آنالیز افزاره های پلاسمونیکی با کاربردهای نانوپالایشگری فوتونیکی و میکروسکوپی

هدف اصلی این پایان نامه بررسی عملکرد افزاره هایی به نام نانو پالایشگر های پلاسمونیکی چنددندانه ای (و یا m-tpnf) و معرفی و شناسایی چگونگی کار پالایشگرهای پلاسمونیکی چنددندانه ای آبشاری (و یا cm-tpnf) می باشد. تاکید اصلی بر بررسی اثر انحراف های کوچک از مقادیر مورد انتظار، که می تواند در حین ساخت تغییر کند، بر روی کارایی این افزاره ها و همچنین بهینه کردن پارامترهای ساختاری هندسی آنها است. بعد از درک جزییات کارکرد پالایشگری این پالایشگرهای پلاسمونیکی، اثر این انحرافات بر کارکرد آنها مشخص شد. به منظور دستیابی به نتایج مورد انتظار از دو روش یکی روش کاملا تئوری هم ارز مداری (cem) و دیگری روش کاملا عددی اختلاف محدود در حوزه زمان (fdtd)، استفاده شد. نتایج برای این پالایشگرها نشان می دهد که دندانه های آنها همانند یک کاواک فابری-پرو با آینه هایی با اندازه های محدود عمل می کند. این نتیجه نیز حاصل شد که پهن شدگی پهنای باند پالایشگری m-tpnfها ناشی کاواک های فابری-پروی دیگری است که بین دندانه های آنها بوجود می آید. تغییر در پهنای باند پالایشگری، δλ ، و طول موج مرکزی ناحیه پالایش شده، λ_c، که ناشی از انحرافات کوچک در پارامترهای ساختاری هندسی مختلف این m-tpnf ها بود نیز مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های نشان داد که یک آرایش آبشاری از m-tpnf ها که به cm-tpnf موسوم است می تواند پهنای باند پالایشگری را تا چند ده نانومتر کوچک کند. اثر پارامترهای ساختاری هندسی نمونه ای از یک cm-tpnf بر روی کارایی آن مورد مطالعه قرار گرفت. تشابه زیاد نتایج بدست آمده از شبیه سازی به روش متعارف fdtd با نتایج مشابه بدست آمده از cem برای پالایشگرهای m-tpnf و cm-tpnf حاکی از درستی عملکرد cem و قابل اعتماد بودن آن در بررسی رفتار پالایشگرهای مذکور است. از آنجا که تحریک و آشکار سازی پلاسمون-پلاریتون های سطحی(spp) در افزاره های پلاسمونیکی فوق به طور عادی امکان پذیر نیست، پس از ارائه مبانی تئوری و معرفی روش های عملی تحریک و آشکار سازی spp ها، به بررسی دقیق و کمی تر روش استفاده از تارهای نوری نوک نازک شده با روکش فلزی نیز پرداخته شد.