Μελέτη οπτικών ινών φωτονικών κρυστάλλων ως αισθητήρες δείκτη διάθλασης και βιο-αισθητήρες - Χαλκιαδάκης, Γιώργος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής, 2017)
Η παρούσα εργασία εστιάζει στη μελέτη αισθητήρων με χρήση μικροδομημένων οπτικών ινών (ή οπτικών ίνών φωτονικών κρυστάλλων) με δύο πυρήνες, οι οποίοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Για την πληρότητα της μελέτης γίνεται αρχικά μια ανασκόπηση των βασικών χαρακτηριστικών των ινών φωτονικών κρυστάλλων όπως οι απώλειες, η διασπορά, και το φαινόμενο της περιοδικής μεταφοράς ενέργειας μεταξύ των πυρήνων σε μία διπύρηνη ίνα φωτονικών κρυστάλλων. Το τελευταίο αποτελεί βάση για τη λειτουργία της ίνας ως αισθητήρα. Το υλικό γεμίσματος των οπών είναι το νερό γιατί είναι ένας από τους πιο κοινούς διαλύτες, κατάλληλος και για βιολογικά δείγματα. Στα μοντέλα τα οποία θα μελετήσουμε εισάγουμε μία κεντρική οπή στους πυρήνες ώστε να πετύχουμε εξάπλωση των ρυθμών και λειτουργία για μεγαλύτερο εύρος των διαστάσεων. Στις κεντρικές οπές θα έχουμε ένα στρώμα βιο-υλικού πάχους tb και δείκτη διάθλασης nb. Θα μελετήσουμε την εξάρτηση της διαφοράς του ενεργού δείκτη διάθλασης Δneff , καθώς και τη μεταβολή της ευαισθησίας σε σχέση με το tb και του nb. Τα μοντέλα των ινών φωτονικών κρυστάλλων που θα μελετήσουμε είναι για μία και δύο οπές μεταξύ των πυρήνων, και δύο διαφορετικές τιμές της διαμέτρου των κεντρικών οπών. Επίσης θα διπλασιάσουμε τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της ίνας και θα επαναλάβουμε τις προσομοιώσεις. Στην συνέχεια, θα δούμε ποιες είναι οι ελάχιστες μεταβολές που μπορεί να ανιχνεύσει η ίνα. Έτσι θα δούμε κατά πόσο είναι δυνατόν η ίνα να λειτουργήσει αποτελεσματικά ως βιο-αισθητήρας.