بررسی نظری تاثیر ضخامت لایه جاذب برحساسیت حسگرهای تار نوری نازک شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی دکترا، دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، یک مطالعه نظری جامع برای بررسی اثر ضخامت لایه جاذب بر حساسیت حسگرهای تار نوری نازک شده که منجر به بیشترین حساسیت می شود، انجام شده است. به این منظور، یک روش پلکانی برای بررسی تأثیر ضخامت لایه بر حساسیت حسگرهای تار نوری معرفی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی‌های انجام شده با استفاده از این روش، مشخص شد که افزایش حساسیت حسگر تار نوری نازک شده به ضریب شکست لایه وابسته است. وابستگی حساسیت به ضریب شکست لایه جاذب و ضخامت لایه جاذب در دو حالت مختلف در نظر گرفته شده است: اگر ضریب شکست لایه کوچکتر از ضریب شکست تار باشد، مشاهده می‌شود که حساسیت با افزایش ضخامت لایه افزایش می‌یابد، اما زمانی که ضریب شکست لایه بزرگتر از ضریب شکست تار باشد، نقاط بهینه‌ای در نمودار حساسیت برحسب ضخامت لایه وجود دارد که در این نقاط حساسیت بیشترین مقدار را دارد.

کلیدواژه‌ها


Smiley face

[1]    A. Malekzadeh, “Combination of phase and frequency correlation in Brillouin dynamic sensor to achieve spatial resolution in the range of millimeters in more than 17 km of optical fiber in Persian,” Journal of Applied Electromagnetism. vol. 23, pp. 1-7, 2021. 
[2]    Y. Shahamat, “Mid-infrared plasmonically induced absorption and transparency in a Si-based structure for temperature sensing and switching applications,” Optics Communications. vol. 430, pp. 227-233, 2019.
[3]    ‏N. Rasouli, “Design and Simulation of a Novel Surface Plasmon Based Bio-Nanosensor for Detection of DNA Hybridization in Persian,” Journal of Passive Defence Science and T. vol. 11, pp. 275-278, 2020.
[4]    Z. Najafi, “The role of refractive index gradient on sensitivity and limit of detection of microdisk sensors,” Optics Communications. vol. 374, pp. 29-33, 2016. 
[5]    A. Riahi, “Simulation and Fabrication of Tapered Fiber Optics Hydrogen Sensor in Persian,” Journal of Applied Electromagnetic. vol. 6, pp. 15-21, 2018.
[6]    R. Verma, “Modeling of tapered fiber-optic surface plasmon resonance sensor with enhanced sensitivity,” IEEE Photonics Technology Letters. vol. 22, pp. 1786-1788, 2007.
[7]    F.S. Roslan, “Relative Humidity Sensor based on Tapered Plastic Optical Fibre with Full-and Spiral-Patterned Agarose Gel Coating,” IEEE Student Conference on Research and Development (SCOReD). IEEE, 2020.
[8]    C.D. Singh, “A theoretical study of tapered, porous clad optical fibers for detection of gases,” Sensors and Actuators B: Chemical. vol. 92, pp. 44-48, 2003.
[9]    A. Syuhada, “Single-Mode Modified Tapered Fiber Structure Functionalized with GO-PVA Composite Layer for Relative Humidity Sensing,” Photonic Sensors. pp. 1-11, 2020. 
[10]         R.K. Verma, “Sensitivity enhancement of a lossy mode resonance based tapered fiber optic sensor with an optimum taper profile,” Journal of Physics D: Applied Physics. vol. 415302, 2018.
[11]         A. M. Aris, “Enhanced relative humidity sensing based on a tapered fiber bragg grating with zinc oxide nanostructure-embedded coatings,” Advanced Science Letters. vol. 23, pp. 5452-5456, 2017.
[12]         J. M. Corres, “Design of humidity sensors based on tapered optical fibers,” Journal of Lightwave Technology. vol. 24, pp. 4329-4336, 2006.
[13]         D. Villar, “Influence on cladding mode distribution of overlay deposition on long-period fiber gratings,” JOSA A. vol. 23, pp. 651-658, 2006.
[14]         D. D. Monzón-Hernández, “Fast response fiber optic hydrogen sensor based on palladium and gold nano-layers,” Sensors and Actuators B: Chemical. vol. 136, pp. 562-566, 2009.
[15]         N. Raoufi, “Wavelength dependent pH optical sensor using the layer-by-layer technique,” Sensors and Actuators B: Chemical. vol.  169, pp. 374-381, 2012.
[16]         L. L. Xue, “Sensitivity enhancement of RI sensor based on SMS fiber structure with high refractive index overlay,” Journal of lightwave technology. vol. 30, pp. 1463-1469, 2012.
[17]         A. Socorro, “Sensitivity enhancement in a multimode interference-based SMS fibre structure coated with a thin-film: Theoretical and experimental study,” Sensors and Actuators B: Chemical. vol. 190, pp. 363-369, 2014.
[18]         K. Wysokiński, “Study on the sensing coating of the optical fibre CO2 sensor,” Sensors. vol. 15, pp. 31888-31903, 2015.
[19]         G. Y. Chen, “Ultra-fast hygrometer based on U-shaped optical microfiber with nanoporous polyelectrolyte coating,” Scientific reports. Vol. 7, pp. 1-7, 2017.
[20]         A. Riahi, “Investigation of the effect of the taper geometry on the sensitivity of tapered-fibre gas sensors,” Journal of Modern Optics. vol. 67, pp. 1259-1266, 2020.
[21]         A. Riahi, “Theoretical investigation of the effect of the geometry on the sensitivity of tapered-fiber sensors based on staircase concatenation method,” Journal of Modern Optics. vol. 69, pp. 1-7, 2022.
[22] A. Ghatak, “Introduction to fiber optics”, Cambridge university press, 1998.