طراحی حسگر بلورفوتونی دوکاناله برای تشخیص مواد منفجره

در سالهای اخیر با توجه به افزایش گسترده استفاده از مواد منفجره بوسیله سازمانهای تروریستی، شناسایی مواد منفجره اهمیت زیادی دارد. حسگرهای نوری روش غیرمخرب و با حساسیت بالا برای شناسایی مواد منفجره هستند. در این مقاله، یک حسگر بلورفوتونی با استفاده از دو موجبر فرعی و نانوحفره‏ها در یک شبکه شش‏ضلعی از میله‏های سیلیکونی در بستر هوا پیشنهاد داده شده است. در نانوحفره‌ها ماده‌ ارگانیکی با ضریب شکست 1.59 پر شده است. این حسگر بر پایه بلورفوتونی دوبعدی می‏تواند به طور همزمان دو ماده منفجره مختلف،rdx و hmx را تشخیص دهد. مساحت این ساختار شش‏ضلعی متقارن 19×17 µm2 می‏باشد. برای شبیه‌سازی از روش fdtd با بسط موج صفحه‏ای استفاده شده و برای تجزیه و تحلیل حسگر، نمودار طیف انتقال رسم شده است. برای ساختار ارائه شده به ازای ورود مواد منفجره، بیشینه دامنه طیف انتقال دو کانال در طول موج 1590 نانومتر به دلیل تفاوت در جذب نور نسبت به قبل افزایش یافته است. همچنین به علت تفاوت ضریب شکست دو نانوحفره ناشی از دو ماده منفجره، اختلاف 0.03 در دامنه بیشینه نمودار انتقال در دو کانال رخ داده است و این مقدار تغییر دامنه ویژگی بسیار مفیدی برای کاربردهای سنجش و تشخیص همزمان دو ماده می‏باشد. پارامتر کیفیت (q factor) به دست آمده برای حسگر طراحی شده 122.28 است.

Design of a Two-channel Photonic Crystal sensor for Explosive Detection

Use of explosives by terrorist organizations has increased extensively in recent years. It is important to develop nondestructive and highly sensitive sensors to detect explosives. In this paper, a Photonic Crystal sensor using waveguides and nano cavities in a hexagonal network of silicon rods in the air substrate is proposed. Nano cavities are filled by an organic material with refractive index of 1.59. This twodimensional Photonic Crystal sensor can detect two different explosives, RDX and HMX, simultaneously. The area of this symmetrical hexagonal structure is 19×17µm2. The FDTD method with plane wave propagation was used for analysis. Simulation is performed and the transmission spectrum of the structure is plotted. The entry of explosive in to the sensor causes the change of the refractive index. The maximum amplitude of the transmission spectrum at the output of two channels at 1590 nm has been increased due to the difference in the light absorption. Then, a difference of 0.03 in the maximum amplitude of the transmission spectrum is shown because of two different explosives. This feature is very useful for sensing and detection applications. Quality factor (Q factor ) for the designed sensor has been measured bout 122.28.