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02.03.2019

Magnetic field sensor based on a magnetic-fluid-infiltrated photonic crystal L4 nanocavity and broadband W1 waveguide

Zeitschrift:
Journal of Computational Electronics
Autoren:
Khadidja Saker, Touraya Bouchemat, Mahieddine Lahoubi, Mohamed Bouchemat, Shengli Pu
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

Based on numerical simulations, we propose a new type of magnetic sensor based on a two-dimensional (2D) photonic-crystal nanocavity infiltrated by a magnetic fluid and a broadband W1 waveguide. The defect length and the diameter of the holes surrounding the L4 nanocavity are optimized, yielding a structure with a quality factor of 8655.8. Magnetic fluids with different magnetic nanoparticle volume fraction concentrations and various refractive indices are infiltrated into special holes. Magnetic field sensing is realized based on the change in the refractive index of the magnetic fluid with the external magnetic field strength, resulting in a shift of the resonant wavelength. The magnetic field sensitivity and full-width at half-maximum increase with the number of infiltrated air holes. A refractive index sensitivity of 146.97 nm/refractive index unit (RIU) is obtained for the structure with 12 infiltrated air holes, with an optimum figure of merit indicating the good performance of this magnetic field sensor structure. These distinguished features and the excellent tunable refractive index property of the magnetic fluid make the designed device suitable for application in magnetic field sensing.

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