نام دانشجو	مقطع	عنوان پایان نامه
معصومه طاهرخانی	دکترا	طراحی و شبیه‌سازی و پیاده سازی گیت های کوانتومی نوری بر اساس زوج فوتون های درهمتنیده
امیرحسین رستمی	کارشناسی ارشد	طراحی و ساخت سیستم الکترواپتیک ردیاب ستاره
سید علی باقری مدینه	کارشناسی ارشد	طراحی و شبیه سازی بافل حسگر ستاره و تعیین پارامترهای آن شامل ابعاد بافل، ضریب تضعیف، جنس و شکل بافل، نوع پوشش داخلی و تنش قابل تحمل بافل
مسعود نوریان	کارشناسی ارشد	طراحی و ساخت برد پردازشگر ردیاب ستاره و پیاده سازی الگوریتم های ردیابی
سعیده سلیمانی نژاد	کارشناسی ارشد	طراحی و شبیه‌سازی مواد و ساختارهای بهینه روکش های ضدانعکاس مورد استفاده در سلول های خورشیدی مبتنی بر عناصر و ترکیبات گروه III-V

معصومه طاهرخانی

طراحی و شبیه‌سازی و پیاده سازی گیت های کوانتومی نوری بر اساس زوج فوتون های درهمتنیده

توضیح: با ظهور کامپیوترها برای پردازش اطلاعات، تقاضا برای سخت افزارهای سریع تر و الگوریتم های بهینه تر، منجر به بوجودآمدن ساختارهای متنوعی برای آنها شد. اما از نقطه نظر نظریه پردازان، درحال حاضر همه ی کامپیوترها از این جهت که گروهی از مسائل را بطور کارامدتری می توانند حل کنند، یکسانند. در تئوری اطلاعات کلاسیک، فرض می شود که مفهوم اطلاعات از حامل فیزیکی آن مستقل است. کوچکترین واحد اطلاعات در علم کامپیوتر کلاسیک، بیت منطقی است که یک متغیر دو مقداری (0 یا 1) است و با افزاره های کلاسیک قابل پیاده سازی است.
سخن مشهور رالف لاندر که " اطلاعات فیزیکی است"  یکی از بینش هایی کلیدی بود که منجر به تئوری اطلاعات کوانتومی شد. با رها کردن حامل های اطلاعات کلاسیک، تعدادی از محدودیت های تئوری اطلاعات کلاسیک قابل اجتناب است. سیستم های دو حالته ی مکانیک کوانتومی نه تنها بین دو حالت پایه رها هستند بلکه هر برهمنهی مختلط از این دو حالت پایه را نیز می توانند داشته باشند. این سیستم های دوسطحیِ کوانتومی، کیوبیت نامیده می شوند که با گیت های کوانتومی پردازش می شوند.
در اوایل دهه ی 1980، ریچارد فِیمن نشان داد که در انجام شبیه سازیِ سیستم های کوانتومی بر روی سیستم های کلاسیک ( با هر اندازه و سرعتی ) محدودیت های اساسی وجود دارد. به همین دلیل برای پیاده سازی گیت های کوانتومی، باید از سیستم هایی که رفتار ذاتی کوانتومی از خود نشان می دهند استفاده شود. سیستم های نوری در دسترس ترین سیستم هایی هستند که رفتار کوانتومی از خود نشان می دهند سیستم های دیگر مثل اتم ها، یون ها و ابرهادی ها تنها در دماهای بسیار پایین و/یا در خلأهای بسیار بالا چنین رفتاری را بروز می دهند. فوتون ها در حالت طبیعی از محیط اطراف خود و همچنین فوتون های دیگر بشدت ایزوله هستند و به همین دلیل است که اطلاعات ذخیره شده در سیستم های نوری، زمان همدوسی بالایی دارد و نیاز به سردکرد فوتون ها و ایجاد خلأ بالا وجود ندارد. به همین دلیل ما از تک فوتون ها به عنوان سیستم کوانتومی برای پیاده سازی کیوبیت و از اپتیک خطی برای پردازش آن ها استفاده می کنیم. دلیل دیگر برای استفاده از فوتون ها این است که ادوات اپتیکی پیشرفته و دقیقی که امروزه موجود است، کار با فوتون ها را بسیار ساده و راحت کرده است.
مشکل اصلی در محاسبات کوانتومی نوری، ساخت گیت های منطقی دو کیوبیتی است. به دلیل اینکه بطورطبیعی فوتون ها با هم درهمکنش انجام نمی دهند و برای ساخت گیت های کوانتومی دو کیوبیتی چنین درهمکنشی لازم است. بنابراین جهت ساخت یک کامپیوتر کوانتومی نوری، نیاز است روش هایی استفاده شود تا بتوان درهمکنش مؤثری بین فوتون ها ایجاد کرد.

