Polarization maintaining and spectral filtering properties of hollow-core optical fibers for near-infrared region
Yakın kızıl ötesi bölgesi için delik çekirdekli optik fiberlerin polarizasyon korunum ve spektral filtreleme özellikleri
- Tez No: 890575
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ORDU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Delik çekirdekli negatif eğrilikli fiberler (NCF), düşük kayıplı ışık iletimi, geniş bant açıklığı, düşük gecikme süresi, düşük doğrusal olmayan optik etkiler ve yüksek hasar eşiği gibi ilgi çekici özellikler sunmaktadır. Ayrıca, NCF'ler, katı çekirdekli fiberlerin belirli dalga boylarındaki doğal optik iletim sınırlamalarının üstesinden gelebilir ve böylece NCF'lere daha esnek bir kullanım imkanı tanır. Bu özellikler, NCF'leri polarizasyon-korumalı (PM) fiberler olarak kullanımı için uygun hale getirmektedir. Bu tezde, NCF'lerin PM özellikleri, iki farklı tasarım yaklaşımı üzerinden incelenmektedir. Tezin ilk bölümünde, telekomünikasyon bantlarına yönelik polarizasyon korumalı ve spektral filtreleme özelliklerine sahip yeni bir NCF tasarımı sunulmaktadır. Altı borulu silika yapıdan oluşan optik fiber, dikey yönde çubuk yapılarıyla radyal olarak sabitlenmiş iç içe geçmiş borular içermektedir. Bu esnada, yatay yönde çubuk bağlantısı olmayan iç içe geçmiş borular kullanılmaktadır. Bu, fiber yapısını asimetrikleştirir ve çift kırınım oluşturur. Ortaya çıkan özgün fiber tasarımı, ışığın polarizasyon durumlarını korumakla kalmaz, aynı zamanda dikey çubuklu yapısı sayesinde yalnızca dikey yönde frekans seçici bir iletim gösterir. Sayısal modelleme yoluyla, spektral olarak filtrelenmiş dalga boyları için 0.1 dB/km nin altında iletim kayıpları elde edilmiş, çift kırınım ise 1.45 µm ile 1.60 µm spektral aralığında 10^-5 mertebesinde gerçekleşmiştir. Bu sonuçlar, çift kırınım, yatay ve dikey polarize konumları arasında belirgin kayıp ayrımı ve önceki bulgulara kıyasla spektral olarak filtrelenmiş dalgaboylarının sayısında azalma açısından önemli iyileştirmeler göstermektedir. Önerilen fiber tasarımı, belirli polarizasyonlar ile seçici iletimler gerektiren uygulamalar için keşfedilmemiş potansiyele sahiptir. Tezin ikinci bölümü, eliptikliğin NCF'lerde polarizasyon koruma performansı üzerindeki etkisine odaklanmaktadır. İç içe geçmiş borulu NCF, fiberin tüm kesiti boyunca eliptiklik oluşturmak için dikeyde esnetilmiş ve yatayda sıkıştırılmıştır. Bu değişikliklerle fiber, eliptikliği olmayan orijinal fiberle karşılaştırıldığında başarılı bir şekilde ortogonal polarizasyon durumları sergilemiştir. Fiberde % 8'lik eliptiklikle yapılan incelemeler sonucunda, fiberin yatay ekseni boyunca çift kalınlık (t_1 ve t_2) ve manipüle edilmiş iç içe geçmiş boru çapı (d_nx) ile eşleştirilmesini içermektedir. Sonuçlar, eliptikliğin NCF'lerde çift kırılma ve polarizasyon sönümlenme oranına (PER) kısıtlı fayda sağladığı, bunu yanında genel polarizasyon koruma özelliklerinı artırmak için tamamlayıcı bir ince ayar süreci olarak kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Bu, eliptikliğin NCF'lerde ek bir mekanizma olarak kullanılma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Negative curvature hollow-core fibers (NCFs) offer attractive properties like ultralow losses, broad bandwidth, low latency, low nonlinearity, and a high damage threshold. Additionally, NCFs can overcome the inherent optical transparency limitations posed by solid-core fibers, which restrict their application to specific wavebands, thus enabling more flexible usage of NCF. These qualities make NCFs suitable for their utilization as polarization-maintaining (PM) fibers. In this thesis, the PM properties of NCFs are investigated through two different design approaches. In the first part of the thesis, a new design of polarization-maintaining and spectral filtering NCF tailored for the telecommunication bands in the near-infrared region is presented. The optical fiber, consisting of a six-tube silica structure, incorporates nested tubes anchored radially by pole structures in the vertical direction. Meanwhile, in the horizontal direction, nested tubes without pole anchors are employed, making the fiber structure asymmetric, which encounters birefringence. This unique fiber design not only preserves the polarization states of light but also exhibits frequency selective transmission exclusively in the vertical direction due to the pole structure. Through numerical modeling, transmission losses below 0.1 dB/km for spectrally filtered wavelengths are achieved, with birefringence on the order of 10^−5 within the spectral range of 1.45 μm to 1.60 μm. These results demonstrate significant improvements in terms of birefringence, distinct loss separation between horizontally and vertically polarized states, and a reduced number of spectrally filtered wavelengths compared to previously reported findings. The proposed fiber design holds untapped potential for applications requiring selective transmission with specific polarization. The second part of the thesis focuses on the effect of ellipticity on the polarization-maintaining performance of NCFs. The nested tube NCF is stretched vertically and compressed horizontally with the same ellipticity of 5%, 8%, and 10% to introduce ellipticity through the entire cross-section of the fiber. Through these modifications, the fiber successfully exhibits orthogonal polarization states compared to the original fiber with no ellipticity. Further investigations into the fiber with 8% ellipticity involve coupling it with bi-thickness (t_1 and t_2) and a manipulated nested tube diameter (d_nx) along the horizontal axis of the fiber. The findings reveal that ellipticity has a limited effect on the improvement of the birefringence and polarization extinction ratio (PER) in NCFs, but it can be used as a complementary fine-tuning process. This suggests that ellipticity has the potential to be utilized as an additional mechanism for enhancing the overall polarization-maintaining characteristics of NCFs.
Benzer Tezler
- Optimization of piezo-fiber scanning architecture for low voltage, 3D and unwarped actuation
Alçak gerilimli, 3B taramalı, eğriliği düzeltilmiş piezoelektrik fiber tarama mimarisi
RAMIN KHAYATZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. ONUR FERHANOĞLU
- Enhancing the performance of Rayleigh backscattering based fiber optic sensors
Rayleigh geri saçılma tabanlı fiber optik sensörlerde performans güçlendirmesi
ABDULLAH ERKAM GÜNDÜZ
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİM HALDUN GÖKTAŞ
- Fabrication of polarization-maintaining optical fiber with ultra-low bending-dependent polarization extinction ratio deterioration
Çok düşük bükülmeye bağlı polarizasyon sönümlenme oranı kaybıyla çift eksenli polarizasyon korumalı fiber üretimi
SAMET AKÇİMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLEND ORTAÇ
- The implementation of the frequency-time encoded decoy-state protocol with the slow-light effect for quantum memories
Başlık çevirisi yok
Koray DİNÇER
- LPS indüklü HMC3 mikroglia nöroinflamasyon modelinde Topo IIß gen ifadesinin susturulmasının incelenmesi
Investigation of silencing of Topo IIß gene expression in LPS-induced HMC3 microglia neuroinflammation model
MELİKE CANSEL EREN
