لیزرهای الکترون آزاد

لیزرهای الکترون آزاد

لیزرهای اشعه ایکس و سایر لیزرهای الکترون آزاد (FEL) • تئوری تابش FEL • شتاب دهنده های الکترون خطی • امواج نوری • اپتیک در سیستم های انتقال پرتو فوتون • تشخیص پرتو الکترون و فوتون • آشکارسازهای فوتون • سیستم های جمع آوری داده ها • ایستگاه های آزمایشی و علم در FELs

لیزرها و سیستم‌های تصویربرداری، فوتونیک سبز و پایداری

لیزرها و سیستم‌های تصویربرداری، فوتونیک سبز و پایداری

سنجش از دور و نقطه‌ای، از جمله نظارت بر ایمنی آب و غذا • LIDARهای زمینی، هوا و فضا برای پوشش گیاهی، گازهای گلخانه‌ای، اندازه‌گیری باد • ایمنی خودرو، هواپیما و فضاپیما، از جمله سیستم‌های ستاره راهنما • برداشت انرژی خورشیدی • فوتوشیمی و فوتوبیولوژی • حسگرهای جدید مبتنی بر پلاسمون و دستگاه‌های آزمایشگاهی روی تراشه • تصویربرداری تک مولکولی • میکروسکوپ با وضوح فوق العاده • تصویربرداری چندوجهی و چند مقیاسی • تصویربرداری فراطیفی • تصویربرداری مزوسکوپی • تصویربرداری مبتنی بر اپتیک تطبیقی • سیستم‌های تصویربرداری جدید، الگوریتم‌های بازسازی و پردازش

میدان های نوری فوق العاده شدید و فرآیندهای فوق سریع

میدان های نوری فوق العاده شدید و فرآیندهای فوق سریع

تولید پالس های پرقدرت و فوق کوتاه • مشکلات «اشتعال سریع» برای ICF • منابع لیزر پلاسما اشعه ایکس • تولید و شتاب سریع ذرات توسط پالس های لیزر • فناوری و کاربردهای لیزر فمتوثانیه • فیزیک پدیده های فوق سریع • دستگاه های فوق سریع و اندازه گیری ها

فوتونیک در هوش مصنوعی

فوتونیک در هوش مصنوعی

تکنیک های هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل داده برای شبکه های نوری

الگوریتم یادگیری ماشین

هوش مصنوعی به شبیه‌سازی هوش انسان در ماشین‌هایی گفته می‌شود که طوری برنامه‌ریزی شده‌اند که مانند انسان‌ها فکر کنند و اعمال آن‌ها را تقلید کنند. این مهم ترین روش جدید در تحقیقات علمی از زمان پذیرش مکانیک کوانتومی است و راهبردهای هیجان انگیزی را در زمینه های مختلف علم و فناوری ارائه می دهد.

طبقه بندی هوش مصنوعی: هوش مصنوعی اغلب به دو دسته مختلف تقسیم می شود. آن ها هستند

1. هوش مصنوعی ضعیف مظهر سیستمی است که برای انجام یک کار خاص طراحی شده است.

2. سیستم‌های هوش مصنوعی قوی، سیستم‌هایی هستند که وظایفی را انجام می‌دهند که شبیه انسان در نظر گرفته می‌شوند.

اینها معمولاً سیستم های پیچیده تر و پیچیده تر هستند. آن‌ها طوری برنامه‌ریزی شده‌اند که موقعیت‌هایی را مدیریت کنند که در طی آن‌ها باید بدون دخالت فردی مشکل را حل کنند. این نوع سیستم ها اغلب در کاربردهایی مانند اتومبیل های خودران یا در اتاق های عمل بیمارستان یافت می شوند.

فراگیری ماشین

یادگیری ماشینی یک سیستم کامپیوتری را قادر می‌سازد تا با استفاده از داده‌های تاریخی، بدون برنامه‌ریزی صریح، پیش‌بینی‌هایی را شکل دهد یا تصمیم‌گیری کند. یادگیری ماشینی از حجم عظیمی از داده‌های ساختاریافته و نیمه ساختاریافته استفاده می‌کند تا یک مدل یادگیری ماشینی بتواند نتایج دقیقی تولید کند یا پیش‌بینی‌هایی را ارائه دهد که بر روی آن داده‌ها پشتیبانی می‌شوند.

