طراحي و شبيه سازي حسگر فشار مبتني بر يك تيغه فوتونيك كريستال دو بعدي از جنس PbMoO4

Design and simulation of a pressure sensor based on a two dimensional photonic crystal slab of PbMoO4

در اين مقاله طراحي و شبيه سازي سه بعدي (3D) يك حسگر فشار فوتونيك كريستال (PC) ارائه شده است. حسگر فشار پيشنهادي مبتني بر يك تيغه فوتونيك كريستال دو بعدي از جنس PbMoO4 است. شبيه سازي ها با استفاده از روش المان محدود (FEM) و تفاضل- محدود حوزه- زمان (FDTD)، توسط نرم افزار CST STUDIO SUITE و به صورت سه بعدي انجام شده است. حساسيت حسگر پيشنهادي نسبت به تغيير شكل هندسي و نيز تغيير ضريب شكست ناشي از اعمال فشار محاسبه شده است. بر اساس نتايج شبيه سازي با اعمال يك فشار مشخص، هر دو عامل مورد بررسي باعث كاهش طول موج تشديد طيف عبوري از ساختار مي شوند. بين مقدار فشار اعمال شده به ساختار و جا به جايي طول موج تشديد يك رابطه خطي برقرار است. مقدار ضريب كيفيت قله تشديد طيف عبوري و نيز مقدار حساسيت حسگر فشار پيشنهادي به ترتيب عبارتند از 2.858nm/GPa- و 1040.

In this paper the design and three dimensions (3D) simulation of a photonic crystal (PC) pressure sensor is presented. The device is based on a 2D PC slab of PbMoO4. The simulations are based on finite element method (FEM) and finite-difference time-domain (FDTD) method and are done using CST STUDIO SUITE software. The sensitivity of the proposed sensor is calculated by considering the deformation and also refractive index variation factors. The numerical results show that when a pressure is applied, both factors cause to a reduction in the resonant wavelength of the transmission spectrum. It has been shown that the relationship between the applied pressure and the shift in the resonant wavelength of the cavity is linear. Based on the simulation results, the quality factor of the resonant peak of the transmission spectrum and the sensitivity of the proposed sensor are -2.858 nm/GPa and 1040 , respectively