15380

15380

ساخت و شبيه سازي فيبر نوري نازك شده جهت استفاده به عنوان حسگر زيستي

كارشناسي ارشد

فوتونيك

دي ماه 1394

دي ماه 1394

دكتر محمد واحدي

فيزيك

چكيده در اين پايان¬نامه به معرفي و شبيه‌سازي زيست حسگر بر مبناي فيبر نوري نازك شده جهت استفاده در اندازه‌گيري جابه¬جايي طيف خروجي محيط با ضرايب شكست متفاوت پرداخته‌شده واين سامانه باسامانه متشكل از فيبر نازك جفت شده با ميكرو كرهبا شبيه سازي رايانه¬اي مقايسه شده است. همچنين سيستم فيبر نوري نازك شده با انجام عمليات حرارتي در آزمايشگاه ساخته شده و اندازه‌گيري‌هاي تجربي بر روي آن انجام شده است. ساخت حسگر فيبر نوري نازك علاوه بر اهميت ذاتي، مي¬تواند به‌عنوان مقدمه¬اي براي ساخت حسگرهاي مبتني بر ميكرو تشديدگرنيز تلقي شود. در اين نوشتار، ابتدا به تعريف و بيان مفاهيم اصلي موجبر و محاسبات مدهاي موجبر و همچنين كاربرد آن‌هابه‌عنوان زيست حسگر مي-پردازيم. ساختار موجبر را بررسي و فرمول‌بندي مدهاي هدايت را به‌طور كامل بيان كرده¬ايم. همچنين به بررسي شرايط تداخل در فيبر نوري كه مبناي شكل‌گيريطيف خروجي در آشكارساز است، مي¬پردازيم. در ادامه شرايط بي در¬رو بودن فيبر باريك را بيان كرده و اثرات ناشي از كشيدن، حرارت، زاويه فرود را روي فيبر باريك بررسي مي¬كنيم. در قسمت شبيه سازي با استفاده از نرم افزار كامسول تغييرات طول موجي فيبر نازك شده در اثر تغيير ضريب شكست محيط اطراف را بررسي و با فيبر كوپل شده با ميكروكره مقايسه و ميزان حساسيت آن‌ها را به دست مي¬آوريم. سپس ميزان تأثير شعاع باريك شدن را روي جابه¬جايي طيف خروجي را به دست مي¬آوريم. بررسي داده‌ها نشان مي‌دهدكه براي فيبر باريك شدهتنها درمحدود ضريب شكست 44/1-46/1 ماكزيمم حساسيتnm/ RIU900بهدستمي‌آيد و براي فيبر جفت شده با ميكرو كره اين مقدار در همان محدوده ضريب شكست به مقدار nm / RIU6500مي‌رسد. در ادامه ، كارهاي تجربي انجام‌شده در جهت به دست آوردن شعاع بهينه براي كاربردهاي زيستي مورد بررسي قرارگرفته است. در اين فصل نحوه اندازه¬گيري قطر كمره فيبر نازك بيان شده است. فيبر نوري نازك شده به طول يك سانتي¬متر قطر كمتر از 10 ميكرون با استفاده از شعله هوا-گاز ساخته‌شده است. طيف خروجي فيبر نازك شده با استفاده از ليزر ديود قرمز رنگ و تحليل¬گر طيف نوري(OSA)، در بازه طول موجي بين 600 تا 700 نانومتر مورد بررسي قرارگرفت و ميزان جابه¬جايي طيف خروجي و شدت خروجي به‌دست‌آمده است. در مرحله دوم ميزان تغييرات شدت طيف خروجي با استفاده از توان‌سنج نوريsolo x مورد آزمايش قرار گرفت. نشان داده‌شده است كه با افزايش ضريب شكست محيط اطراف، ميزان جابه¬جايي طيف خروجي نيز افزايش مي¬يابد.در پايان پيشنهاد‌هايي جهت ادامه پروژه و بهبود نتايج ارائه‌شده است. واژه‌هاي كليدي:حسگر زيستي، فيبر نوري نازك شده، نرم افزار كامسول، ضريب شكست، حساسيت