دانلود پایان نامه بررسی ساختارهای انعکاس دهنده برگ در حوزه پلاسمونیک برای کاربرد قطعات پسیو

فهرست:

چکیده

فصل اول:  مقدمه

مقدمه و اهمیت موضوع

مروری بر تاریخچه

پلاریتون و پلاسمون پلاریتون سطحی

پلاسمونیک و اصصل عدم قطعیت (حد پراش)

فصل دوم:  مبانی نظری ساختارهای پلاسمون پلاریتون سطحی

معادلات ماکسول و انتشار امواج الکترومغناطیسی

تابع دیالکتریک مدل گاز الکترون آزاد فلزات

مقایسه تابع دیالکتریک فلزات واقعی با تابع دیالکتریک مدل پلاسما

بررسی پلاسمون پلاریتونهای سطحی در مرز فلزعایق

معادله موج

رابطه پاشندگی پلاسمون پلاریتونهای سطحی

گسترش فضایی امواج SPPs

عمق نفوذ پلاسمونهای سطحی

طول انتشار پلاسمونxadهای سطحی

بررسی خواص SPPs در سیستمهای چند لایه

تحریک امواج پلاسمون سطحی در مرزهای مسطح

تزویج به کمک منشور(یا به روش بازتابش تضعیف شده کامل (ATR))

تزویج با استفاده از توری

تحریک با استفاده از پرتوهای به شدت کانونی شده

تحریک بوسیله میدان نزدیک

روشهای تزویج کردن مناسب پلاسمونها برای مدارات مجتمع از ادوات پلاسمونیکی و فوتونیکی

ساختارهای هایبرید پلاسمونیک

موجبرهای هایبریدپلاسمونیک: ترکیبی از موجبر دیxadالکتریک و موجبرپلاسمونیک

تحلیل نظری موجبرهای هایبرید پلاسمونیک

توضیح ساختار و روش آنالیز ساختار یک بعدی

تحلیل موجبر دو بعدی هایبرید پلاسمونیک

روش آنالیز و چند تعریف مهم

اثر تغییرات برخی پارامترها بر روی میزان بهبود موجبر هایبرید پلاسمونیک

بازتابشکننده یا فیلتر برگ در کاربردهای پلاسمونیک

ساختار فیلترهای برگ IMI

ساختار فیلترهای برگ MIM

ساختار فیلترهای برگ هایبرید پلاسمونیک

فصل سوم: ساخت موج برهای پلاسمونیکی و ایدهxadای برای اندازه xadگیری طول انتشار پلاسمونxadها

شبیه سازی ساختار موجبر IMIصفحه ای

ساخت موجبر صفحهای IMI (هوا –نقرهسیلیکا)

تحریک پلاسمونxadهای سطحی در موجبر صفحهxadای

ساخت موجبر کانالی و تحریک پلاسمون های سطحی در آنها

ساخت موجبر کانالی پلاسمون سطحی (سیلیکانقرههوا)

تحریک پلاسمون ها بر روی موجبر کانالی و مشاهده زاویه تزویج

طراحی روشی برای اندازهگیری طول انتشار در ساختارهای IMI پلاسمونیک

روش و چیدمان اندازه گیری کننده کمره بیم تحریک کننده پلاسمونهای سطحی (بیم رسیده به قاعده منشور)

ساختار پیشنهادی برای اندازهگیری طول انتشار پلاسمونxadهای

تزویج نور به موجبر پلیمری به کمک منشور(بدون لایه نشانی)

بحث و بررسی دادهxadها و نتایج آزمایش

راهکارهای افزایش دقت در روش پیشنهادی اندازه xadگیری طول انتشار

فصل چهارم:  شبیهxad سازی انعکاسxadدهنده برگ هایبرید پلاسمونیک

شبیه سازی انعکاسxadدهنده برگ هایبرید پلاسمونیک با پروفایل مستطیلی

شبیه سازی انعکاسxadدهنده برگ هایبرید پلاسمونیک با پروفایل سینوسی

شبیه سازی انعکاسxadدهنده برگ هایبرید پلاسمونیک با پروفایل دندانه ارهxadای

و …

جهت مشاهده فهرست کامل مطالب این پروژه اینجا کلیک نمایید.

———-

چکیده

در طراحی مدارمجتمع نوری، حد پراش کوچکxadسازی عناصر نوری را محدود میxadکند. پلاسمون پلاریتونxadهای سطحی که در سطح مشترک فلز و دی الکتریک انتشار میxadیابند بر این محدودیت غلبه میxadکنند.

یکی از موضوعاتی که در این پایان نامه مطالعه می شود بررسی آزمایشگاهی موجبرهای صفحه ای و کانالی دیxadالکتریک-فلز-دیxadالکتریک پلاسمونیک با ساختار پلیمر-نقره-منشور است. موج پلاسمونیک به روش معروف تزویج به وسیله منشور تحریک شد. یک روش آزمایشگاهی ساده نیز برای اندازهxadگیری طول انتشار موج پلاسمونیک نیز معرفی شد.

