بخشی از مقاله
1 -مقدمه
با گسترش روز افزون علم نانو دریچه های جدیدی در دنیای علم گشوده شده است به گونه ای که توسعه ی این علم در دهه های اخیر امکان ساخت طیف جدیدی از ادوات را فراهم آورده است .[1] علم نانو با ورود به دنیای اپتیک امکان ساخت ادوات نوری متنوعی را فراهم آورده است.از جمله این ادوات بلورهای فوتونی1می باشند که در حقیقت ایده طراحی آن ها ناشی از موفقیت های بدست آمده در همتای الکترونی آن ها می باشد.[2]در آغاز کارساخت این ادوات به منظور کاهش پیچیدگی و سهولت در پیاده سازی از نیمه هادی ها با پرامترهای ثابت کمک گرفته می شد اما بعدها دانشمندان پا از این هم فراترگذاشتند.ظهور پلاسمونیک سطحی مثال موفقی از این دست می باشد . یکی از تفاوت های عمده بین بلورهای فوتونی و بلورهای الکتریکی مقیاس پذیری آن ها می باشد. این بدان معنا است که دست طراح نسبت به طراحی در بلورهای الکترونی بازتر می باشد.
یکی از مشکلات طراحی ادوات نانو هنگامی که طراحی شامل بخش های اپتیکی و الکترونی باشد، مرتب ساختن این دو بخش به یکدیگر است .در چنین طراحی هایی به علت محدودیت هایی که بخش الکترونی اعمال می نماید در پاره ای ازموارد بزرگ درآمدن ابعاد بخش اپتیکی اجتناب ناپذیر می باشدترکیب بلورهای فوتونی و پلاسمونیک سطحی یک روش فائق آمدن بر مشکل
فوق الذکر می باشد .[3] به گونه ای که در فصول آتی نشان می دهیم کمک گیری از پلاسمون سطحی کمک شایانی به کاهش حجم کل ساختار خواهدنمود.کاربرد پلاسمون سطحی دربلورهای فوتونی را باید مدیون تنظیم بسام د تشدید آنها اشاره گسترش کاربرد پادنقاط 3 برشماریم کرد.
.[4]امروزه ساخت پادنقاط در پلاسمون ها معمولا در تصویر کلاسیک ساختارهای نامتناجس 4 با ابعاد با استفاده از مدل درود 5در فلزات کوچک امکان پذیر شده است . هر چندتوصیف میشود .[2] حضور پلاسمون منجر حضور پلاسمون سطحی در بلورهای به پدیدار شدن پاره ای از فوتونی عامل مفیدی در زمینه کاهش ویژگیهای جدید در ساختار میشود.بعد ساختار می باشد اما باید توجه این ویژگیها هر چند که میتوانندداشت که دیگر شیوه تحلیل ساختار کمک شایانی به طراح در زمینه ی به سادگی قبل امکان پذیر نخواهدطراحی دهند ام ا در مواردی نیز با بود و پیچیدگی های جدیدی ایجاد می نشان دادن پدیده هایی ممکن است کند که به منظور سهولت، عملکرد پیش فرض ساختار را دچار پارامترهای ماده معمولا به صورت اختلال نمایند . به عنوان یک نمونه ثابت در نظر گرفته می شود که منجرمیتوان اشاره کرد که حضور پلاسمون به سادگی پیکربندی تحلیل است .
سطحی در بلور فوتونی منجر به برای مواد نمیه رسانا در محدودهپدیدار شدن قطبشی میشود که امکان وسیعی این چنین تحلیلی منجر به تزویج مستقیم با فوتون را نخواهد سادگی پیکربندی تحلیل است. برای داشت.[3]هر چند که با اضافه مواد نیمه رسانا در محدوده وسیعی نمودن بخشهای جدید میتوان بر این این چنین تحلیلی منجر به جواب های مشکل فائق آمد اما باید اذعان
نزدیک به واقعیت می شود اما حضورکنیم که با اضافه کردن هر بخش پلاسمون سطحی و وابستگی شدید آن به جدید بر پیچیدگی تحلیل ساختار به بسامد امکان کمک گیری مستقیم ازمیزان قابل توجهی افزوده خواهد روش های معمول را از بین می برد.شد. بنابراین همیشه باید به دنبال هر چند که امروزه با تلاش های صورت راهکاری بود تا از ویژگیهای تحمیل گرفته به منظور مدل سازی این مواد شده به عنوان عامل مثبتی در ط راحی تا حد بسیار خوبی میتوان اثرات آن کمک گیریم. به عنوان مثال میدانیم ها را در تحلیل وارد نمود .[6]
در بلورهای فوتونی معمولا گاف 6باهمان طور که اشاره شد ایده ساخت جابجاسازی دو ماده سازنده با هم بلورهای فوتونی همتای الکترونی از یک قطبش به قطبش دیگر انتقال آنها بوده است . یک مزیت عمده می یابد . اگر ساختار فوتونی به بلورهای فوتونی بر خلاف همتای گونه ای طراحی شود که گاف بسامدی الکترونی آنها وجود امکان مهندسی مطلوب در قطبشی مخالف قطبش یاد
و طراحی در آنها است . این قسم از شده اتفاق افتد، در این حالت حضو ر ادوات نانو به علت دارا بودن پلاسمون سطحی نه تنها عامل مخرب ویژگی های جالب، بسیار مورد توجه نیست بلکه به طراح کمک مینماید تا دانشمندان قرار گرفته اند. از قطبش صحیح به کار گرفته شود.
