوری در شبکه های مخابرات امروزی به دلیل فراهم کردن پهنای باند و سرعت ارسال بالای داده ها از جایگاه ویژه ای برخوردار است. تقویت کننده های نوری جزئی جدا ناپذیر از چنین شبکه هایی هستند . از میان انواع تقویت کننده های نوری، تقویت کننده های نوری نیمه هادی نقشی تعیین کننده در توسعه و پیاده سازی سیستم های مخابراتی نوری امروزی را به عهده داشته اند. این گونه تقویت کننده را می وان به دو نوع با/بدون پوشش انعکاسی دسته بندی کرد. به دلیل برتری خصوصیاتی در تقویت کننده نوری نیمه هادی انعکاسی همچون نرخ خاموشی و بهره نوری بیشتر در مقایسه با تقویت کننده نوری نیمه هادی عادی، در این تحقیق به بررسی و تحلیل آن پرداخته می شود. پالس های انتشاری در محیط تقویت کننده توسط مجموعه ای از معادلات دیفرانسیلی غیر خطی کوپل شده رفت و برگشتی توصیف می شوند. این معادلات ناشی از اندر کنش معادلات ماکسول (ناشی از ماهیت موجی فوتون) و معادلات آهنگ حامل ها (ناشی از ماهیت ذره ای الکترون) می-باشند. از جمله اثرات غیرخطی در نظر گرفته شده در این معادلات، می توان به پدیده مدولاسیون خود فاز، پاشندگی سرعت گروه، جذب دو فوتونی و پدیده گرمای حامل اشاره کرد. حل این معادلات از روش های تحلیلی معمول غیر ممکن است و باید از روش های عددی برای حل آنها استفاده کرد. روش تفاضل محدود انتشار پرتو بهترین روش برای حل این گونه معادلات می باشد. در نتایج حاصل از این پژوهش مشاهده می شود که تقویت کننده نوری نیمه هادی انعکاسی نسبت به تقویت کننده عادی دارای توان خروجی بسیار بالاتر در جریان بایاس کمتری می باشد. با افزایش میزان انعکاس لایه پوششی انتهایی، توان نوری خروجی افزایش می ابد و به دنبال آن مقدار بهره اشباع افزایش می یابد. با افزایش بهره اشباع، تعداد حامل های بیشتری در حین تقویت شدن مصرف می شوند و شاهد افت بهره شدیدتری خواهیم بود. بدین ترتیب زمان بازیابی بهره با افزایش میزان انعکاس افزایش می یابد. همچنین با تغییر میزان انعکاس می توان مقدار انرژی ورودی مورد نیاز، جهت به اشباع رفتن تقویت کننده را تغییر داد، این بدین معناست که مرز بین ناحیه خطی و غیر خطی را می توان جابجا کرد.

در این پایاننامه، ویژگی تقویتکننده نوری نیمههادی که سبب میشود به عنوان یک آشکارساز استفاده شود بررسی شده است. نشان داده شده که یک آشکارساز علاوه بر آشکارسازی، سیگنال نوری را تقویتکننده نیز میکند. پس از آن مدلسازی دقیقی از رفتار آشکارسازی تقویتکننده نوری برای پالسهای در حوزه پیکو ثانیه و فمتو ثانیه انجام شده است. بدین منظور از معادله شرودیگر بهبود یافته که بیان کننده نحوه تغیرات پالس در محیط تقویتکننده میباشد، استفاده شده است. همچنین، در پایاننامه سعی شده تا ویژگیهای تقویتکنندگی و آشکارسازیِ تقویت کنندهنوری نیمههادی بهبود داده شود. از آنجا که معادلات شرودیگر غیرخطی معمولا بسیار پیچیده هستند، روش تفاضل محدود-انتشار پرتو گزینه مناسبی برای حل اینگونه معادلات میباشد. این روش مناسبترین روش برای کاربردهایی است که موجبر داری چند سیگنال ورودی نوری است. در این پایاننامه تقویتکننده با دو الکترود و سه الکترود که میتواند جهت آشکارسازی مورد استفاده قرار گیرد، مدل سازی شده است. سپس، توسط مدل ارائه شده به این نتیجه خواهیم رسید که میتوان برخی از پارمترهای این آشکارساز را بهبود داد. همچنین نشان داده شده که تقویت-کننده نوری نیمههادی علاوهبر اینکه آشکارسازی را انجام میدهد میتواند سیگنال عبوری را نیز تقویت کند. برای اولین بار در این آشکارساز از معادلاتی که اثر کلیه پدیدههای غیرخطی شناخته شده در حوزه پیکو ثانیه و فمتو ثانیه در نظر گفته شده، استفاده شده است. این پدیدهها عبارتند از پراش سرعت گروه، تغییرات غیرخطی بهره و ضریب شکست ناشی از تخلیه حامل، پراش طیف بهره، جابجایی قله طیف بهره با تغییرات چگالی حامل، سوختگی طیفی، جذب دو فوتونی و انکسار فوق سریع غیرخطی. در انتها نیز برای اولین بار سعی شده با تزریق نور کمکی پاسخ فرکانسی آشکارساز بهبود داده شود. نتایج حاصله به خوبی نشان خواهد داد که تزریق این نوری کمکی پاسخ فرکانسی آشکارساز را از 500 مگاهرتز به 15/6 گیگاهرتز افزایش داده است.