نانواپتیک

نانو اپتیک 

متاسرفیس

اپتیک تخت

متاولوگرام

نانو فوتونیک

دستگاه های نوری در مقیاس نانو

نانو پلاسمونیک ها

فرامواد تمام دی الکتریک

 

نانواپتیک یک کلاس جدید ارزشمند از فناوری است که از تعامل منحصر به فرد نور با طول زیر موج، مواد طرح‌دار در مقیاس نانو و تکنیک‌های ساخت مبتنی بر فناوری نانو برای ساخت یک دستگاه نوری و پلت‌فرم تولیدی مناسب بهره می‌برد. نانو اپتیک ها را نیز می توان با نانوساختارهای یک، دو یا سه بعدی ایجاد کرد. بر اساس پیکربندی نانوساختارها و مواد تشکیل دهنده مورد استفاده در ساخت آنها، این دستگاه ها می توانند به صورت زیر عمل کنند:

• تقسیم کننده ها و ترکیب کننده های تیر پلاریزاسیون

• صفحات موج

• میکرولنزها

• پلاریزه کننده ها

• فیلترها

• پوشش های ضد انعکاس و انتشار و موارد دیگر.

متاسرفیس ها موضوع تحقیقات مهمی هستند و به دلیل توانایی متمایزشان در دستکاری امواج الکترومغناطیسی در فرکانس های مایکروویو و نوری در کاربردهای متعددی استفاده می شوند. این مواد ورق مصنوعی عمدتاً از تکه‌های فلزی یا اچینگ‌های دی الکتریک در پیکربندی‌های مسطح یا چند لایه با ضخامت زیر موج تشکیل شده‌اند، دارای مزایای سبک وزن، سهولت ساخت و قابلیت تنظیم انتشار امواج هم بر روی سطح و هم در فضای آزاد اطراف هستند. فضا.

کاربردهای متاسرفیس:

برهمکنش پلاسمون سطحی با موج الکترومغناطیسی منجر به ناپیوستگی فاز در سراسر فراسطح می شود. از آنجایی که عناصر روی یک متاسطح می‌توانند از نظر فضایی متفاوت باشند، این تغییر می‌تواند باعث شود که جریان‌های روی سطح بسته به عنصر تشدیدکننده منفرد منجر شود. این پدیده موضعی به ما اجازه می‌دهد که جبهه‌های موج را هنگام عبور از یک فراسطح تنظیم کنیم و به کاربردهای مختلفی منجر شود.

فوتونیک فضایی

فوتونیک فضایی

تشدید کننده ها و دستگاه های میکرو / نانو نوری

فوتونیک به سرعت در حال تبدیل شدن به یک فناوری فضایی توانمند با پتانسیل بارور کردن چندین بازار در حوزه فضایی است.

به دلیل مزایای مرتبط با پهنای باند، جرم، مصرف انرژی، اندازه پرتو و مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی، زیرسیستم‌های فوتونیک در حال حاضر در سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری، ماهواره‌های رصد زمین، صورت‌های فلکی مدار پایین زمین و محموله‌های ماهواره‌ای مخابراتی مورد توجه قرار گرفته‌اند.

اجزای فوتونیک مستقر در فضا نیاز به ارزیابی عملکرد بیشتری در مقایسه با همتایان استاندارد مخابراتی زمینی دارند. پارامتر کلیدی که باید تعریف شود این است که عملکرد پایان عمر زمانی که در معرض بدترین عوامل تخریب قرار می گیرد.

فیبر نوری درجه فضایی: اجزای اپتوالکترونیکی بلوک های ساختمانی کلیدی سیستم های ارتباطی لیزری ماهواره ای و پیوندهای درون ماهواره ای در محموله های ماهواره ای مخابراتی هستند. لیزرهای نیمه هادی معمولاً برای تولید نور در طول موج مورد علاقه برای انتقال استفاده می شوند و بنابراین از نور پمپ نوری در فیبرها یا شیشه های دوپینگ برای تولید و تقویت سیگنال استفاده می شود.

سیستم‌های واجد شرایط فضایی: ادغام فیبر نوری و لیزر در زیرسیستم‌ها اغلب با گذراندن موفقیت‌آمیز تست‌های واحد سطح فضایی مطابق با استانداردهای ESA یا ناسا، مانند ECSS-E-10-03، که الزامات استاندارد محیطی و تست عملکرد را برای سیستم فضایی و اجزای آن

فوتونیک غیرخطی: مبانی و کاربردها

فوتونیک غیرخطی: مبانی و کاربردها

نمایشگر و نورپردازی

منابع قدرت / شدت بالا

فوتونیک سیلیکون یک فناوری مبتنی بر ساخت مدارهای نوری یکپارچه با استفاده از پارادایم های معادل به عنوان صنعت غالب است. سیلیکون و مواد مبتنی بر سیلیکون دارای غیرخطی‌های نوری قوی هستند که در دستگاه‌های یکپارچه با سطح مقطع کوچک موجبرهای سیلیکونی با کنتراست بالا یا کریستال‌های فوتونیک افزایش می‌یابد. در اینجا فوتون‌ها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که به شدت با محیطی که در آن منتشر می‌شوند، تعامل داشته باشند. این استدلال مرکزی فوتونیک سیلیکونی غیرخطی است.

