مناقشة اطروحة دكتوراة بعنوان دراسة نظرية لليزر النانوبلازمون

 ناقش قسم الفيزياء اطروحة طالب الدراسات العليا (جمال ناصر جابر) بعنوان دراسة نظرية لليزر النانوبلازمون من نوع النقطة الكمية. وبين الطالب ان انتاج طاقة بصرية عالية التشاكه والشدة، جذب الباحثين نحو المواد النانوية خلال العقود الماضية . ولدراسات هذه المواد تطلب استخدام مصادر صغيرة جدا، وعالية التشاكه، بحيث يمكن تركيز الطاقة الضوئية ضمن مناطق ذات ابعاد تقع تحت الطول الموجي. لذلك فان استخدام مصادر الضوء التقليدية كان لا يحقق شرط الحيود. ولكي يتم التغلب على شرط الحيود قدم بلازمون النانو ليزر. وهو احد انواع الليزرات الذي يستخدم نوعا خاص من الموجات الكهرومغناطيسية بطول موجي اصغر بكثير من شرط الحيود. التحدي الكبير الذي يواجه هذا النوع من الليزر هو الخسائر بسبب من استخدام المعدن في تركيبه. لذلك خلال السنوات الاخيرة اقترحت العديد من التراكيب لتقليل الخسائر. في هذه الدراسة تم اقتراح تركيب نانوي يتكون من عدة طبقات من نقاط الكمية محاطة بطبقة رطبة (WL) ، وهذه بدورها محاطة بطبقة من الحاجز(B). تحاط هذه الطبقات من اعلى ومن اسفل بطبقة من معدن الفضة(M). وتمت دراسة الكسب الناتج عن التركيب النانوي بلازمون- النقطة الكمية. حيث تم استخدام محاذاة الحزمة بين الطبقات للتنبؤ بمعلماتها. و لأول مرة تمت صياغة عنصر مصفوفة الزخم للنمط المغناطيسي المستعرض في٧ النقطة الكمية. وتم تقديم وصياغة طاقة فيرمي لدليل الموجة ((WFE، لتغطية مساهمة طبقة المعدن مع المنطقة النشطة. ان الكسب الذي تم الحصول عليه هنا والذي هو في نطاق الدراسات السابقة لموضوع بلازمون النانو ليزر يمكن ان يتغلب على الخسائر المعدنية ، وبذلك يعد بكسب عالي وطاقة عالية للتطبيقات عالية السرعة. الكسب العالي يفسر من التغير في طاقة فيرمي للدليل الموجي ((WFE ، حيث يتبين ان تغطية التركيب بواسطة المعدن يجعل حالات حزمة التكافؤ للنقطة الكمية مشغولة بالكامل مما يشير الى المساهمة الفعالة للفجوات. كذلك تم دراسة الانماط التي تنتشر خلال الدليل الموجي (معدن – عازل- معدن) حيث تم حساب ثوابت الانتشار باستخدام طريقة الرسم. وتم ايضا، حساب الانماط شبه الكهربائية والمغناطيسية المستعرضة، حيث وجد انه تحت شرط معين يبقى نمط واحد هو نمط الموجات البلازمونية- السطحية SPPs. كذلك تم حساب كل من معاملات حصر الطاقة الكلية والمستعرضة, ومعامل حصر القدرة، ومعامل الحصر البصري, وتم حساب كل من: modal Gain، modal Gain Net ووجد انه اكبر بالضعف من تلك التي لليزرات التقليدية. كذلك تم دراسة سلوك SPPs خلال السطح النانوي البيني بين المعدن والعازل