ساختار تشدیدکننده های ریزحلقه قابلیت زیادی برای استفاده در شبکه های نوری به عنوان فیلتر حذف/اضافه، پردازشگر سیگنال، سوئیچ، مدولاتور و مبدل طول موج دارند. از ویژگی های آنها، ضریب کیفیت و قابلیت فشرده سازی بالا است. خصوصیت های آنها اغلب با افزایش تعداد حلقه ها قابل بهبود و کنترل است. یک موجبر حلقه ای در مجاورت دو موجبر مستقیم که اغلب به نام باس یا شناخته می شوند، قرار می گیرد و یک فیلتر نوری را می سازد. مدل سازی و شبیه سازی تشدیدکننده های ریزحلقه در این تحقیق برای فیلتر نوری انجام شده و طراحی جهت محاسبه و بهینه سازی پارامترهای این فیلتر انجام شده است. روش های مختلفی برای شبیه سازی تشدیدکننده های ریزحلقه وجود دارد که در حوزه زمان یا فرکانس انجام می شوند. در این تحقیق شبیه سازی تشدیدکننده های ریزحلقه براساس روش گرافیکی نمودار عبور سیگنال مبتنی بر قاعده میسون در حوزه فرکانس انجام شده است. در شبیه سازی فیلتر نوری ابتدا ساختار فیلترهای مبتنی بر اتصال سری تشدیدکننده های مرتبه بالاتر انجام شده است که جهت دستیابی به پارامترهای نرخ حذف تشدید بینابینی، ضریب شکل پاسخ، ضریب کیفیت و بازه طیفی آزاد مناسب نسبت به فیلتر تک حلقه ای انجام شده است. سپس، ساختارهای جدید اتصال تشدیدکننده های ریزحلقه را معرفی می کنیم. این ساختارها با استفاده از تعداد تشدیدکننده های کم تر نسبت به اتصال سری، دارای تلفات، هزینه ساخت کم تر و اندازه کوچک تری هستند. از این رو این ساختارها برای استفاده در مدارات مجتمع نوری مناسب هستند. در ادامه به یافتن ضرایب تزویج بهینه فیلتر سری با تشدیدکننده های مشابه با روش منطق فازی پرداخته ایم. استفاده از این روش امکان یافتن ضرایب تزویج به ازای هر مقدار دلخواهی از ضریب شکل پاسخ و افت دامنه سیگنال درگاه حذف را به وجود آورده است. در پایان مدل فیلتر نوری مبتنی بر اتصال سری سه تشدیدکننده ریزحلقه یکسان و ورنیر با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی استخراج شده است. استفاده از این مدل قابلیت تغییر شعاع، ضرایب تزویج، ضریب شکست و سایر پارامترهای فیلتر را جهت دسترسی به پاسخ مطلوب فراهم می کند.

