Fiber bragg kafesli algılayıcılar üzerine bir inceleme
A study on fiber bragg grating sensors
Yazar: EMİNE GÖRGÜÇ
Danışman: PROF.DR. SEDAT ÖZSOY
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
iiiFİBER BRAGG KAFESLİ ALGILAYICILAR ÜZERİNE BİR İNCELEMEEmine GÖRGÜÇErciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri EnstitüsüYüksek Lisans Tezi, Ağustos 2006Tez Danışmanı: Prof. Dr. Sedat ÖZSOYÖZETBu tezde fiber Bragg kafeslerinin (FBK) genel fiziksel prensipleri ve mekanizmalarıincelenmiştir. Fiber Bragg kafesler, verilen uzaysal yönde periyodik olarak değişenkırılma indisine sahip yapılardır. Kafeslerin bu şeklinin çekici özelliği, karakteristikmerkez dalga boyu civarındaki dalga boyların dar bantlı yansıma kabiliyetidir. Braggdalga boyu olarak da adlandırılan bu merkez dalga boyu yapının ortalama kırılma indisive periyodikliği ile belirlenir.Tez temel olarak üç bölüme ayrılmıştır. İlk olarak, fiber Bragg kafeslerin tanımı vekonunun tarihsel gelişimi kısaca verilmiştir. İkinci olarak, dielektrik dalga kılavuzununbazı genel özellikleri incelenmiştir. Keyfi dielektrik yapı tarafından desteklenen dalgakılavuzu modları için ortagonallik özelliği türetilmiş ve fiber Bragg kafesin spektraldavranışını açıklayan çiftlenimli mod teorisi sunulmuştur. Buradaki fiber Bragg kafesbelirli uzunluk içerisinde düzenli indis modülasyonuna sahiptir. Ek olarak fiber Braggkafesinin yansıma katsayıları için analitik ifadeler türetilmiştir. Tezin son bölümündedalga boyu, yansıma spektrumu ve bant genişliği gibi fiber Bragg kafes karakteristikleriverilmiştir. Daha sonra yansıma kafeslerinin gerilme, sıcaklık ve basınç duyarlılıklarıincelenmiştir. Son olarak genel Bragg yansıtıcı, eğik Bragg kafes ve chirped Braggkafes gibi kafes çeşitleri ile uzay ve deniz uygulamaları gibi Bragg kafes sensöruygulamalarının örnekleri sunulmuştur.Anahtar Kelimeler: Fiber Bragg kafes, Yansıma, Fiber Bragg kafes sensör, Sıcaklık,Basınç, Gerilme

Abstract:
A STUDY ON FIBER BRAGG GRATING SENSOREmine GÖRGÜÇErciyes University, Graduate School of Natural and Applied SciencesM. Sc. Thesis, August 2006Thesis Supervisor: Prof. Dr. Sedat ÖZSOYABSTRACTIn this thesis, general physical principles and mechanisms of fiber Bragg gratings areinvestigated. Fiber Bragg gratings are structures whose refractive index variesperiodically in a given spatial direction. An attractive feature of this type of grating isthe ability to reflect a narrowband of wavelengths around a central, characteristicwavelength. This central wavelength, also called the Bragg wavelength, is dictated bythe average refractive index of the structure and its periodicity.The thesis is separated into three main sections. Firstly, a definition of fiber Bragggratings and the historical development of the subject are briefly given. Secondly thesome general properties of dielectric waveguides are investigated. The orthogonalityproperty for the waveguide modes supported by an arbitrary dielectric structure arederived. Then the coupled mode theory explained the spectral behavior of a fiber Bragggrating is presented. Which this grating has a uniform index modulation within a certainlength. In addition analytical expressions for the reflection coefficients of a fiber Bragggrating are derived. On the latter section of thesis, fiber Bragg grating characteristicssuch as wavelength, reflection spectrum and bandwidth are given. Then strain,temperature and pressure sensitivity of reflection gratings are investigated. Because thecentre wavelength of a FBG can be shifted by means of change of temperature, pressureor strain. And lastly grating kinds such as common Bragg reflector, blazed Bragggrating and chirped Bragg grating with the examples of applications for Bragg gratingsensors such as aerospace, marine applications, etc. are presentedKeywords: Fiber Bragg Grating, Reflection, Transmission, Fiber Bragg Grating Sensor,Strain, Temperature, Pressure.