گیت CNOT‌ کوانتومی نوری

امیرحسین رستمی

 طراحی و ساخت سیستم الکترواپتیک ردیاب ستاره

توضیح: یک سیستم تعیین موقعیت قابل اطمینان، برای موفقیت یک ماموریت فضایی حیاتی می باشد. فضاپیما هایی که از جهت گیری شان در فضا اطلاع ندارند، نمی توانند اطلاعاتی که جمع آوری کرده اند را به زمین ارسال کنند، دستورعمل ها را دریافت کنند. وظیفه ی سیستم تعیین وضعیت این است که به فضاپیما بگوید چقدر باید بچرخد تا فرستنده و گیرنده ی آن به سمت زمین و همچنین سلول های خورشیدی آن که برای تأمین توان فضاپیما استفاده می شوند، به سمت خورشید قرار گیرند. تعدادی از دستگاه های اندازه گیری از قبیل GPS و مغناطیس سنج برای فراهم آوردن اطلاعات وضعیت هنگامی که فضاپیماها یا ماهواره ها در مدار نزدیک زمین هستند، مناسب می باشند. همچنین ممکن است که یک حسگر افقی اطلاعات مفیدی را هنگامی که در نزدیکی هر جسم بزرگی است، فراهم کند. اما این وسایل اندازه گیری هنگامی که فضاپیما در حال گذر بین اجسام است خیلی مفید نمی باشند. چندین وسیله اندازه گیری دیگری وجود دارند که می توانند اطلاعات وضعیت را برای سیستم کنترل فضاپیما در طول این زمان های گذر طولانی فراهم کنند. گردش نماها، حسگرهای خورشیدی و حسگرهای ستاره ای عموماً در سیستم های روی برد برای فراهم کردن پسخورد در مورد جابجایی زاویه ای فضاپیما، گنجانده می شوند. هر یک از حسگرهای گذر مزیت ها و اشکالات منحصر به فردی را دارا می باشند. گردش نماها اطلاعات متوالی و تقریباً لحظه ی را فراهم می آورند، اما این اطلاعات نسبی هستند. بنابراین هنگامی که وضعیت کنونی گم شود، گردش نماها بی فایده هستند. چنین اتفاقی می تواند به دلیل نقص توان موقتی یا نادرست عمل کردن سیستم روی دهد.
حسگرهای خورشیدی ارزان قیمت و سبک هستند اما نیازمند گردش حسگر و یا احتمالاً کل فضاپیما برای یافتن خورشید می باشند. همچنین یک حسگر خورشیدی فقط اطلاعات دو بعدی را فراهم می کند و در نتیجه باید همراه با وسایل اندازه گیری دیگری برای تعیین موقعیت کامل فضاپیما به کار روند.
از سوی دیگر، حسگرهای ستاره  دارای بیشترین دقت می باشند و اجازه تخمین وضعیت را بدون اطلاعات قبلی یا چرخش حسگر می دهند. برخلاف حسگرهای خورشیدی، حسگرهای ستاره ای می توانند اطلاعات سه بعدی را فراهم کنند. همچنین اگر  امکان چرخش وجود داشته باشد، چندین تخمین وضعیت که از قسمت های مختلف آسمان بدست آمده است، می توانند برای بهبود دقت نهایی ترکیب شوند. متاسفانه حسگرهای ستاره معمولاً سنگین، گران و مصرف توان بیشتری نسبت به بقیه دارند.
ردیاب های ستاره به خاطر اطلاعات مبنای خیلی دقیق به علاوه بهبود دستگاه های حس کننده ستاره، اطلاعات وضعیت سه بعدی با دقت بالا را فراهم می آورند. مهمترین دلیل توسعه ستاره یاب های نوین، دستیابی به عملیات کاملاً خودکار می باشد تا با استفاده از قابلیت های عملی آن ها، بیشتر مراحل و یا حتی تمامی مراحل یک ماموریت فضایی را پوشش دهند و تمام داده های مورد نیاز برای کنترل وضعیت یک فضاپیما را فراهم آورند. تصویر یک ردیاب ستاره در شکل زیر آمده است.