سوییچهای تمام نوری پرسرعت نقش مورد توجه ای برای مالتی/ دی مالتی پلکس در سیستمهای مخابرات نوری دارند. در این بین تقویت کننده نوری نیمرسانا با اندازه کوچک، امکان مجتمع شدن با ادوات نوری و قابلیت تقویت پالسهای فوق باریک گزینه مناسبی برای انجام عمل سوییچینگ است. برای حل مشکل پایین بودن طول عمر حاملها و افت شدید بهره پس از عبور چند بیت در تقویت کننده نوری نیمرسانا حجمی، در پژوهشهای اخیر استفاده از تداخلسنجها مورد توجه قرار گرفته است. تداخلسنجهای مبتنی بر پدیده ساگناک از جمله ساختارهای تداخلی مطلوب برای عمل سوییچینگ در شبکه های مخابرات نوری است. تحقیقاتی که تاکنون روی سوییچهای ساگناک مبتنی بر تقویت کننده نوری نیمرسانا انجام شده در حوزه پالسهای پیکوثانیه بوده است. در این پژوهش برای اولین بار ساختاری برای خودسوییچ مبتنی بر ساختار تداخلی ساگناک ارائه شده است. شرایط لازم برای عملکرد بهینه خود سوییچ و تاثیر پارامترهای مختلف برای پالسهای زیرپیکوثانیه ای نشان داده شده است. بدین منظور وابستگی پارامترهای خودسوییچ به مشخصات ساختار و پالس ورودی بررسی شده است. خود سوییچ نوری کاربردهای متنوعی در پردازش سیگنال نوری دارد. به منظور افزایش سرعت و ظرفیت خطوط انتقال، سوییچینگ در ساختار ساگناک مبتنی بر تقویت کننده نوری نیمرسانا متقارن برای پالسهای ورودی زیرپیکوثانیه ای با لحاظ کردن تمامی اثرات غیرخطی این حوزه بررسی شده است. به منظور دستیابی به شرایط بهینه ی عملکرد سوییچ، وابستگی پارامترهای آن به مشخصات ساختاری و پالس نور ورودی بررسی شده است. در نهایت، دیمالتی پلکسینگ با استفاده از سوییچ مورد نظر برای نرخ بالا پالس دیتای ورودی محقق شده است. در این پایان نامه از مدلی عددی مبتنی بر روش تفاضل محدود برای مطالعه و تحلیل انتشار پالس های زیرپیکوثانیه ای در تقویت کننده نوری نیمرسانا استفاده کرده ایم.

در این پایان نامه، مدلسازی دقیق رفتار پالس های نوری فوق باریک در تقویت کننده نوری نیمه هادی با استفاده از معادلات انتشار غیرخطی شرودینگر بهبود یافته انجام شده است. برای این منظور، مدلی عددی مبتنی بر روش تفاضل محدود-انتشار پرتو جهت مطالعه و تحلیل انتشار پالس های فوق باریک در تقویت کننده های نوری نیمه هادی ارائه شده است. اثرات کلیه پدیده های غیرخطی شناخته شده در حوزه پیکو ثانیه و فمتو ثانیه، نظیر پراش سرعت گروه، تغییرات غیرخطی بهره و ضریب شکست ناشی از تخلیه حامل، پراش طیف بهره، جابجایی پیک طیف بهره با تغییرات چگالی حامل، سوختگی طیفی، جذب دو فوتونی و انکسار فوق سریع غیرخطی و نیز تاثیر اندرکنش پالس های عبوری همجهت در مدل درنظر گرفته شده است. پس از اطمینان از صحت مدل، به بررسی تاثیر پارامتر های مختلف بر پالس خروجی تقویت کننده در حالت های متعدد و با ورودی های متفاوت پرداخته شده است. با توجه به اهمیت پالس FWM و کاربردهای آن در سیستم های مخابراتی، توجه ویژه ای به بررسی ویژگی های این پالس در شرایط گوناگون صورت گرفته و تلاش بر تولید پالس FWM ایده آل با ویژگی های مطلوب نموده ایم. نتایج حاصل شده از شبیه سازی حاکی از آن است که پدیده های غیرخطی یاد شده تاثیر محسوسی بر موج تقویت شده داشته و در نتیجه، از این پارامترها می توان برای دستیابی به شکل موج خروجی بهینه استفاده نمود. با اطلاعات نگارنده، نتایج ارائه شده، به ویژه در بررسی تاثیر پدیده های غیرخطی بر موج تولید شده FWM ، برای اولین بار در این پایان نامه ارائه شده اند.

