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Advisor(s)
Abstract(s)
This thesis aims to study and simulate photonic sensors based on neg ative photoresist waveguides with resolutions higher than 1 µm while being adaptable to mirofluidics systems.
Using waveguides made from negative photoresist polymers avoids complex fabrication processes such as the plasma enhanced chemical vapor deposition used on amorphous silicon waveguides. In addition to this by pivoting the de sign of the sensor into resolutions of upwards of 1 µm it enables the use of UV lithography which also prevents the use of more expensive lithography tech niques. Additionally the polymer film is transparent to visible light making it possible to use light sources and detectors on the visible spectrum which are commonly used in biosensors.
The results from the numerical simulations shows the viability of making a interferometer with a microfluidic system with an arm length of 9.3 mm, a 90º degree exit curve and a 600 µm arc radius and with a waveguide with 10 µm width and 4µm height. Through the optimization of the interferometer was not significantly disturbed.
O presente documento visa o estudo e simulação de sensores fotónicos com base guias de onda de polímero fotossensível negativo com resoluções superiores a 1 µm e adaptáveis a sistemas de microfluídica. A vantagem dos guias de polímero fotossensível negativo é evitar passos de fabrico mais complexos como a deposicão por plasma enhanced chemical vapor deposition necessária quando se recorre, por exemplo, a guias de silício amorfo. Por outro lado ao direcionar o desenho dos sensores para resoluções superiores a 1 µm permitimos o uso da litografia de ultravioleta, evitando outras técnicas mais dispendiosas como a litografia por feixe de eletróes. Adicionalmente é de referir que os filmes de polímero são transparentes no visível permitindo o uso de fontes e detetores de luz a estes comprimentos de onda que são muito usados em biossensores. Os resultados provenientes de simulacão numérica mostram a viabilidade de um interferómetro com sistema de microfluídica com braços de comprimento de 9.3 mm, curva de saída de 90º com um raio de curvatura de 600 µm para um guia de onda com secção de 10 µm de largura por 4 µm de altura. Através de um estudo de otimização do alinhamento entre a fibra e o guia de entrada obteve-se uma atenuação menor do que 0.46 dB no acoplamento. A avaliação do impacto da altura dos canais de microfluídica revelou que para alturas superiores a 4.4 µm o desempenho do interferómetro não é perturbado pela dimensão do canal.
O presente documento visa o estudo e simulação de sensores fotónicos com base guias de onda de polímero fotossensível negativo com resoluções superiores a 1 µm e adaptáveis a sistemas de microfluídica. A vantagem dos guias de polímero fotossensível negativo é evitar passos de fabrico mais complexos como a deposicão por plasma enhanced chemical vapor deposition necessária quando se recorre, por exemplo, a guias de silício amorfo. Por outro lado ao direcionar o desenho dos sensores para resoluções superiores a 1 µm permitimos o uso da litografia de ultravioleta, evitando outras técnicas mais dispendiosas como a litografia por feixe de eletróes. Adicionalmente é de referir que os filmes de polímero são transparentes no visível permitindo o uso de fontes e detetores de luz a estes comprimentos de onda que são muito usados em biossensores. Os resultados provenientes de simulacão numérica mostram a viabilidade de um interferómetro com sistema de microfluídica com braços de comprimento de 9.3 mm, curva de saída de 90º com um raio de curvatura de 600 µm para um guia de onda com secção de 10 µm de largura por 4 µm de altura. Através de um estudo de otimização do alinhamento entre a fibra e o guia de entrada obteve-se uma atenuação menor do que 0.46 dB no acoplamento. A avaliação do impacto da altura dos canais de microfluídica revelou que para alturas superiores a 4.4 µm o desempenho do interferómetro não é perturbado pela dimensão do canal.
Description
Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Eletrónica e Telecomunicações
Keywords
Interferometer Biosensors SU-8 Polymer waveguides Interferometro Biosensores Guias de onda de polimeros
Citation
BARROSO, João de Vasconcelos Lopes – Platform for Photonic Sensor with Microfluidic. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. 2024. Dissertação de Mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa