شتاب سنج میکرو اپتو الکترومکانیکی (MOEMS) تک جهته مبتنی بر مدولاسیون طول موج مبتنی بر موجبر MIM

در این پژوهش طراحی و شبیه سازی یک ساختار نوآورانه از شتاب سنج میکرو اپتو-الکترومکانیکی (MOEMS) تک محوره مبتنی بر موجبر پلاسمونیکی فلز-دی الکتریک-فلز (MIM) ارائه شده است. در این ساختار بازوهای L شکل پیرامون جرم مرجع Proof Mass به گونه ای مهندسی شده اند که با بهره گیری همزمان از ویژگی های پلاسمونی و هدایت نوری در موجبر حساسیت ساختار به طور چشمگیری بهبود یافته است. این رویکرد منجر به معرفی یک پیکربندی نوین برای شتاب سنج های پلاسمونیکی با عملکرد نوری بهینه و قابلیت یکپارچه سازی بالا در پلتفرم های MEMS گردیده است. مکانیزم عملکرد آن به گونه ای است که جابجایی مکانیکی جرم مرجع بر اثر شتاب ورودی با مدولاسیون طول موج رزونانس در موجبر فلز-عایق-فلز به سیگنال نوری قابل تشخیص تبدیل می شود. در این پژوهش محور حساس در جهت y تعریف شده است به گونه ای که شتاب اعمالی در این راستا موجب جابه جایی قائم جرم در محدوده ی خطی فنرها می شود. تحلیل عددی با استفاده از نرم افزارهای کامسول و لومریکال انجام گرفته است. نتایج نشان داد که حساسیت مکانیکی و نوری به ترتیب برابر با ۲۰.۰۷۸ m/g و ۰.۴۲۰۴ بوده و حساسیت کل شتاب سنج به مقدار ۸۴۳ nm/g می رسد. سنسور در محدوده ۵g دارای عملکرد خطی بسیار مناسبی است. فرکانس رزونانس اول برابر با ۳.۴ کیلوهرتز و پهنای باند کاری حدود ۱.۷ کیلوهرتز به دست آمده است. بهره گیری از پدیده رزونانس پلاسمون سطحی در موجبر فلز-عایق-فلز موجب افزایش چشمگیر حساسیت سنسور شده و این ساختار را برای کاربرد در ناوبری دقیق، حسگرهای ژئوفیزیکی و آشکارسازهای ارتعاشات میکرو مقیاس مناسب می سازد. جدول مقایسه ی جامعی بین شتاب سنج پیشنهادی با کارهای دیگر آورده شده است که بیانگر این نکته است که ساختار پیشنهادی از عملکرد مطلوبی نسبت به کارهای دیگر برخوردار است.

کلیدواژه ها:

شتاب سنج میکرو اپتو-الکترومکانیکی (MOEMS) ، شتاب سنج پلاسمونیکی موجبر فلز-دی الکتریک فلز (MIM) ، مدولاسیون طول موج ، حساسیت نوری ، عملکرد خطی