حسگرهای ستاره با استفاده از وسایل مختلف برای مشاهده ی تصویر، راستای نور ستاره را اندازه گیری می کنند. راستای نور ستاره در چهارچوب مرجع ماند ثابت می باشد. همچنین داده های نجومی مربوط به راستای نور ستاره با دقت های خیلی بالا (کسری از زاویه ی قوسی) در دسترس هستند. بنابراین اگر حسگرهای ستاره به قدر کافی دقیق باشند، دقت وضعیت نهایی می تواند بیش از یک زاویه ی قوسی باشد. یک ردیاب ستاره یک دوربین الکترونی متصل به یک میکروکامپیوتر می باشد. با استفاده از یک تصویر گرفته شده از آسمان، ستارگان می توانند مکان یابی و شناسایی شوند. جهت گیری فضاپیما براساس این مشاهدات می تواند تعیین شود. یک دنبال کننده ی ستاره خودکار می تواند به طور خودکار شناسایی الگوهای ستاره را در میدان دید انجام دهد و وضعیت را نسبت به کره سماوی، محاسبه کند. شکل طرح کلی یک ردیاب ستاره را نشان می دهد.

طرح کلی یک ردیاب ستاره ی خودکار.‏

یک دنبال کننده ی ستاره خودکار دارای جرم 1 تا 7 کیلوگرم می باشد و 5 تا 15 وات توان مصرف می کند. دقت آن در محدوده ی زاویه ی قوسی (1 arcsecond = 4.58μrad) و نرخ به روزرسانی بین 5/0 تا 10 هرتز می باشد. انتظار می رود که با پیشرفت فن آوری توان مصرفی و جرم دنبال کننده های ستاره کاهش یابد. اما، از آن جایی که تعداد فوتون ها از یک ستاره محدود می باشد، بهبود قابل ملاحظه ای در نرخ به روز رسانی یا دقت انتظار نمی رود .

سید علی باقری مدینه

طراحی و شبیه سازی بافل حسگر ستاره و تعیین پارامترهای آن شامل ابعاد بافل، ضریب تضعیف، جنس و شکل بافل، نوع پوشش داخلی و تنش قابل تحمل بافل .

توضیح: حسگرستاره در کنار سایر ابزارهای موقعیت یاب ماهواره نظیر مگنتومترها، حسگرهای زمین، و حسگرهای خورشید یکی از دقیق ترین ابزارهای تعیین موقعیت ماهواره می باشد. امروزه به علت دقت بالای حسگر ستاره بیش تر از این ابزار در تعیین موقعیت استفاده شده و از سایر ابزارهای موقعیت ابی به عنوان سیستم های پشتیبان در کنار حسگر ستاره استفاده می شود. وظیفه حسگر ستاره تهیه تصاویر با کیفیت بالا از ستارگان و تطبیق آن با کاتالوگ بانک ستارگان است که در حافظه حسگر ستاره وجود دارد و سپس تعیین موقعیت ماهواره با استفاده ازالگوی ستارگان است. بافل یکی از مهمترین بخش های حسگر ستاره است که می تواند در اشکال مختلف مانند مخروطی، استوانه ای ویا سایر اشکال پیچیده وجود داشته باشد. مهمترین وظیفه این بخش تضعیف یا دور کردن پرتوهای ناخواسته ای است که از اجرام فضایی مانند خورشید، ماه، زمین، و یا حتی بدنه خود ماهواره به سمت سیستم الکترواپتیکی حسگر ستاره می آید. پره ها ساختارهایی هستند که درون بافل قرار می گیرند تا بر ویژگی های پراش نور تاثیر بگذارند. بافل ها در سیستمی که پره های آن به خوبی طراحی شده باشند نقش مهمی در دفع پرتوهای خارج محوری با زوایای بزرگ نسبت به محور سیستم اپتیکی حسگر ستاره ایفا می کنند. کارایی حسگر ستاره تابع عملکرد بافل است و معمولا بافل، پرتوهای ناخواسته را آنقدر تضعیف می کند که آن مقدار از پرتوهای ناخواسته که به سیستم اپتیکی حسگر ستاره می رسند بعلت تضعیف شدید توسط بافل، قابل اندازه گیری نیستند (به جز در مورد اجرام بسیار پرنور نظیر خورشید و زمین).
عمق کاواک بافل، فاصله بین پره های داخل بافل، زاویه بین بدنه بافل و پره ها، زاویه لبه های بافل، جهت‌گیری زاویه ای پره ها، طول بافل و شکل هندسی آن از عوامل بسیار تاثیرگذار بر عملکرد بافل و تعیین‌کننده ضریب تضعیف آن هستند. تصویر حسگر ستاره به همراه بافل آن و تصویر یک بافل استوانه ای بازتابی در زیر آمده است.

