طراحی و شبیه سازی حسگر گاز نوین حساسیت بالا مبتنی بر بلور فوتونی با ضریب شکست منفی

در این مقاله طراحی و شبیه سازی یک حسگر گاز نوین حساسیت بالا، مبتنی بر ساختاری ترکیبی از بلورهای فوتونی با ضرایب شکست مثبت و منفی ارائه شده است. نشان داده می شود که استفاده از بلور فوتونی با ضریب شکست منفی، با متمرکز کردن توان نوری عبوری در قسمت ورودی موج بر حاوی مواد مورد سنجش، منجر به افزایش مقدار عبوردهی حسگر می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با استفاده از روش fdtd دو بعدی نشان دهنده آن است که حسگر پیشنهادی از حساسیتی برابر با nm/riu 876 و نیز عبوردهی حدود 0.7 برخوردار است. ساختار اصلاح شده حسگر که حاصل از تعبیه یک کاواک در مرکز کانال حسگری است، حساسیت nm/riu 880 ، ضریب کیفیتی برابر با 3920 و عبوردهی حدود 0.6 فراهم می آورد که حسگر پیشنهادی را مناسب برای سنجش مواد گازی می سازد.

Design and Simulation of a New Highly Sensitive Gas Sensor Based on Negative Refraction Photonic Crystal

In this paper, design and simulation of a new highly sensitive gas sensor based on a hybrid photonic crystal (PC) structure, containing negative and positive refractive index sections, is presented. It has been shown that using a PC with negative refraction in the first section, the transmitted power is concentrated on the entrance of the sensing channel, and the transmission of the proposed sensor will be increased. Based on the two dimensional finitedifference timedomain (2D FDTD) simulation results, the sensitivity and the transmission of the proposed sensor are measured as 876 nm/RIU and 0.7, respectively. The modified structure, which is applicable for the gas sensing, is made using the creation of a single cavity in the center of the sensing channel. In modified structure, the sensitivity, the transmission and quality factor are measured as 880 nm/RIU, 0.6 and 3920, respectively. The simulation results show that the modified structure could well be used in the gas sensing applications.