عنوان مقاله :
طراحي و شبيه‌سازي حسگر دماي بلور فوتوني حساسيت بالا مبتني بر كاواك پر شده با آب مقطر
عنوان به زبان ديگر :
Design and simulation of a highly sensitive photonic crystal temperature sensor based on a cavity filled with the distilled water
پديد آورندگان :
فصيحي، كيازند دانشگاه گلستان - دانشكده فني و مهندسي، گرگان، ايران , يوسفي هاشم آباد، راضيه دانشگاه گلستان - دانشكده فني و مهندسي، گرگان، ايران
كليدواژه :
حسگر دما , بلور فوتوني , تفاضل- محدود حوزه- زمان , ضريب انبساط حرارتي , ضريب شكست , حساسيت , ضريب كيفيت
چكيده فارسي :
در اين مقاله طراحي و شبيه سازي دو بعدي يك حسگر دماي بلور فوتوني حساسيت بالا ارائه شده است. شبيه سازي هاي عددي با استفاده از روش تفاضل- محدود حوزه- زمان، توسط نرم افزار Rsoft و به صورت دو بعدي انجام شده است. ساختار پيشنهادي از يك كاواك پرشده با آب مقطر كه در مركز يك موجبر نوري قرار گرفته، تشكيل شده است. ويژگي هاي عملكردي حسگر پيشنهادي با در نظر گرفتن فاكتورهاي تغييرات دمايي ضريب شكست سيلسيوم (ماده زمينه) و آب مقطر (ماده پر كننده كاواك) و نيز تغييرات دمايي ابعاد ساختار حسگر، مورد بررسي قرار گرفته است. نشان داده شده است كه شعاع كاواك و شعاع حفره هايي كه از طرفين آن را احاطه كرده اند، نقش مهمي در عملكرد حسگر پيشنهادي دارند. بر اساس نتايج حاصل از شبيه سازي عددي، مقدار طول موج تشديد كاواك طراحي شده به طور خطي با دما تغيير ميكند. در ساختار حسگر بهينه شده مقدار حساسيت، مقدار متوسط ضريب كيفيت و عبوردهي به ترتيب عبارتند از: 79/149، 6105 و 6/0، كه حسگر فوق را مناسب براي كاربردهاي اندازه گيري نوري دما مي سازد.
چكيده لاتين :
In this paper design and two dimensional (2D) simulation of a photonic crystal highly sensitive temperature sensor is presented. The 2D simulations are based on finite-difference time-domain (FDTD) method and are done using Rsoft software. The device is constructed using a cavity filled with the distilled water located in the center of the photonic crystal waveguide. The operation of the proposed sensor is investigated considering the thermal variations of the refractive index of the background material (Si) and the cavity’s filled material (the distilled water) and also the thermal expansion of the structure. It has been shown that the radii of the cavity and its surrounding holes have an important role in the performance of the device. It has been shown that the relationship between the temperature variation and the shift in the resonant wavelength of the cavity is linear. Based on the simulation results, the sensitivity, the quality factor and the transmission of the proposed sensor are 149.79 pm/c, 6105 and 0.6, respectively.
عنوان نشريه :
مهندسي برق و الكترونيك ايران
