بهینه سازی طراحی آنتن مستطیلی فلز-عایق-فلز در فرکانس های نوری با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات

آنتن های نوری به دلیل توانایی در متمرکزسازی انرژی الکترومغناطیسی در ابعاد زیر طول موج از اجزای کلیدی سامانه های نانوفوتونیکی و نوری به شمار می روند و در کاربردهایی نظیر حسگرهای نوری، طیف سنجی رامان تقویت شده، تصویربرداری و ادوات فوتونیکی مورد توجه قرار گرفته اند. عملکرد این ساختارها به پارامترهای هندسی وابسته است و تعیین ابعاد مناسب آنها یک مسئله بهینه سازی چندمتغیره محسوب می شود. در این پژوهش، طراحی یک آنتن نوری مستطیلی سه لایه با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات (PSO) بهینه سازی شده است. تحلیل رفتار الکترومغناطیسی ساختار با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه زمان (FDTD) انجام شد و پارامترهای هندسی آنتن به عنوان متغیرهای طراحی در فرآیند بهینه سازی در نظر گرفته شدند. در هر تکرار پارامترهای پیشنهادی توسط الگوریتم در محیط شبیه سازی ارزیابی و بر اساس مقدار تابع شایستگی اصلاح شدند تا بهترین پاسخ حاصل شود. نتایج نشان داد که الگوریتم انبوه ذرات با جستجوی هوشمند فضای طراحی، مجموعه ای از ابعاد بهینه را تعیین می کند که موجب افزایش تمرکز میدان الکتریکی در ناحیه شکاف آنتن و بهبود عملکرد نوری آن می شود، همچنین استفاده از این روش، ضمن کاهش نیاز به آزمون و خطا و تعداد شبیه سازی های تکراری، فرآیند طراحی را تسریع کرده و رویکردی مناسب برای بهینه سازی آنتن های نوری و سایر ساختارهای نانوفوتونیکی فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

آنتن نوری ، الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات ، تمرکز میدان الکتریکی ، روش تفاضل محدود در حوزه زمان