بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ابتدا اندازه ثابتی را براي بستر در نظر می گیریم سپس ساختار توري پراش را برروي آشکارساز نوري ایجاد میکنیم. به دلیل تشعشعات پلاسمونهاي سطحیفبوجود آمده در مرز نیمه هاي و فلز و با توجه به خصوصیاتی کهفمواد مختلف دارند جنس توري پراش را تغییر داده وبا یکدیگر مقایسه می کنیم . تمامی شبیه سازي هاي پیش رو فرا با نرم افزار لومریکال انجام خواهیم داد. و در آخر حالت بهینه براي ابعاد ومناسبترین مواد براي توري پراش را به دست خواهیم آورد.
واژه کلیدي
فآشکار ساز نوري,فبازدهفکوانتومیف,ففلزنفنیمه هاديفنفلزف,فنیمه هادي ,فتوري پراش ,فجریان تولیديفف
-1مقدمه
با توجه به پیشرفتهاي فوق العاده تکنولوژي ,فامروزه سیستم هاي نوري مهمترین سیستم انتقال بخصوص در شبکه هاي زیر ساخت و بین المللی محسوب می شود.چرا که از بارزترین خصوصیات آن می توان به ظرفیت بالا,ف قیمت پایین,فسرعت انتقال زیاد وانعطاف پذیري اشاره کرد. در یک خط انتقال نوري وظیفه آشکارساز نوري که اولین بلوك گیرنده است تبدیل سیگنال نوري حاوي اطلاعات به سیگنال الکتریکی است .آشکار سازها براساس مکانیزمی که به نورتابشی پاسخ می دهند به سه گروه عمده تقسیم می شوند:لنففآشکارسازهاي نیمه هادي که در آنها با تابش نور به ماده ، الکترونها از باند ظرفیت به باند هدایت برانگیخته می شوند.هنفآشکارسازهاي فوتون گسیل مثل لامپ هاي چند برابر کننده نور که درآنها الکترونها با تابش نور به یک ماده حساس به نور از آن خارج می شوند. منفآشکارسازهاي حرارتی که در نتیجه اثر حرارتی نور ، دماي ماده تابش دیده افزایش می یابد وخواص الکتریکی آن تغییر می کند. آشکارساز هاي نوري نیمه هادي به دلیل قیمت کم ، اندازه کوچک ، استحکام ، توان مصرفی کم، محدوده طیفی وسیع ، حساسیت خوب و پاسخ سریعف، مناسبترین انتخاب براي مخابرات نوري اند. آشکار سازنوري فلز –فنیمه هادي نففلز، یکی از انواع مختلف آشکارسازهاي نوري نیمه هادي است.]ل[
مطالعه ساختار آشکارسازهاي نوري فلزنفنیمه هادينفففلز - - MSM-PD ،از اوایل دهه ي حغشلفآغازشد.ف]ل[طی دهه هاي گذشته، طراحی و ساخت آشکارسازهايفنوري فلزنفنیمه هادينفلز در سیستمهاي الکترونیکینففنوري مجتمع، مخابرات نوري، اتصالات بین تراشهفها و نمونه برداري با نرخ بالا مورد توجه بوده است.آشکارساز نوري فلزننیمه هادينفلز، داراي دو اتصال شاتکی پشت به پشت است.این آشکارساز از یک زیرلایه - نیمه هادي - خالص به عنوان لایه فعال و دو اتصال فلزي رونشانی شده برروي آن تشکیل می شود که هر اتصال فلزي با زیرلایه تشکیل یک اتصال شاتکی را میدهد. این اتصالات به یک اختلاف پتانسیل متصل می شوند تا حامل هاي ایجاد شده بر اثر برخورد نور به زیرلایه را جمع آوري کنند.]
ه,م[فف خصوصیات این آشکارساز سبب شده است که محققین تلاش بسیاري را براي بهینه سازي پارامترهاي خروجی آن انجام دهند. از جمله می توان به ساختار منو کریستال سیلیکون به عنوان نیمه رسانا و نیکل به عنوان فلز در مرجع ]ت[ و همچنین کاربرد تکنیک نوین لایه نشانی با ساختار InGaAs در مرجع ]ز[ف اشاره کرد. در این تلاشها عموما در جهت کاهش نویز و افزایش جریان بوده استچ با توجه بهفماده نیمه هادي به کاررفته در زیر لایه طول موج کاري آشکارساز تغییر می کند.به عنوان مثال براي طول موجهاي 1.3فو1.55فمی توان از InPفاستفاده کرد.]ذ[در سال هححهف، یک ساختار توري پراش دایره اي براي بهبود نسبت سیگنال به نویز یک آشکارساز مادون قرمز، پیشنهاد داده شد]غ.[فدر سال حلحهف، یک ساختار آشکارساز MSMف،با توري پراش فلزي پیشنهاد داده شد. ]فغ.[فکه تشعشعات SP فبوجود آمده در مرز نیمه هاي و فلز توري پراش شده، باعث می شود تا ضریب جذب نسبت به MSMفهایی با روزنه زیر طول موج و بدون توري پراش فلزي بهبود پیدا کند.
- شکل هژفف پلاسمونهاي سطحی، امواج الکترومغناطیسی هستند که در طول مرز یک هادي منتشر میشوند.فخواص بر هم کنش - SP - surface plasmon فها با نور، باعث ایجاد امواج پلاسموننففپلاریتون هاي فسطحی، می شود . SPفها ویژگی هایی را ایجاد می کنند که بوسیله آن می توان قطعات فوتونیکی با ابعاد بسیار کوچکتر از آنچه که تاکنون به دست آمده است، ساخت.فمطالعه و شناخت در مورد SPفها، به طور گسترده اي در دهه ي حزشلفبعد از مقاله ریچه شروع شد
با در نظر گرفتن شکل - ه - مدلسازي را آغاز می کنیم.در طول تمام مدلسازي ها ابعاد نیمه هادي را200nm در نظر گرفتیم. در ابتدافبا تغییر تعداد توري پراش روند تغییرات جذب و جریان وفبازده کوانتومی را ملاحظه می کنیم.فف در ادامه مواد مختلف را براي توري پراش انتخاب و بررسی می کنیم ودر آخر با تغییر شکل توري پراش تاثیر آن را روي فشیفت فاز با توجه به فرمول - ل - ملاحظه می کنیم.
-4نتایج شبیه سازي
نخست مقدار جریان ,فجذب وبازده کوانتومی را به ازاي تعداد توري پراش بدست می آوریم. به این منظور تمام پارامترهاي آشکارساز نوري را ثابت در نظر می گیریم وفقط تعداد توري را افزایش می دهیم. با اعمال این تغییرات بهترین تعداد توري پراش زفعدد است.که در نمودار هاي زیر قابل ملاحظه است.فف نمودار - ل - روند تغییر مقدار جذب نور به ازاي تغییرات تعداد توريفپراش را نشان می دهد.
