پس از آنکه در سال 1982 لیدبرگ و همکارانش نشان دادند که تشدید پلاسمون سطحی برای کاربردهای حسگری بسیار مفید است مطالعات زیادی به صورت تجربی و تئوری روی انواع مختلف این نوع حسگرها انجام شده است. در این بین حسگر فیبر نوری به­ دلیل مزیات بالای آن نسبت به انواع دیگر به عنوان نسل جدید این حسگرها بسیار مورد توجه بوده است.

در این پایان نامه، خواص یک حسگر سه لایه ای که شامل مغزی، فلز و نمونه می باشد از طریق محاسبه توان تراگسیل به روش ماتریس انتقال و بازتاب های متوالی در ناحیه حسگری برای طلا و نقره که از مهمترین فلزات در حوزه پلاسمونیک هستند بررسی شده است. در این حالت به دلیل استفاده از فیبر چند مدی از تقریب تخت بودن لایه ها استفاده شده است که برای یک فیبر تک مد درست نیست.

در بخش دیگر، برای داشتن یک تحلیل دقیق تر (غیر تخت بودن لایه ها) از طریق حل معادله هلمهولتز در داخل فیبر، مدهای انتشاری در ناحیه فیبر معمولی و سپس مدهای موجود در ناحیه حسگری محاسبه شده اند.

فهرست مطالب

فصل اول: معرفی

1-1 تاریخچه

1-2 پلاسمون­ های سطحی- حال و آینده        

1-3 حسگرهای مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی

1-4 ساختار پایان نامه 6

فصل دوم: دانش پلاسمونیک

2-1 معادلات ماکسول و انتشار امواج الکترومغناطیسی

2-2 تابع دی­الکتریک گاز الکترون آزاد

2-3 مدل درود

2-4 فلزات واقعی و گذارهای بین ترازی

  2-4-1 مدلی ساده برای

  2-4-2 پاشندگی غیر عادی وجذب اپتیکی

  2-4-3 رفتار فرکانس-­پایین، رسانش الکتریکی

  2-4-4 حد فرکانس بالا، فرکانس پلاسما

2-5 پلاریتون پلاسمون سطحی

  2-5-1 معادله موج

  2-5-2 پلاریتون­ های پلاسمون سطحی در یک تک سطح مشترک

  2-5-3 سیستم­ های چند لایه

2-6 موجبرهای نوری دی­الکتریک منفی برای هدایت نانو اپتیکی

  2-6-1 مفاهیم

  2-6-2 امواج نوری بعد پایین

  2-6-3 حد پراش امواج نوری سه بعدی

  2-6-4 امواج نوری دو بعدی

  2-6-5 حد پراش امواج نوری دو بعدی

  2-6-6 موجبرهای نوری دو بعدی

  2-6-7 مد SPP جفت شده

  2-6-8 موجبرهای نوری یک بعدی

2-7 تهییج پلاریتون ­های پلاسمون سطحی در سطوح مشترک تخت

  2-7-1 جفت شدگی منشوری

فصل سوم: حسگرهای مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی

3-1 حسگرهای مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی (SPR)

  3-1-1 بیوحسگرهای نزدیکی (affinity) تشدید پلاسمون سطحی

  3-1-2 ویژگی­ های مهم عملکرد حسگرهای SPR

  3-1-3 حساسیت

  3-1-4 خطی بودن

  3-1-5 تفکیک پذیری

  3-1-6 دقت

  3-1-7 تکرار پذیری

  3-1-8 حد دینامیکی  

  3-1-9 حد آشکارسازی        

  3-1-10 حد کمیت پذیر کردن

3-2 حساسیت

  3-2-1 حساسیت حسگرهای SPR با مدولاسیون زاویه ­ای

  3-2-2 حساسیت حسگرهای SPR با مدولاسیون طول موج

  3-2-3 حساسیت حسگرهای SPR با مدولاسیون شدت       

3-3 حسگرهای فیبر نوری مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی

3-4 بهبود عملکرد (دستگاه حسگری) SPR

  3-4-1 پوشش دو فلزی       

  3-4-2 انتخاب فزات   

  3-4-3 اثرات ناخالصی­ها       

  3-4-4 ردیاب نازک شده       

  3-4-5 حسگر U- شکل       

3-5 برخی از کاربردها  

فصل چهارم مطالعه نظری رفتار حسگر فیبر نوری مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی  

4-1 مدل چند لایه ­ای

  4-1-1 طیف  برای حسگر با لایه فلزی نقره        

  4-1-2 طیف  برای حسگر با لایه فلزی طلا

  4-1-3 طول موج تشدید و حساسیت

4-2 حل معادله هلمهولتز

  4-2-1 قسمت شعاعی

  4-2-2 فیبر معمولی  

  4-2-3 هندسه سه لایه ­ای   

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری

5-1 نتایج       

5-2 پیشنهادات       

واژه نامه

مراجع