بهينه سازي عملكرد حسگر زيستي مبتني بر بلور فوتوني يك بعدي حاوي مواد با ضريب شكست متغير

Optimizing the Performance of 1D Photonic Crystal Based Biosensors Containing Gradient Refractive Index Materials

در اين كار، به بهينه سازي عملكرد حسگر زيستي مبتني بر بلورهاي فوتوني يك بعدي پرداخته شده است. بلور فوتوني مورد استفاده متشكل از لايه هاي A، B وF است كه به ترتيب ZnSe، SiO2 وكانالي است كه امكان جاري شدن سيال حاوي ماده ي زيستي را فراهم مي نمايد. همچنين، در مركز بلور فوتوني لايه ي نقص D با تابع توزيع ضريب شكست شعاعي قرار مي گيرد. با تابش نور تخت به ساختار بلور فوتوني معرفي شده، شدت نور خروجي توزيع فضايي پيدا كرده و اين امر منجر به توليد حلقه هاي روشن نور در صفحه ي خروجي مي شود. تغييرات ايجاد شده درضريب شكست موثر سيال جاري در كانال ها منجر به تغيير شعاع اين حلقه ها مي گردد. پارامترهاي متعددي از جمله تعداد، ضخامت لايه ها و شيب تغييرات ضريب شكست در لايه ي D در ميزان اين حساسيت تاثير دارند. با بهينه كردن اين پارمترها، تغييرات ضريب شكست-5^ 10 در سيال به اندازه ي قابل تشخيص است.

In this work, we have optimized the performance of the 1D photonic crystal based biosensor. The photonic crystal contains the layers A, B and F which are ZnSe, SiO2 and a microfluidic channel, respectively. Also, there is a radial gradient refractive index defect layer in the center of the structure. By irradiating a plane beam to the proposed structure, a ring-shaped intensity profile is achieved on the output plane of the structure. Any changed in the effective refractive index of the fluid inside of microfluidic channels can cause a change in the radius of the intensity ring. There are different parameters such as number and thickness of the layers and the rate of the refractive index variation in the D layer that can effect the sensitivity. Optimizing these parameters, it is possible to sense the refractive index changes of 10^-5 .