A one dimensional slot mode photonic crystal nanobeam cavity design for optical bio-sensing applications

Bu çalışmada, dönüştürücü eleman olarak tek boyutlu yarık modlu fotonik kristal kaviteleri kullanan kırıcılık indisi dayanaklı bir optik biyosensör sunduk. Yarık modlu tek boyutlu fotonik kristal kavitelerin ışığı düşük indisli bölgelerde çok küçük alanlara güçlü bir şekilde sıkıştırabilmelerinden kaynaklanan optik biyo-tespit uygulamalarına olan elverişliliklerinden faydalandık. Tasarım için gerekli teoriyi tanımladık ve cihaz performansını karakterize etmek için gerekli olan nümerik analizleri paylaştık. Ayrıca, bu tezde, rezonant kavitenin kalite faktörünü ve hassasiyetini birlikte artırabilen, optomekanik geri besleme döngüsüne dayanan performans geliştirici bir yöntem önerdik. Geliştirici mekanizma hedef analit ortama nüfuz ettiğinde tetiklenir ve kavite içerisinde üretilen enine optik gradyan kuvvetlerden faydalanarak kavite yarık genişliğini değiştirir. Optomekanik geri besleme döngüsü sayesinde, kalite faktörü ve hassasiyet arasındaki ödünleşim saf dışı bırakılabilir ve toplam başarı katsayısı artırılabilir. Tez boyunca, geliştirme yönteminin çalışma mekanizmasını, geliştirme düzeyini belirlemek için gerekli olan nümerik analizlerlerle birlikte gösterdik. Optomekanik performans geliştirme yöntemimiz kaviteyi etkilemeyecek bir şekilde herhangi bir rezonant yapıya eklenebilir ve bu özelliği sayesinde diğer çeşitli sensör yapılarına uygulanma potansiyelini içinde barındırmaktadır.