سوییچهای تمام نوری با سرعت بالا بطور خاص در انجام عمل دی/مالتی پلکس کردن در شبکه های نوری کاربرد دارند. در این بین تقویت کننده نوری نیمه هادی بدلیل سایز فشرده و امکان مجتمع شدن با قطعات نوری و قابلیت تقویت پالسهای فوق باریک گزینه مناسبی برای انجام عمل سوییچینگ می باشد. مشکلی که در استفاده از SOA وجود دارد این است که بدلیل پایین طول عمر حاملها در مقایسه با نرخ بیت بالایی که در روش OTDM مورد نیاز است، مدت زمان بازیابی بهره پایین بوده و پس از عبور چند بیت از تقویت کننده، تقویت کننده با افت شدید بهره مواجه خواهد شد زیرا سرعت بازگشت بهره به مقدار اولیه خویش در مقایسه با سرعت از راه رسیدن بیت بعدی بسیار پایین می باشد و بیت بعدی با تقویت کننده ای روبرو خواهد شد که بهره آن از حالت اسمی تنزل شدیدی نموده است. در صورت ادامه این روند به حالتی می رسیم که در چند بیت بعدی امکان تشخیص بیتهای صفر و یک از یکدیگر در خروجی تقویت کننده میسر نخواهد بود. برای حل این مشکل در سالهای اخیر، روشهای مختلفی چون استفاده از تداخل سنجها مرسوم شده است. تداخل سنج ماخ زندری یکپارچه و مجتمع با استفاده از تقویت کننده نیمه هادی امروزه یکی از محورهای اصلی تحقیقات قرار گرفته است بطوریکه در مباحث دی/مالتی پلکس کردن تمام نوری و در هرکانال در روش OTDM به نرخ بیت کمی بیشتر از 168 گیگا بیت بر ثانیه در حالت آزمایشگاهی دست یافته اند و تلاش در جهت افزایش آن ادامه دارد. مکانیزم سوییچینگ در سیستم ماخ زندری بر پایه تغییر بهره و ضریب شکست غیرخطی در تقویت کننده های نیمه هادی موجود در هر بازوی تداخل سنج ماخ زندری می باشد. نظر به اهمیت سرعت در مخابرات در مخابرات امروزی و بالا بودن نرخ بیتهای ارسالی در حالت اخیر ناگزیر از بررسی و تحلیل پالسهای زیرپیکوثانیه می باشیم. ورود به حوزه زیرپیکوثانیه نیز بنوبه خود تحلیل و بررسی اثرات غیرخطی این حوزه را می طلبد. لذا بیشترین تاکید ما در این رساله، بررسی اثرات غیرخطی در حوزه زیر پیکوثانیه و برای پالسهای فوق باریک در حین عملیات سوییچینگ ماخ زندری بوده است. در این رساله مدلی عددی مبتنی بر روش تفاضل محدود را جهت مطالعه و تحلیل انتشار پالسهای فوق باریک در تقویت کننده های نوری نیمه هادی بکار برده ایم. این معادلات با دقت بالایی توانایی مدل سازی پالسهایی تا پهنای 120 فمتوثانیه را دارا می با

امروزه تولید و شکل دهی پالس های نوری فوق کوتاه ، در سیستم های مخابرات نوری پر سرعت، برای کابردهایی مانند سوئیچینگ نوری و مبدل های طول موج، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تولید پالس های نوری در محدوده پیکو ثانیه، با استفاده از لیزر های نیمه هادی، مدولاتورهای الکتروجذبی و تقویت کننده نوری نیمه هادی (SOA) امکان پذیر است. در میان روش های موجود استفاده از تقویت کننده نوری نیمه هادی، به دلیل مزیت اصلی آن که فشرده کردن یک پالس نوری به همراه تقویت همزمان آن بدون نیاز به یک قطعه دیگر می باشد، بیشتر از سایر روش ها مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، قطعات نیمه هادی دارای ویژگی- هایی مانند، فشرده بودن و قابلیت مجتمع سازی با سایر ادوات نیز می باشند در این پایان نامه، فشرده سازی پالس نوری در تقویت کننده نوری نیمه هادی، با استفاده از دو پالس نوری پمپ و پروب انجام می شود. پالس پروب، سیگنال اصلی بوده و اطلاعات را در بر دارد و پالس پمپ به عنوان سیگنال کمکی و دارای انرژی بالا، نزدیک به انرژی اشباع قطعه نیمه هادی، است که با اعمال تاخیر زمانی بین این دو پالس می توانیم پالس پروب را فشرده کنیم و میزان پهنای آن را کنترل کنیم. روابط حاکم، معادلات غیر خطی شرودینگر می باشند که به دلیل انرژی بالای سیگنال پمپ و کوتاه بودن پالسهای نوری، آثار غیر خطی در آنها لحاظ می شود. روش ما برای حل این معادلات غیر خطی، روش های- عددی می باشد. در این پایان نامه برای حل معادلات غیرخطی شرودینگر از روش های SSFM وFD-BPM ، در محیط نرم افزار MATLAB 7.2 بهره می گیریم. به کمک ساختار پمپ وپروب، به فشرده سازی حدود 4 برابر سیگنال پروب می رسیم همچنین انتشار قطار پالس نوری را نیز در انجام می دهیم. مبنای صحت نتایج بدست آمده، مقالات معتبر بیان شده توسط محققان، در این زمینه می باشد.