اپتیک غیرخطی

این شاخه ای از اپتیک است که رفتار نور را در محیط های غیرخطی توصیف می کند، یعنی محیط هایی که در آن چگالی قطبش P به صورت غیر خطی به میدان الکتریکی E نور پاسخ می دهد.

فرآیندهای نوری غیرخطی

اپتیک غیرخطی پاسخ غیرخطی خواصی مانند فرکانس، قطبش، فاز یا مسیر نور فرودی را توضیح می دهد. این فعل و انفعالات غیرخطی به تعدادی از پدیده های نوری منجر می شود.

کیهان شناسی و اخترفیزیک لیزری

کیهان شناسی و اخترفیزیک لیزری

اخترفیزیک نظری و تجربی

کیهان شناسی آگاهی

دینامیک سیالات اخترفیزیکی

کیهان شناسی فیزیکی و تورم کیهانی

اخترفیزیک پرتوهای کیهانی

دینامیک سیالات محاسباتی در اخترفیزیک

کیهان شناسی و اخترفیزیک ذرات

نظریه ریسمان و کیهان شناسی

کیهان شناسی و اخترفیزیک غیر کهکشانی

آزمایش‌های آزمایشگاهی با استفاده از لیزرهای با شدت بالا می‌توانند مشاهدات اخترفیزیکی را کالیبره کنند، دینامیک اساسی پدیده‌های اخترفیزیکی را بررسی کنند و فیزیک بنیادی را در محدودیت‌های شدید بررسی کنند.

جنبه های کیهان شناسی لیزری

1. کالیبراسیون مشاهدات کیهانی

بیشتر مشاهدات اخترفیزیکی بر فوتون های القا شده از طیف های اتمی یا مولکولی، تابش سنکروترون، پراکندگی کامپتون، فلورسانس، ایجاد جفت الکترون-پوزیترون، نوسانات پلاسما و غیره متکی هستند.

کالیبراسیون دقیق کسانی که در آزمایشگاه هستند در تأیید مشاهدات اخترفیزیکی مفید است. تکنیک‌های مشاهده‌ای جدید نیز می‌توانند در محیط آزمایشگاهی واجد شرایط باشند.

2. اعتبارسنجی دینامیک اخترفیزیکی

ارزش این خط از تلاش ها در آشکار شدن زیربنای پویا در کیهان نهفته است. بازآفرینی بیشتر شرایط اخترفیزیکی در محیط آزمایشگاهی دشوار است. خوشبختانه بسیاری از فرآیندهای اخترفیزیکی شامل پلاسما یا مغناطیسی هیدرودینامیک (MHD) هستند. که به طور کلی مقیاس پذیر هستند. نمونه های خوب جت های هیدرودینامیکی، تلاطم ها، شوک ها، ناپایداری ها و غیره هستند.

از طریق آزمایش‌های کنترل‌شده در آزمایشگاه‌ها و تعامل با شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، دینامیک پلاسما یا MHD را می‌توان به مقیاس‌های اخترفیزیکی و خارج از محدوده تنظیمات آزمایشگاهی گسترش داد.

3. بررسی فیزیک کیهانی بنیادی

به مشکلات فیزیکی می پردازد که پایه های آن هنوز ایجاد نشده است. مهمتر از آن، تعدادی از این مسائل، اگرچه برای کیهان شناسی بسیار اساسی و ضروری است، اما مشاهده در کیهان غیرممکن است.

اخترفیزیک: شاخه‌ای از علوم فضایی است که قوانین فیزیک و شیمی را برای توضیح تولد، زندگی و مرگ ستارگان، سیارات، کهکشان‌ها، سحابی‌ها و سایر اجرام در جهان به کار می‌برد. دارای دو علم نجوم و کیهان شناسی است و به همین دلیل خطوط بین آنها محو می شود.

اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی

اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی

زیربنای ریاضی نظریه اطلاعات کوانتومی

چارچوب‌های مرجع کوانتومی و نظریه عدم تقارن منابع

اطلاعات و اندازه گیری کوانتومی

اپتیک کوانتومی: این رشته تحقیقاتی است که به کاربرد مکانیک کوانتومی در پدیده های مربوط به نور و برهمکنش های آن با ماده می پردازد. یکی از اهداف اصلی درک ماهیت کوانتومی اطلاعات و یادگیری نحوه فرمول بندی، دستکاری و پردازش آن با استفاده از سیستم های فیزیکی است که بر اساس اصول مکانیک کوانتومی عمل می کنند.

