عنوان	طراحی حسگر زیستی نوری بر اساس تشدیدگر میکروحلقه و تشدید پلاسمون سطحی
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	تشدیدگر حلقه‌ای نوری؛ تشدید پلاسمونیک سطحی؛ حسگر نوری ترکیبی؛ ضریب کیفیت؛ معیار شایستگی
چکیده	حسگرهای نوری به دلیل قابلیت اندازه‌گیری دقیق، سریع و بدون نیاز به برچسب‌گذاری، نقش مهمی در حوزه‌های زیست‌پزشکی، شیمی تجزیه، و کنترل فرآیندهای صنعتی ایفا می‌کنند. یکی از چالش‌های اصلی در طراحی این حسگرها، دستیابی به حساسیت بالا همراه با پاسخ طیفی باریک و قابل تفکیک است. در سال‌های اخیر، ترکیب ساختارهای پلاسمونیکی با تشدیدگرهای حلقه‌ای سیلیکونی به‌عنوان روشی نوین برای بهبود عملکرد حسگرها مورد توجه قرار گرفته است. این ترکیب امکان تمرکز میدان در نواحی بسیار کوچک را فراهم می‌آورد که منجر به افزایش حساسیت و کاهش اتلاف نوری می‌شود. در این پژوهش، یک ساختار حسگر نوری ترکیبی بر پایه‌ی تشدیدگر حلقه‌ای سیلیکونی و اجزای فلزی طراحی و تحلیل شده است. طرح شامل یک دیسک مرکزی از طلا و یک حلقه‌ی خارجی طلایی با زاویه مشخص است که به‌صورت هم‌محور با حلقه‌ی سیلیکونی قرار گرفته‌اند و از یک موجبر مستقیم سیلیکونی در مجاورت برای جفت شدن امواج به میکروحلقه استفاده شده است. شبیه‌سازی‌ها با استفاده از روش المان محدود (FEM) در محیط نرم‌افزار COMSOL Multiphysics انجام شده‌اند. پارامترهای کلیدی از جمله فاصله‌هایg_1 و g_2 ، و عرض‌ موجبر و میکروحلقه، فاصله‌ی بین موج‌بر و حلقه، و زاویه‌ی حلقه‌ی خارجی به‌صورت عددی بهینه‌سازی شده‌اند. همچنین برای افزایش دقت نتایج، از مش‌بندی دقیق با اندازه‌ی حدود λ/25 و شرایط مرزی مناسب استفاده شده است. در حالت بهینه، حسگر به حساسیت ۳۶ نانومتر بر واحد ضریب شکست (nm/RIU)، ضریب کیفیت Q≈5626 و معیار شایستگی (FOM) برابر با ۱۳۱ رسید. وجود حلقه‌ی طلایی خارجی منجر به کاهش چشمگیر پهنا در نیمه بیشینه (FWHM) به مقدار ۰.۲۷۳ نانومتر شد. همچنین نشان داده شد که عرض این حلقه تأثیر قابل توجهی بر پاسخ نوری ندارد. به‌منظور بررسی اثر مواد فلزی، طلا با نقره نیز جایگزین شد و نتایج نشان دادند که استفاده از نقره موجب کاهش بیشتر FWHM (تا 0.0972 نانومتر) و افزایش قابل توجه ضریب کیفیت و معیار شایستگی تا مقادیر Q=1.6×〖10〗^4 وFOM=371 می‌شود، درحالی‌که حساسیت تقریباً ثابت باقی می‌ماند. در مجموع، ساختار پیشنهادی با ویژگی‌هایی نظیر طراحی ساده، میدان متمرکز قوی، و عملکرد بالا در محیط‌های مختلف، گزینه‌ای امیدبخش برای توسعه‌ی نسل جدیدی از حسگرهای نوری تشدیدی در کاربردهای زیستی و صنعتی به‌شمار می‌رود.
پژوهشگران	عبدالله حسن زاده (استاد راهنما)، مصطفی دهقان (دانشجو)، محمد باقر محمد نژاد زنجانی (استاد مشاور)