جمله این ویژگی ها میتوان به حضور پلاسمون سطحی نه تنها باعث امکان ساخت کاواکهایی با ضریب پدیدارشدن ویژگیهای اپتیکی جالبی کیفیت بالا و همچنین سادگی در میشود بلکه ویژگیهای الکترونی زیادی را نیز فراهم می آورد. بهعنوان مثال با ایجاد دو نقص در ساختار من ظم پادنقاط تحت شرای خاص میتوان بیت کوانتمی طراحی نمود. حتی با اعمال گیت پتانسیلی میتوان بیت طراحی شده را تحت کنترل قرار داد . با افزایش ناگهانی پتانسیل گیت بیت را در یک وضعیت صفر یا یک رقمی ثابت نگه داشت و یا با افزایش اندک پتانسیل امکان کنترل بسامد نوسان بیت را فراهم آورد و به این ترتیب یک بیت کوانتمی در ابعاد نانو طراحی کرد. در مقاله حاضر برآنیم که با استفاده از این ویژگی پلاسمون سطحی که انتشار آن در سطح مرزی فلز- دی الکتریک، نسبت به تغییرات ضریب شکست محی بسیار حساس است به طراحی و شبیه سازی یک نوع سنسور تشدید پلاسمون سطحی SPR بپردازیم و وابستگی پارامترهای مختلف آن از جمله طیف اتلاف حالت موجبر هسته و حساسیت را به دما، قطر حفره مرکزی و غیره بررسی کنیم.
2 -بیان تئوری
در طرح پیشنهادی حسگر دما، درون فضای مرکزی فیبر کریستال فوتونی هسته سوراخ دار، از یک مایع با ضریب شکست بالا - در اینجا از مایع گلیسرین7 استفاده شده است - پر شده است. ضریب شکست گلیسیرین درون یک بازه ی زمانی با دما تغییر می کند. این تغییرات را می توان با اندازه گیری طیف انتقال 8 آشکار کرد. با آشکار سازی این تغییرات می توان اندازه گیری دقیقی از دمای محی بدست آورد.نکته ای که در اینجا باید به آن اشاره کرد این است که پلاسمون سطح حساسیت بسیار زیادی به تغییرات درضریب شکست دی الکتریک احاطه کننده دارد در حالی که در یک واس دی الکتریک/فلز انتشار می یابد .
به همین دلیل امروزه بسیاری از سنسورهای تشدید پلاسمون سطح ب صورت گسترده ای در زمینه ی حسگرها کاربرد دارند . بسیاری از کاربردهای جدید آن برپایه ی طراحی های جدید این نوع سنسورها بنا شده است. در سالهای اخیر، بر روی کاربردهای حسگری فیبرهای کریستال فوتونی بررسی های زیادی انجام گرفته است که از جمله ی آنها می توان به آشکارسازی رد مواد شیمیایی اشاره کرد.>7@ به همین دلیل درمقایسه بافیبرهای معمولی،فیبرهای کریستال فوتونی یک فرصت جدیدی را برای بهره گیری از برهمکنش نور با گازها یامایعات بوسیله ی میدان های مقطعی در سوراخ های هوا ایجاد کرده است .
یک حسگر فیبر کریستال فوتونی بر پایه ی پلاسمون سطح 9 که ترکیبی از ویژگی های عالی انتقال فیبر کریستال فوتونی و حساسیت بسیار بالای تشدید پلاسمون سطح است در اینجا مورد نظر است. باید یادآوری کرد که ضریب شکست خود فیبر کریستال فوتونی حساسیت کمتری نسبت به دما دارد. وقتی که یک مایعی با یک ضریب د مایی در سوراخ های هوای فیبر کریستال فوتونی پر شود، با تغییرات دما ضریب شکست ماده ی پر کننده و ضریب شکست موثر فیبر کریستال فوتونی تغییر خواهد کرد . از این طریق نحوه ی عملکرد سنسور فیبر کریستال فوتونی بر پایه ی پلاسمون سطح قابل فهم خواهد بود. این نوع سنسور د ما که ویژگی های ضد تداخلی فیبر کریستال فوتونی را همراه با خصوصیات حساسیت بالا
