طراحي و بهينه سازي حسگر پلاسمونيكي مبتني بر موجبر (فلز- دي الكتريك- فلز)

كارشناسي ارشد

امروزه علم پلاسمونيك كاربردهاي گسترده‌اي را در زمينه شبكه‌هاي مخابراتي، انتقال داده و ارتباطات اپتيكي يافته است كه مي‌توان از مزيت‌هاي سيستم‌هاي مبتني بر علم پلاسمونيك افزايش پهناي باند، سرعت بسيار بالا در انتقال داده و همچنين امكان فشرده‌سازي بيشتر قطعات اپتيكي را نام برد. يكي از مهمترين ويژگي سيستم‌هاي مبتني بر علم پلاسمونيك غلبه بر حد پراش است، كه مي‌توان نور را در ابعاد زير طول‌موج محدود كرد و به اين ترتيب، ساختارهايي را مي‌توان معرفي كرد كه در ابعاد نانومتري كارايي سيستم‌هاي حوزه الكترونيك و فوتونيك را داشته باشند؛ اما در طراحي و ساخت ساختارهاي پلاسمونيكي مشكلاتي از قبيل تلفات بالا در اين سيستم‌ها و هم چنين پيچيدگي در فرآيند ساخت باعث عدم تجاري‌سازي اين ساختارها تا به حال شده است كه محققان در طراحي‌ها با تغيير در هندسه و بهينه‌سازي به دنبال كاهش اين مشكلات مي‌باشند. در اين رساله هدف، طراحي دو نمونه از حسگرهاي پلاسمونيكي كه در ناحيه مخابراتي 1000 تا 1550 نانومتر مي‌باشد و ساختارهاي معرفي شده از "روش تزويج مد " مورد تحليل قرار خواهند گرفت. ساختار اول يك حسگر پلاسمونيكي مبتني بر موجبر فلز - دي‌الكتريك - فلز است كه طول‌موج هاي تشديدي آن در 1050 و 1490 نانومتر قرار دارد. ساختار پيشنهادي با استفاده از روش شبيه‌سازي FDTD به طور عددي مورد ارزيابي قرار گرفته و همچنين ميزان جابه‌جايي طول‌موج هاي تشديدي ساختار در اثر تغييرات ضريب شكست محيط بررسي شده است. براي ساختار پيشنهادي، بيشترين حساسيت و بهترين فاكتور شايستگي بدست آمد. ساختار دوم يك حسگر پلاسمونيكي مبتني بر يك بازتاب‌دهنده براگ و موجبر فلز- دي‌الكتريك- فلز كه يك تشديدگر مستطيلي به بازتاب‌دهنده براگ تزويج شده است. با استفاده از روش شبيه‌سازي FDTD ساختار پيشنهادي مورد تحليل قرار گرفته و طول‌موج هاي تشديد اين ساختار در 1200 و 1327 نانومتر قرار دارد و بالاترين حساسيت و فاكتور شايستگي براي اين ساختار به ترتيب برابر و بدست آمده است. واژه‌هاي كليدي: علم پلاسمونيك، فشرده‌سازي، حسگر‌هاي پلاسمونيكي، حد پراش، روش تزويج مد

192335

دانشگاه علم و صنعت ايران

فوتونيك - فوتونيك

دكتر محمد واحدي