Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση περιθλαστικών δομών υλοποιημένων σε πλατφόρμα ολοκλήρωσης πυριτίου για εφαρμογές αισθητήρων

Abstract

Η χρήση σύνθετων υλικών, λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων τους σε αντοχή και βάρος, αποτελεί βασικό γνώρισμα της σύγχρονης αεροναυπηγικής, με προοπτική επέκτασής τους στην αυτοκινητοβιομηχανία. Με δεδομένη την δυνατότητα ενσωμάτωσης φωτονικών αισθητήρων στα συγκεκριμένα υλικά, η υιοθέτησή τους στα ίδια τα εργαλεία παραγωγής σύνθετων υλικών, είναι δυνατή μία σημαντική βελτίωση στην αποδοτικότητά τους. Τέτοιοι αισθητήρες μπορούν να υλοποιηθούν σε πλατφόρμα ολοκλήρωσης πυριτίου, για φθηνότερη παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Στην παρούσα διπλωματική, επιλέχθηκε η μελέτη αισθητήρα θερμοκρασίας, περιθλαστικής δομής Bragg. Aρχικά, θα παρουσιάσουμε βασικές έννοιες της ολοκληρωμένης φωτονικής, όπως και αλγορίθμους αριθμητικής επίλυσης που θα χρησιμοποιηθούν. Κατόπιν, θα μοντελοποιηθούν και θα προσομοιωθούν αντίστοιχες δομές, συγκεκριμένης γεωμετρίας, και καταλήγουμε στις βέλτιστες διαστάσεις τους σε θερμοκρασία δωματίου. Στην συνέχεια, μελετάται η συμπεριφορά των στοιχείων που επιλέχθηκαν, σε προσομοιώσεις μεταβολής θερμοκρασίας, βάσει του αλγορίθμου EME, λόγω σημαντικών πλεονεκτημάτων υπολογιστικής ταχύτητας σε περιοδικά πλέγματα. Οι παραπάνω δομές υλοποιούνται και επιλέγεται η κατάλληλη πειραματική διάταξη για τον χαρακτηρισμό τους, συγκρίνοντας την συμπεριφορά τους με την αναμενόμενη.