شبیه سازی سنسور نوری بر اساس کوپلینگ رزونانس انتخابی

مهندسی مخابرات جنوب

دوره 9، شماره 36، مرداد 1399، صفحه 17-24   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

ساحل جواهرنیا^*

گروه برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد صوفیان، صوفیان، آذربایجان شرقی

چکیده

سنسور­های ضریب شکستی یکی از سنسورهای پرکاربرد در صنعت بیوالکترونیک و الکترونیک نوری هستند. استفاده از مواد و ساختارهایی که بتواند ضریب شکست مواد ناشناس را تشخیص دهد دارای کاربردهای مهمی در بیو شیمی و مهندسی پزشکی می باشد. در این مقاله یک نوع فیبر بلور فوتونی دو هسته­ای برپایه پلیمر برای سنجش ضریب شکست سیال معرفی شده است. اندازه سوراخ­های هسته­های آنالیت و هسته جامد عبور دهنده نور به­گونه­ای مهندسی شده­اند که توانایی عبور تک مد اصلی را داشته باشند. بدلیل ارزان بودن، توانایی مکانیکی بالا و راحتی ساخت، بستر فیبر بلور فوتونی از پلیمر PMMA استفاده شده است. پس از شبیه­سازی ساختار و استفاده از روابط ریاضی موجود و بررسی مد­های انتشاری، برای انتقال کامل نور از هسته جامد به هسته کانال آنالیت، طول فیبر 0.13  سانتی متر بدست آمده است. نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که برای ضریب شکست 1.44 مقدار حساسیت 1000  و حد تشخیص  توسط این سنسور قابل حصول است. تمام مراحل شبیه سازی در حوزه FDTDدر نرم افزار Lumerical بدست آمده است. 

کلیدواژه‌ها

سنسور ضریب شکستی؛ فیبر بلور فوتونی دو هسته‌ای؛ حساسیت؛ حد تشخیص

مراجع

 [1] A. Argyros, “Microstructured polymer optical fibers,” J. Lightwave Technol. 27(11), 1571–1579 (2009).

[2] S. G. Leon-Saval, R. Lwin, and A. Argyros, “Multicore composite single-mode polymer fiber,” Opt. Express 20(1), 141–148 (2012).

[3] https://kb.lumerical.com/en/pic_passive_waveguide_couplers_evanescent.html

[4] I. M. White and X. D. Fan, “On the performance quantification of resonant refractive index sensors,” Opt. Express 16(2), 1020–1028 (2008).

[5] B. Sun, M.-Y. Chen, Y.-K. Zhang, J.-C. Yang, J.-Q. Yao, and H.-X. Cui, “Microstructured-core photonic-crystal fiber for ultra-sensitive refractive index sensing,” Opt. Express 19(5), 4091–4100 (2011).

[6] Kwang Jo Lee, et all,“Refractive index sensor based on a polymer fiber directional coupler for low index sensing,”Opt. Express 19(5), 17497 (2014).

[7] Graham E. Town, et all, “Microstructured optical fiberrefractive index sensor,”OPTICS LETTERS / Vol. 35, No. 6 / March 15, 2010.

[8] L. Rindorf, J. B. Jensen, M. Dufva, L. H. Pedersen, P. E. Høiby, and O. Bang, “Photonic crystal fiber long-period gratings for biochemical sensing,” Opt. Express 14(18), 8224–8231 (2006), http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?id=97940&CFID=12293554&CFTOKEN=19235945