ارتباطات کوانتومی: ارتباطات کوانتومی رشته‌ای از فیزیک کوانتومی کاربردی است که از نزدیک با علم اطلاعات کوانتومی و تله‌پورت کوانتومی مرتبط است. جالب ترین کاربرد آن محافظت از کانال های اطلاعاتی در برابر استراق سمع با استفاده از رمزنگاری کوانتومی است. متمایزترین و توسعه یافته ترین کاربرد رمزنگاری کوانتومی، توزیع کلید کوانتومی (QKD) است. QKD استفاده از اثرات مکانیکی کوانتومی را برای انجام مسئولیت‌های رمزنگاری یا قطع کردن سیستم‌های رمزنگاری توصیف می‌کند.

روش های رمزگذاری و رمزگشایی فوتون ها:

قطبش: اطلاعات دوتایی "1" یا "0" با قطبش تنها فوتون ها تعریف می شود، به عنوان مثال، "0" باینری با فوتون قطبی افقی و دوتایی "1" با فوتون قطبی عمودی همبستگی دارد.

فاز: که شامل استفاده از یک سیستم تداخل سنج است: اختلاف فاز Δφ = φAlice - φBob دو تداخل سنج سپس برای رمزگذاری مقادیر باینری استفاده می شود، به عنوان مثال، اختلاف فاز Δφ=0 با دودویی "0" و اختلاف فاز Δφ=π با باینری "1" همبستگی دارد

فوتون های درهم تنیده: که یک فرستنده از جفت فوتون های درهم تنیده و دو گیرنده (آلیس و باب) هر کدام مجهز به یک قطبش را می خواهد. آلیس و باب به طور تصادفی دو زاویه را در چرخاننده قطبش مربوطه خود تنظیم می کنند. اگر زوایای آلیس و باب مطابقت داشته باشند، هر دو فوتون دقیقاً در تقسیم‌کننده پرتو یکسان رفتار می‌کنند، یعنی یا منتقل می‌شوند (دودویی «1») یا منعکس می‌شوند (دودویی «0»).

اپتوالکترونیک یکپارچه

اپتوالکترونیک یکپارچه

الکترونیک فوق سریع، فوتونیک و اپتوالکترونیک

نوری الکترونیک مطالعه و کاربرد دستگاه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی است که نور را منبع، تشخیص و کنترل می‌کنند که معمولاً زیر شاخه‌ای از فوتونیک در نظر گرفته می‌شود. انواع مختلفی از دستگاه های اپتوالکترونیک وجود دارد.

اپتوالکترونیک ها به انواع مختلفی از جمله

• فتودیود

• سلول های خورشیدی

• دیودهای ساطع نور

• فیبر نوری

• دیودهای لیزری

• دیود عکس

کاربردهای دستگاه های الکترونیک نوری:

1. LED ها می توانند به نسل بعدی روشنایی تبدیل شوند و در هر جایی مانند چراغ های نشانگر، اجزای کامپیوتر، دستگاه های پزشکی، ساعت ها، تابلوهای ابزار، سوئیچ ها، ارتباطات فیبر نوری، لوازم الکترونیکی مصرفی، لوازم خانگی، علائم راهنمایی و رانندگی، چراغ های ترمز خودرو استفاده شوند.

2. سلول های خورشیدی در برق رسانی روستایی، سیستم های مخابراتی، کمک های ناوبری اقیانوسی، و تولید برق در فضا و سیستم های نظارت و کنترل از راه دور و همچنین در پروژه های مختلف مبتنی بر انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند.

3. فتودیودها در انواع مدارها و کاربردهای مختلف مانند دوربین ها، ابزار پزشکی، تجهیزات ایمنی، صنایع، دستگاه های ارتباطی و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

4. فیبرهای نوری در ارتباطات راه دور، حسگرها، لیزرهای فیبر، زیست پزشکی و در بسیاری از صنایع دیگر استفاده می شود.

5. دیودهای لیزر در ارتباطات فیبر نوری، حافظه های نوری، برنامه های کاربردی نظامی، پخش کننده های سی دی، روش های جراحی، شبکه های محلی، ارتباطات از راه دور، حافظه های نوری، ارتباطات فیبر نوری و در پروژه های الکتریکی مانند خودروی رباتیک کنترل شده با RF استفاده می شود. با چیدمان تیر