حسگر ستاره به همر اه بافل آن	بافل استوانه ای بازتابی

مسعود نوریان

طراحی و ساخت برد پردازشگر ردیاب ستاره و پیاده سازی الگوریتم های ردیابی

توضیح: یک مسئله مهم در خصوص ماهواره ها تعیین وضعیت آن ها نسبت به یک مختصات مرجع اینرسی است. زیرا این بخش پاسخ گوی دوران و چرخش ماهواره است. ماهوار باید دارای جهت مناسبی در فضا باشد زیرا پانل های خورشیدی باید به سمت خورشید باشند تا توان مصرفی ماهواره را تامین کنند و آنتن های ماهواره باید به سمت زمین باشند و دیگر حسگر ها نیز به منظور کارکرد صحیح باید در جهت مناسبی قرار گیرند. از میان روش های مختلف تعیین وضعیت، محاسبه وضعیت به وسیله ردیاب ستاره دقیق ترین روش فعلی است که به دلیل دقت بالای محاسبه وضعیت، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. یکی از بخش های کلیدی ردیاب ستاره برد پردازشگر ردیاب است که در واقع هسته اصلی پردازش تصاویر و محاسبات در آن قرار دارد. سخت افزارهای مختلفی در این زمینه در مقالات و تزها عنوان شده است. همچنین برای هر سخت افزاری، نیاز است که نرم افزاری مناسب تهیه شود تا توابع مورد نظر توسط سخت افزار اجرا گردند.

مفهوم اصلی عملکرد ردیاب ستاره

شکل فوق، یک طرح کلی از وظایف ردیاب ستاره ارائه می دهد. همان طور که در شکل نشان داده شده است ردیاب ستاره دارای بخش اپتیکی (شامل عدسی ها ، لنزها) می باشد. نور ستاره وارد بخش اپتیکی می شود. بخش اپتیکی بر روی نور ستاره متمرکز شده و حسگر تصویر می گیرد. تصویر پردازش می شود، مراکز ستاره ها در تصاویر مکان یابی می شوند و وضعیت ماهواره، در نتیجه مقایسه بین مراکز ستاره ها و پایگاه داده ستاره (کاتالوگ ستاره) تعیین می شود. سرانجام وضعیت محاسبه شده به کامپیوتر ماهواره فرستاده می شود.

نمودار درختی اجزاء ردیاب ستاره

شکل فوق نمودار درختی اجزاء اصلی ردیاب ستاره را نشان می دهد. همان طور که مشاهده می شود، دو بخش مهم ردیاب ستاره، نرم افزار و سخت افزار آن می باشند.

سعیده سلیمانی نژاد

طراحی و شبیه‌سازی مواد و ساختارهای بهینه روکش های ضدانعکاس مورد استفاده در سلول های خورشیدی مبتنی بر عناصر و ترکیبات گروه III-V

توضیح: امروزه انسان با پیشرفت‌هایی که در زمینه‌های مختلف کرده، نیازی روز افزون به انرژی پیدا کرده و این امر او را بر آن داشت تا با روشهای گوناگون انرژی مورد نیاز خود را کسب کند. یکی از این روش‌ها که طی سال های اخیر، انسان از آن استفاده می‌کند، استفاده از انرژی خورشیدی است. این کار با استفاده از پدیده فتوولتائیک و با طراحی سلول های خورشیدی انجام پذیر است. سلول های خورشیدی چندگانه گروه III-V به طور گسترده در سیستم های متمرکز کننده زمینی  مورد استفاده قرار گرفته اند. برای ساخت سلول های خورشیدی متوالی، چندین ماده با شکاف باند متفاوت بر روی هم نشست داده می شود تا هرکدام از مواد بتوانند محدوده ای از طول موج های نور تابشی را دریافت کرده و بقیه را عبور دهند تا توسط ماده دیگری جذب شود. در نهایت این کار باعث افزایش توان جذبی توسط کل ساختار شده و بازده تبدیل کل ساختار افزایش می یابد. این رویکرد امکان طراحی های مختلفی را بر اساس تعداد انواع لایه ها، ترتیب درجه شفافیت و انرژی شکاف باند برای رسیدن به تطبیق بهتر فراهم می کند.
از آنجا که سلول های خورشیدی امکان جذب نور در طیف محدودی را دارند و در نتیجه بازده خروجی آن ها کم می شود برای رسیدن به طیف وسیع تری از تبدیل نیاز به پهنای باند بیشتر  با استفاده از پوشش های ضد انعکاس است. جهت تطبیق جریان بیشتر در سلول های چندگانه به پوشش ضدانعکاس بهتری در این سلول ها نیاز می باشد و این مساله یک ارزیابی مجدد از عملکرد پوشش ضد انعکاس مورد نیاز و از آنچه که تکنولوژی این سطح از عملیات سلول های خورشیدی را می تواند تامین کند، را لازم می دارد.