Etude et conception des capteurs à base de cristaux photoniques pour la détection de la température

Abstract

Les cristaux photoniques sont des matériaux diélectriques dont l'indice de réfraction varie périodiquement sur l'échelle des longueurs d'onde dans une ou plusieurs directions de l'espace. Cette différence provoque l'apparition de bandes interdites afin que la lumière ne se diffuse pas à travers la structure. Cette étude vise à concevoir des capteurs bidimensionnels (CP-2D) à cristal photonique à détection de température (CP-2D) afin d'obtenir une sensibilité maximale et un bon facteur de qualité. Le principe de détection est basé sur la variance d'indice de réfraction du Si due au changement de température qui modifie la position des pics de transport pour cela, nous étudions les bandes optiques interdites, puis simulons la transmission lumineuse pour différentes températures à l'aide d'un simulateur Rsoft basé sur (PWE) et (FDTD-2D) . Les résultats obtenus ont montré une sensibilité élevée, S = 267,75 nm/°C et un facteur de qualité supérieur, Q = 242,4497 pour la première structure et pour la seconde une sensibilité très élevée 444,444 m/°C, le facteur de qualité maximum étant de 52,8.

البلورات الضوئية عبارة عن مواد عازلة يختلف معامل انكسارها بشكل دوري على مقياس الطول الموجي في اتجاه واحد أو أكثر في الفضاء. يتسبب هذا التكرار في ظهور فجوات النطاق الممنوعة بحيث لايمكن للضوء الانتشار في الهيكل . تهدف هذه الدراسة إلى تصميم مستشعرات تعتمد على البلورات الضوئية ثنائية الأبعاد CP-2D للكشف عن درجة الحرارة من اجل الحصول على أقصى قدر من الحساسية وعامل جودة جيد لها. الهياكل المقترحة قائمة على شبكة سداسية من قضبان السيليكون Si محاطة بالهواء. يعتمد مبدأ الكشف على تباين معامل الانكسار ل Si بسبب التغير في درجة الحرارة التي يعدل موضع قمم النقل. يتم إنشاء الإزاحة التي سيتم استخدامها لحساب المعلم مثل الحساسية وعامل الجودة. لهذا درسنا الفجوا ت الضوئية المحظورة ثم محاكاة نقل الضوء لدرجات حرارة مختلفة باستخدام محاكي) Rsoft ( القائم على أساس ) PWE ( و ) FDTD-2D (. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها حساسية عالية تقدر ب S = 267.7pm/°C وعامل جودة أعلى درجة مئوية S =444.444pm/°C للهيكل الأول وللهيكل الثاني حساسية عالية ج دا Q = 242.4497 الجودة القصوى هو 52.8