طراحی و شبیه سازی موجبرهای شیاردار موازی و موجبر بلور فوتونی شیاردار برای آشکارسازی

علی اکبر ابن علی حیدری

چکیده

در این پژوهش، ابتدا حسگرهای نوری بهویژه حسگرهای بدون بر چسب مرور شدهاند. سپس مبانی فیزیکی و روش های محاسباتی بلورهای فوتونی بررسی شدهاند. یک ساختار موجبر بلور فوتونی نورکند مبتنی بر رهیافت شاره های نوری برای حسگری بدون برچسب یشنهاد شدهاست. موجبرهای بلور فوتونی دارای ویژگیهای منحصر بهفرد ی اند که می توان از مهندسی پاشندگی و وجود نورکند در این ساختارها نام برد. طراحی و شبیهسازی عملکرد زیستحسگر مبتنی بر شاره های نوری از طریق روشهای محاسباتی حوزه زمانی تفاضل متناهی و حوزه فرکانس انجام شده است. برای محاسبات طیفهای تراگسیل در موجبر بلور فوتونی از روش تفاضل متناهی در حوزه زمان استفاده شده است. زیرا در این روش وابستگی زمانی معادلات ماکسول در یک گره فضایی اعمال میشود و بنابراین همه ویژگیهای فیزیکی در مدل شامل می شود. برای محاسبات ساختار نواری در موجبربلور فوتونی از روش بسط موج تخت در حوزه فرکانس استفاده شده است. نو رکند مبتنی پاشندگی ماده و نورکند ساختاری بررسی شد. ساختار حسگر پیشنهادی نورکند، شامل یک کاواک حلقه مانند است که به موجبر بلور فوتونی نورکند میکروشارهای جفت شده است. حساسیت به تغییرات ضریب شکست این حسگر 293 nm/riu محاسبه شده است. سپس پیکربندی ساختارحسگرهای موازی در یک بستر پیشنهاد شدهاست. این ساختار شامل موجبر بلور فوتونی و چند میکروکاواک تشدید جفتشده به موجبر بلور فوتونی است. هنگامی که نور به این ساختار جفت می شود درطیف نور تراگسیل، طول موجهای متناظر با هر کدام از کاواکها، بهدام میافتند و منجر به ایجاد چندین چال در طیف تراگسیل می شود. عملکرد این ساختار بهطور عددی بررسی شده است. در بخش نهایی این تحقیق، یک موجبر بلور فوتونی قابل تنظیم، بدون تغییر در پارامترهای ساختاری، با قابلیت کاربرد در بینابنمایی جذبی ،os-phcw ، شیاردارمیکروشارهای پیشنهاد شده است. مشخصه اصلی ساختار پیشنهاد شده این است که بهدلیل نورکند، میدان الکتریکی تقویت شده قویا در شیار هوا ایگزیده می شود. بررسیهای عددی نشان میدهد که میتوان منحنی مد شیار هوا را با استفاده از تزریق میکرو- شاره در حفرههای انتخابی هوا در بلور فوتونی کنترل و تنظیم کرد. میتوان با کنترل پاشندگی مد هدایت شده شیار، ناحیه در این ناحیه به g ، نورکند مد شیار را به گونهای تنظیم کرد که خط جذبی یک نمونه در این ناحیه قرار گیرد. ضریب تقویت دلیل اثرات نورکند بزرگ است در نتیجه درآشامی می تواند در ناحیه شیار افزایش یابد.

اساتید راهنما و مشاور

اسماعیل حسن زاده، فهیمه حسینی بالام، کریستین کارنوش