بخشی از مقاله
چکیده
با شروع عصر نانو و ورود شاخه هاي مختلف علمی به این عرصه، یک نیاز کلی در باز طراحی و ساخت دستگاهها و ابزارهاي پیشین در ابعاد نانو احساس میشود. یکی از این شاخه ها در رشته فیزیک لیزر و کاربردهاي آن میباشد. برخلاف لیزرهاي معمولی که مشدد لیزر از دو آینه کروي موازي تشکیل میشوند در نانو لیزرها به علت کوچکی ابعاد لیزر امکان استفاده از آینه میسر نمیباشد.
بر این اساس براي بازتاب پرتو لیزر و عمل تشدید در ابعاد نانو از تکنیک دو لایه همجوار که داراي ضریب شکست متفاوت می باشند استفاده می گردد. در این تحقیق با استفاده از مواد غیرخطی مانند لیتیوم نیوبات در لایه اطراف مغزي نانو لیزر تلاش میشود فاکتور کیفیت مشدد نانولیزر فلزي افزایش یابد. از آنجا که نانو لیزر کاربرد متنوعی در عرصههاي مختلف علمی از صنایع نظامی تا مخابرات و پزشکی دارد، بالا بردن فاکتور کیفیت مشدد نانو لیزر فلزي تاثیر مهمی بر کاربرد لیزر در شاخههاي فوق دارد.
مقدمه
با شروع عصر نانو و ورود شاخه هاي مختلف علمی به این عرصه، یک نیاز کلی در باز طراحی و ساخت دستگاهها و ابزارهاي پیشین در ابعاد نانو احساس میشود. یکی از این شاخه ها در رشته فیزیک لیزر و کاربردهاي آن میباشد. تحقیقات در این بخش منجر به طراحی و ساخت اولین نانو لیزر ها گردید. یکی از جدیدترین انواع نانو لیزر، نانو لیزر فلزي میباشد. مغزي اصلی نانو لیزر فلزي میلهاي از طلا میباشد که می تواند در میان ماده اي نیمه هادي مانند ایندیوم گالیوم آرسناید [1] یا غیر خطی مانند لیتیوم نیوبات محصور گردد. با اعمال میدان به محیط در اثر اندر کنش در فصل مشترك فلز و لیتیوم نیوبات نور لیزر تولید میگردد.
یکی از موضوعات مهم در عرصه نانو لیزر مساله مشدد لیزر میباشد. برخلاف لیزرهاي معمولی که مشدد لیزر از دو آینه کروي موازي تشکیل میشوند در نانو لیزرها به علت کوچکی ابعاد لیزر امکان استفاده از آینه میسر نمیباشد. بر این اساس براي بازتاب پرتو لیزر و عمل تشدید در ابعاد نانو از تکنیک دو لایه همجوار که داراي ضریب شکست متفاوت می باشند استفاده می گردد. در این تحقیق با استفاده از مواد غیرخطی در لایه اطراف مغزي نانو لیزر تلاش میشود فاکتور کیفیت مشدد نانولیزر فلزي افزایش یابد.
از آنجا که نانو لیزر کاربرد متنوعی در عرصههاي مختلف علمی از صنایع نظامی تا مخابرات و پزشکی دارد، بالا بردن فاکتور کیفیت مشدد نانو لیزر فلزي تاثیر مهمی بر کاربرد لیزر در شاخههاي فوق دارد.[2] بنابراین در این تحقیق، براي اولین بار با در نظر گرفتن ماده لیتیوم نتوبات در اطراف مغزي طلا و شامل کردن اثرات غیرخطی، ضریب کیفیت نانو لیزر را براي حالات مختلف بدست می آوریم و مقایسه می کنیم.
مبانی نظري و شبیه سازي
در این تحقیق اساس کار استوانهاي از طلا است که در میان پوششی از جنس لیتیوم نیوبات قرار گرفته است. در شکل-1 - الف - میله طلا و در شکل - 1ب - لایه لیتیوم نیوبات در اطراف استوانه طلا مشاهده می شود که مشابه با ساختار مرجع [1] انتخاب شده است. اگر فرکانس کارکرد نانولیزررا 3×1014 Hz یا λ= 1μm در نظر بگیریم در این فرکانس میله طلا داراي ضریب شکست به مقدار n=0.22-j6.71 می باشد.[1]
حال میله طلا را درون لایه اي از لیتیوم نیوبات که یک ماده غیر خطی میباشد مطابق شکل - 1ب - قرار می دهیم و لایه لیتیوم نیوبات را توسط لایه اي از طلا پوشش می دهیم. اگرمجموعه را توسط یک میدان الکترومغناطیسی تحریک نماییم بر اثر واکنش بین پلاسمونهاي سطح فلز و پلاریتونهاي سطح لیتیوم نیوبات نورلیزر تولید می گردد.[5-3] در این تحقیق اساس محاسبات و شبیه سازي توسط نرم افزار کامسول انجام می شود.