یک پدیده جالب که در آزمایشxadها مشاهده شد اثرات پراکندگی امواج سطحی پلاسمونیک در انتهای نوار نقره بودکه یک ناپیوستگی را ایجاد می کند. این پدیده میxadتواند برای تزویج بین موجبرهای معمولی سه بعدی با موجبرهای پلاسمونیک استفاده شود. در حال حاضر این موضوع تحت بررسی برای طراحی تزویجگر های هایبرید پلاسمونیک است. علاوهxadبر این در این پایانxadنامه، ساختارهای متناوب برگ که به عنوان انعکاسxadدهنده و فیلتر در مدارهای نوری کاربرد دارند مطالعه میxadشوند. ساختارهای هایبرید پلاسمونیک برای طراحی و شبیهxadسازی انعکاسxad دهنده xadهای برگ استفاده شد.

انعکاسxadدهندهxadهای هایبرید پلاسمونیک بر پایه توریxadهای سینوسی و دندانه ارهxadای بررسی و  با توری مستطیلی که پیش از این معرفی شده است مقایسه شد. نشان داده میxadشود که توری دندانه اره ای در مقایسه سه توری با هم،  مشخصات بهتری از خود نشان می دهد و این توری در مقایسه با توریxadهای مستطیلی و سینوسی دارای اعوجاج باند عبور کمتر و عرض باند قطع باریکتری را ایجاد میxadکند.

همچنین نشان داده میxadشود توری سینوسی که میxadتواند بهxadراحتی با تکنیکxadهای هولوگرافی ساخته شود، در مقایسه با توری مستطیلی دارای اعوجاج باند عبور کمتر و عرض باند قطع باریکتری است. علاوه بر این، عملیات آپودیزیشن توری دندانه ارهxadای هایبرید پلاسمونیک بررسی شد و مشخص شد که با استفاده از این تکنیک میxadتوان به کاهش بیشتر اعوجاج در باند عبور و عرض باند قطع رسید.

کلیدواژگان: پلاسمونیک، پلاسمون سطحی، موجبر، فیلتر، انعکاس دهنده برگ.

۱-۱ مقدمه و اهمیت موضوع

اپتیک یکی از شاخهxadهای علم است که قبل از تعریف نور به صورت بستهxadهای فوتون پیشرفتxadهای زیادی کرده بود. تعریف نور به صورت امواج الکترومغناطیسی با طولxadموجxadهای معین، کمک شایانی به گسترش این علم داشته است. فوتونیک نام دیگری برای این علم بود که  با تعریف ذرهxadای نور، به میان آمد. در این تعریف نور را به صورت بسته ای از ذرات بدون جرم با تکانه[۱]مشخص بیان کردند. بنابراین خواص موجی و ذره ای نور هر دو باعث گسترش علم نور یا اپتیک شدند. پیشرفت تکنولوژی، کاربرد نور را در زمینه های مخابراتی ، شناسایی مواد، حسگر های زیستی و مدارات با ابعاد نانومتری وسیعxadتر کرده است.

مدارات مجتمع نوری از جمله بحثxadهایی است که با پیشرفت علم اپتیک مورد توجه فراوان محققان قرار گرفت. البته در کوچکxadسازی ادوات نوری محدودیتxadهای بنیادی مشاهده شد. مهمxadترین این محدودیتxadها چنین بیان میxadکرد که نور نمیxadتواند در مکان یا فضا در ابعاد کمتری از طول موج جایگزیده شود. دانشمندان در استدالxadهای فیزیکی خود کمترین حدی برای این جایگزیدگی مشخص کردند. این کمترین حد  برای کوچک کردن ابعاد قطعات و دقت[۲] مشاهده اشیا، حد پراش[۳] نامxadگذاری شد.

پلاسمونxadهای سطحی (مباحث نظری آن در فصلxadهای آتی بیان می شود) که با نام کامل پلاسمون پلاریتونxadهای سطحی[۴] (SSP) تعریف شدهxadاند، امواج الکترومغناطیسی سطحی هستند که به موازات سطح مشترک فلز-دی الکتریک منتشر میxadشوند. تعریف کامل این امواج اولین بار در سال ۱۹۵۷ میلادی( ذکر سالxadها در متن همگی به میلادی است) توسط آقای ریتچر[۵] بهxadطور کامل با کاربرد اپتیکی معرفی شدند. این امواج در دههxadهای اخیر کاندیدای کاهش ابعاد اپتیک به دو بعد شدهxadاند بهxadطوری که توانایی گذشتن از حد پراش (که در ادامه توضیح داده خواهد شد) را دارند [۱].

برتریxadهای ساخت ادوات نوری با ابعاد میکرومتری  و نانومتری  همراه با پشرفت تکنولوژیxadهای نمایش مانند نمایش میدان نزدیک اپتیکی[۶](SNOM) باعث توجه بیشتر به تحقیقات در این حوزه از فوتونیک شده است. این حوزه را بخاطر ابعاد نانومتری عناصر آن نانوفوتونیک و پلاسمونیک میxadنامند.

پلاسمونیک حوزهxadای است که با خواص الکترومغناطیسی خود بعضی از ویژگیxadهای الکترونیک را دارد. انتقال اطلاعات در این حوزه در مقایسه با الکترونیک، با فرکانسxadهای خیلی بالاتر انجام میxadشود و پهنای باند خیلی بیشتری قابل دسترسی است. اپتیک نیاز به خطوط موجبری بزرگتری نسبت ابعاد نانو دارد که با توجه به محدودیت حد پراش کوچکxadسازی قطعات موجبری با مشکل مواجه میxadشود.