Análisis de propagación modal en guías de onda para el diseño de biosensores fotónicos de onda evanescente

Jesús Álvarez Guerrero; Jhon Jairo Vejar Caballero; Byron Medina Delgado; Jhonattan Córdoba Ramírez; Ferney Orlando Amaya Fernández

doi:10.24054/rcta.v2i46.4122

Autores/as

Jesús Álvarez Guerrero Universidad Libre https://orcid.org/0000-0001-8226-3258
Jhon Jairo Vejar Caballero Universidad Francisco de Paula Santander https://orcid.org/0009-0005-5922-234X
Byron Medina Delgado Universidad Francisco de Paula Santander https://orcid.org/0000-0003-0754-8629
Jhonattan Córdoba Ramírez Universidade Federal de Minas Gerais https://orcid.org/0000-0002-8883-4223
Ferney Orlando Amaya Fernández Universidad Pontificia Bolivariana https://orcid.org/0000-0001-7215-0196

DOI:

https://doi.org/10.24054/rcta.v2i46.4122

Palabras clave:

biosensores fotónicos, fotónica integrada, guías de onda fotónicas

Resumen

En este artículo se presenta un análisis de propagación modal en guías de onda tipo Strip y Rib con núcleo de Silicio y SU-8, orientado al diseño de biosensores fotónicos de onda evanescente. El objetivo fue determinar las configuraciones estructurales que optimicen la sensibilidad de estos dispositivos, considerando las condiciones de operación mono y bimodal. El estudio se llevó a cabo mediante simulaciones numéricas utilizando el método de elementos finitos en el software COMSOL Multiphysics. Se analizaron distintas combinaciones de materiales, alturas del núcleo de 220 y 600 nm y longitudes de onda de 633 y 1550 nm, con el fin de observar el comportamiento de los modos de propagación TE y TM y la variación del índice de refracción efectivo respecto al ancho de la guía mediante las curvas de dispersión. Como principal resultado, se generó una tabla de diseño que resume los rangos óptimos de ancho del núcleo para cada configuración, lo que constituye una herramienta práctica para el desarrollo de biosensores altamente sensibles y fabricables. Además, la metodología presentada puede aplicarse al diseño de circuitos integrados fotónicos en diversas áreas, como telecomunicaciones y computación óptica.

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