dc.contributor.author | Duarte, Lucas Eduardo Ribeiro | |
dc.date.accessioned | 2021-08-19T21:48:42Z | |
dc.date.available | 2021-08-19T21:48:42Z | |
dc.date.issued | 2021-06-24 | |
dc.identifier.citation | DUARTE, Lucas Eduardo Ribeiro. Otimização da sensibilidade de sensores ópticos de índice de refração baseados em guias de onda. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14773. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14773 | |
dc.description.abstract | The growing demand for optical detection platforms that are reliable, yet easy to use and compact, which require low sample consumption and provide high sensitivity and real-time monitoring, have brought about considerable innovations in the design of optical sensors in recent years. Among them, the waveguides that use the detection scheme based on intensity stand out. These devices have been objects of great scientific interest, as they provide high sensitivity and simplicity in the detection scheme. With the advancement of nanofabrication techniques, the development of optical sensors based on waveguide nanostructures has represented an excellent way to integrate them into platforms known as a lab-on-a-chip. In this context, a refractive index sensor based on the intensity detection is proposed and numerically simulated. The proposed sensor is composed of a structure with a tapered waveguide of silicon nitride on a glass substrate, integrated with a sensing window. The tapered waveguide design aims to expand the interaction area of the evanescent field with the analyte, increasing the device sensitivity. In order to verify the sensor performance and provide a high fidelity numerical simulation, a 3D semi-vectorial beam propagation method is employed. Both bulk and surface maximum sensitivity was computed and the values 1701 %/RIU and 1.74 %/nm were obtained, respectively. The results suggest that the proposed sensor can detect a significant change on the refractive index and the layer thickness of a protein on aqueous solutions. Finally, the present investigation proposes an optical device that is compact, structurally simple and provides high performance for biochemical analysis. | eng |
dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Sensores ópticos | por |
dc.subject | Simulação numérica | por |
dc.subject | Campo evanescente | por |
dc.subject | Sensibilidade | por |
dc.subject | Optical sensors | eng |
dc.subject | Numerical simulation | eng |
dc.subject | Evanescent field | eng |
dc.subject | Waveguides | eng |
dc.subject | Sensitivity | eng |
dc.title | Otimização da sensibilidade de sensores ópticos de índice de refração baseados em guias de onda | por |
dc.title.alternative | Sensitivity optimization of optical refractive index sensors based on waveguides | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Barêa, Luís Alberto Mijam | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7929868663210908 | por |
dc.description.resumo | A crescente demanda por plataformas de detecção óptica que sejam confiáveis e ao mesmo tempo fáceis de usar e compactas, que requerem baixo consumo de amostra e forneçam alta sensibilidade e monitoramento em tempo real, proporcionaram inovações consideráveis no projeto de sensores ópticos nos últimos anos. Dentre todos eles, destacam-se os guias de onda que utilizam o esquema de detecção baseado em intensidade, estes dispositivos têm sido objeto de grande interesse científico, pois fornecem alta sensibilidade e simplicidade no esquema de detecção. Com o avanço das técnicas de nanofabricação, o desenvolvimento de sensores ópticos baseados em nanoestruturas de guias de onda tem representado uma excelente forma de integrá-los as plataformas conhecidas como laboratório em um chip (\textit{lab-on-a-chip}). Nesse contexto, um sensor com índice de refração baseado em detecção de intensidade de guia de onda é proposto e analisado numericamente. Basicamente, o sensor é composto por uma estrutura com um guia de onda estrangulado de Si3N4 sobre um substrato de SiO2 e integrado com uma janela de detecção. O design do guia de onda estrangulado tem como objetivo ampliar área de interação do campo evanescente, com o intuito de aumentar a sensibilidade do dispositivo. A fim de verificar o desempenho do sensor e fornecer uma simulação numérica de alta fidelidade, o método de propagação de feixe semi-vetorial 3D é utilizado. A máxima sensibilidade homogênea e de superfície calculadas foram 1701 %/RIU e 1.74 %/nm. Os resultados sugerem que o sensor proposto pode detectar uma mudança significativa no índice de refração e na espessura da camada de uma proteína em soluções aquosas. Adicionalmente, a presente investigação propõe um dispositivo óptico compacto, estruturalmente simples e de alto desempenho para análise bioquímica. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/4446704530678376 | por |