طراحي حسگر نوري فيبر بلور فوتوني با هسته متخلخل براي سنجش شيميايي با حساسيت نسبي بالا در رژيم تراهرتز

Design of a chemical sensing hollow core photonic crystal fiber based optical sensor with high relative sensitivity for terahertz (THz) regime

چكيده- در اين مقاله به طراحي يك فيبر بلور فوتوني با هسته متخلخل براي استفاده در سنجش مواد شيميايي مايع در محدوده فركانسي تراهرتز مي پردازيم. براي اين منظور، ابتدا به طراحي بهينه ساختار بلور فوتوني پرداخته و سپس با پركردن هسته متخلخل آن با مواد شيميايي مايع با ضريب شكست بين 1. 33 تا 1. 37، ويژگي هاي حسگري بررسي مي شود. نتايج تحليل عددي، حساسيت نسبي%88 و تلفات تحديد10-10×1.1 را براي حسگر فيبر بلور فوتوني پيشنهادي در فركانس 1 THz نشان مي­دهد.  عملكرد قابل قبول و در عين حال سادگي طراحي،   PCF بررسي شده را به عنوان گزينه­اي مناسب براي كاربردهاي حسگري شيميايي در بخش هاي مختلف صنعتي و پزشكي پيشنهاد مي­كند.

Abstract- In this paper, we design a photonic crystal fiber with a porous core for measurement of liquid chemical materials in the terahertz frequency range. For such a purpose, we first optimized the design of the PCF structure, then by filling the porous core with liquid chemical materials with a refractive index between 1. 33 and 1. 37, the fiber sensing characteristics are investigated. According to the numerical analysis of the proposed photonic crystal fiber sensor, a relative sensitivity of 88% and a confinement loss factor of 1. 1×10 -10 have been obtained at 1 THz frequency. The appropriate performance along with the simplicity of the proposed PCF design have made it very suitable for use as a chemical sensor in various industrial and medical sectors.