شبيه‌سازي ميكرو سنسور اندازه‌گيري با استفاده از بلور فوتوني

Simulation of Micro-displacement Sensor Using Photonic Crystals

در اين مقاله با استفاده از ساختارهاي بلور فوتوني دو بعدي، يك ميكروسنسور جابه‌جايي طراحي كرديم. اين ساختار شامل يك شش‌ضلعي است كه در هر ضلع آن 7 حفره قرار گرفته است. جنس حفره‌ها هواست كه در يك زمينۀ سيليكوني قرار داده شده است. حفره‌ها در يك آرايش مثلثي چيده شده‌اند. در اين ميكروسنسور ابتدا با استفاده از شبيه‌سازي روش تفاضل محدود حوزۀ زمان مقادير بهينه فركانس كاري و ثابت شيكه بلور فوتوني محاسبه شد. شدت موج منتشر شده در فاصله دو ميكرومتري سمت چپ ساختار به دست آمد. در اين فاصله تغييرات موج منتشر شده نسبت به جابجايي تغبيرات خطي داشت. حساسيت اين سنسور به دست آمد. بنابر مقادير به دست آمده اين ساختار در طول موج مناسب قابليت استفاده به عنوان ميكروسنسور را دارد كه از حساسيت بسيار خوبي نيز برخوردار است. اين ميكروسنسور جابجايي در سيستم‌هاي اندازه‌گيري مانند سيستم‌هاي ميكروالكترومكانيكي، فضايي - هوايي، مانيورينگ سلامتي و نيز در بسياري از حوزه‌هاي مهندسي كاربرد دارد.

Abstract In this paper, we designed a micro-displacement sensor using of two-dimensional photonic crystal structures. This structuer is a hexagonal that on each side located seven holes osilicon. The holes made of air that have been arranged in silicon background. The holes have been arranged in a triangular arrangement. In this micro sensor, first by using the finite difference time domain simulation method, optimal values for frequency and lattice constant of photonic crystal were calculated. The intensity of propagating waves was obtained in two micrometers of left side of the structure. In the meantime, the output intensity is as a linear function of the displacement. the sensitivity was obtained as 0.05 !"#. The values of this structure showed that at a proper operating wavelength, the structure could be used as the micro - displacement sensor that also has very good sensitivity. The micro - displacement sensor is an important measurement system in many applications such as the micro – electro - mechanical systems, aerospace, structure health monitoring, and many engineering fields.