طراحي و مدل سازي حسگر زيستي مبتني بر نانو تشديدگر كريستال فوتوني

Design and Modeling of Biosensor Based on Photonic Crystal Nano Resonator

در اين مقاله، يك حسگر مبتني بر نانو تشديدگر كريستال فوتوني با استفاده از صفحه كريستال فوتوني دو بعدي طراحي و براي كاربرد حسگر زيستي، مدلسازي شده است. اين حسگر شامل دو موجبر و يك نانو تشديدگر است. به منظور افزايش محدوديت نوري و تزويج نوري بهتر بين موجبرها و تشديدگر، دو موجبر با انتهايي بسته به عنوان موجبر ورودي و خروجي قرار داده شده است. همچنين اندازه سه حفره‌ي در ساختار تغيير داده شده است. با توجه به اتصال مولكول زيستي به حفره سنجش، ضريب شكست حفره سنجش تغيير كرده و بر اساس آن طول موج تشديد تغيير خواهد كرد. براي مدل كردن اتصال آناليت در حفره سنجش، ضريب شكست حفره تغيير داده شده است. ضريب كيفيت براي طول موج تشديد اصلي برابر با 2530 به دست آمده است. نتايج نشان مي‌دهد كه حساسيت براي شناسايي ماده زيستي با ضريب شكست 1.45 (ملكول dna) برابر با nm/fg 9.48 است.

In this paper, design and optimization of a biosensor based on the nano resonator using two-dimensional photonic crystal (2D-PhC) is presented. The biosensor is consisted of two waveguides and a nano resonator. In order to increase the light confinement and well optical coupling between waveguides and nano resonator, one-end waveguide is selected as the input/output waveguides. Also, the size of three holes of structure has been changed. Due to the biomolecule bio-materials binding to the sensing hole, the refractive index of the hole is changed and consequently the resonant wavelength is shifted. The results show that the quality factor is about 2530. The sensitivity of biosensor for bio-materials sensing with effective refractive index about 1.45 (DNA molecule) is also obtained 9.48 nm/fg.