Optik kuplörlerin analizi ve modellenmesi
Analysis and modeling of optical couplers
Yazar: BAHAR YEŞİM ARTUÇ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. N. ÖZLEM ÜNVERDİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Fiber optik = Fiber optics ; Kuplaj = Coupling ; Kuple = Coupled ; Optik sistemler = Optical systems ; Optik tasarım = Optical design

Özet:
Optik fiber kullanımı, icat edildiği 1960'lı yıllardan günümüze kadar hızla artarak devam etmektedir. Yüksek band genişliği, yüksek iletim hızı, elektromagnetik girişimden etkilenmeme, elektriksel izolasyon kolaylığı ve küçük boyut gibi birçok avantajı nedeniyle optik fiberlerin kullanımı oldukça yaygındır.Bu çalışmada, optik haberleşme sistemleri içinde önemli bir yeri olan, optik kuplörlerin analizi yapılmış ve çeşitli uygulamalarla konu zenginleştirilmiştir.Tezin Birinci Bölümü'nde, optik haberleşmenin tarihsel gelişim sürecine değinilmiştir.İkinci Bölüm'de, temel transmisyon prensipleri verilerek, optik haberleşme sistemlerinin genel özellikleri incelenmiştir.Üçüncü Bölüm'de, mod kavramı açıklanarak, düzlemsel yapıdaki katmanlı optik dalga kılavuzlarında, ışığın propagasyon özellikleri, elektromagnetik teori yardımıyla tanımlanmış ve modların fiziksel yorumları yapılmıştır.Dördüncü Bölüm'de, silindirik yapıdaki optik dalga kılavuzlarının modal analizi yapılmış ve sızıntılı modlar incelenmiştir. Değişken Ayırma Metodu'na başvurularak, silindirik yapıdaki, basamak indisli optik fiberlerin mod analizi yapılmış, sınır koşulları ve karakteristik denklemleri elde edilmiştir. Mod kesim koşulları verilmiştir. Yumuşak geçişli optik fiberlerde WKBJ analizi yapılmıştır.Beşinci Bölüm'de, silindirik optik fiber dalga kılavuzlarında, kılıf bölgesinde oluşan radyasyon modları irdelenmiştir.Altıncı Bölüm'de, Kuple Mod Teorisi açıklanmış, uzay, zaman ve frekans domeninde, dielektrik optik dalga kılavuzları arasındaki kuplaj incelenmiştir. Kuple optik dalga kılavuzlarının analizi için gerekli olan parametreler ve matematiksel ifadeler elde edilmiştir.Yedinci Bölüm'de kuple, özdeş ve özdeş olmayan, kılıflı ve kılıfsız, düzlemsel yapıdaki, katmanlı optik dalga kılavuzlarında, TE ve TM modlarının kuplajında, parametrelerin değişimleri grafiklerle incelenerek elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır.Sekizinci Bölüm'de OptiSystem 7.0 simülasyon programı kullanılarak, optik kuplörlerin yer aldığı düzenekler tasarlanmış ve temel çalışma prensipleri analiz edilmiştir.Dokuzuncu Bölüm olan son bölümde, optik kuplör analizinin ve uygulamalarının değerlendirilmesi yapılmış ve sonuçlar yorumlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Dielektrik optik dalga kılavuzlarında modal analiz, kuple optik dalgakılavuzları, optik kuplör, faz sabiti değişimi, kuplaj katsayısı

Abstract:
Since its invention in the early 1960s, the use of optical fiber technology increasingly has contiuned. Due to the its advantages such as large bandwidth, high transmission speed, immunity to electromagnetic interference, easy electrical isolation and small size, the use of optical fiber is considerably widespread.In this study, optical couplers are examined.In the first section, the historical development of optical communication is given.In the second section, the general information of optical communication systems by giving the basic principles of transmission are investigated.In the third section, the mode concept is examined, propagation characteristics of light in the planar slab optical waveguides are described by using electromagnetic theory. Physical interpretations of modes are given.In the fourth section, modal analysis of cylindrical optical waveguides are studied and leaky modes are observed. Mode analysis of cylindrical optical fibers with step index profile are made by applying technique of separation of variables and for the cylindrical optical fibers with step index profile and boundry conditions and charecteristic equations are studied. Modes cut off conditions are explained. Cylindrical optical fibers with graded index are analyzed with using the WKBJ approximation.In the fifth section, the radiation mode in the cladding area of cylindrical fiber is explained.In the sixth section, Coupled Mode Theory is defined. Coupling analyzes of paralel coupled optical dielectric waveguides are given using the Coupled Mode Theory. The parameters needed for the analysis of coupled optical waveguides and mathematical expressions are obtained.In the seventh section, for the coupling of TE and TM modes, for the identical and non-identical, with cladding and non-cladding optic fibers, changes in the parameters examined and the results were interpreted with graphics.In the eighth section, optical couplers are examined by using OptiSystem 7.0 simulation program.In the last section the results are explained.Keywords: Modal analysis of dielectric optical waveguides, couple optical waveguides,optical coupler, the change of propagation constant, coupling coefficient