Enhancement of Sensitivity of Photonic Crystal Based Temperature Sensor
Fulya Bağcı, Seda Tezcan, Barış AkaoğluAnkara University Faculty Of Engineering, Department Of Engineering Physics, AnkaraA temperature sensor is proposed in the computational environment using triangular lattice GaAs photonic crystal structure and the sensitivity of the sensor is enhanced by employing structural improvements around the cavity and by using slow light feature. By creating a point defect one row ahead from the photonic crystal waveguide, light in the cavity resonance frequencies is coupled to this point defect and the change of the resonance frequency related to the temperature is investigated. The radius of the holes around the cavity and the cavity area are changed to enhance the sensitivity. 0.1001 nm/ºC sensitivity of the temperature sensor is increased by 1.4%±0.1% with structural optimizations. Light is slowed down by 14 times in a 20.23 nm range including the cavity resonance wavelength by changing the radius of the first rows of holes surrounding the waveguide and shifting them in a direction parallel to the waveguide. The sensitivity of the sensor is increased by 2.8%±0.1% as a result of increasing optical overlap of the mode with the cavity by slow light effect.
Keywords: Sensor, Photonic crystal, Photonic crystal waveguide, Slow lightFotonik Kristal Temelli Sıcaklık Algılayıcısının Duyarlılığının İyileştirilmesi
Fulya Bağcı, Seda Tezcan, Barış AkaoğluAnkara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Fizik Mühendisliği Bölümü, AnkaraÜçgen örgülü GaAs fotonik kristal yapısı kullanılarak sayısal ortamda bir sıcaklık algılayıcısı önerilmiş ve algılayıcının duyarlılığı kavite çevresinde yapısal değişimler yapılarak ve yavaş ışık özelliği kullanılarak iyileştirilmiştir. Fotonik kristal dalga kılavuzunun bir sıra ilerisinde bir noktasal kusur oluşturularak kavite rezonans frekanslarındaki ışık bu noktasal boşluğa bağlaştırılmış ve sıcaklığa bağlı olarak rezonans frekansın değişimi incelenmiştir. Duyarlılığın artırılması için kavitenin yanlarındaki deliklerin yarıçapı ve kavite alanı değiştirilmiştir. 0.1001 nm/ºC olan sıcaklık algılayıcısının duyarlılığı yapısal iyileştirmeler ile 1.4%±0.1% artırılmıştır. Dalga kılavuzu çevresindeki ilk sıra deliklerin yarıçapı değiştirilerek ve dalga kılavuzuna paralel doğrultuda kaydırılarak kavite rezonans dalga boyunu da içeren 20.23 nm'lik aralıkta ışık 14 kat yavaşlatılmıştır. Yavaş ışık etkisi ile kipin kavite ile daha fazla optiksel olarak örtüşmesi sonucu algılayıcının duyarlılığı %2.8±%0.1 artmıştır.
Anahtar Kelimeler: Algılayıcı, Fotonik kristal, Fotonik kristal dalga kılavuzu, Yavaş ışıkCorresponding Author: Fulya Bağcı, Türkiye
Manuscript Language: Turkish