Halka rezonatör yapılarının kullanıldığı tamamen optik butterworth ve chebyshev filtrelerin tasarımı
Full optical realization of butterworth and chebyshev optical filters using ring resonator structures
Yazar: YUSUF HACISALİHOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. N. ÖZLEM ÜNVERDİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Optik iletişim = Optical communication ; Optik sistemler = Optical systems

Özet:
Bu çalışmada, optik fiber hattında herhangi bir elektriksel dönüşüm yapılmadan pasif bir eleman olan optik kuplör yardımıyla elde edilen halka rezonatör yapıları ile tamamen optik filtreler tasarlanmıştır. Tasarım için gerekli olan parametreler geliştirilen programlar ile hesaplanmış ve elde edilen sonuçlar grafiksel olarak sunulmuştur.Birinci Bölümde iletişim teknolojilerinde önemli bir yere sahip olan optik haberleşmenin tarihçesi anlatılmıştır. İkinci Bölümde sayısal filtreler konusu incelenmiş ve z-domeninde Butterworth, birinci tip ve ikinci tip Chebyshev filtrelerin transfer fonksiyonunun belirlenme metodu açıklanmıştır. Üçüncü Bölümde, optik kuplörler ve optik rezonatörlerin karakteristik özellikleri incelenmiştir.Dördüncü Bölümde, Butterworth filtreler tasarlanmıştır. Tasarım için gerekli olan halka rezonatör yapıları önerilmiş ve transmisyon hatları ile kuplör ilişkileri teorilerine göre analitik olarak hesaplanarak kutup ve sıfır blokları elde edilmiştir. Elde edilen blokların kaskad olarak bağlanması ile alçak geçiren, yüksek geçiren ve band geçiren Butterworth filtreler tasarlanmıştır. Beşinci Bölümde, birinci tip ve ikinci tip Chebyshev filtreler tasarlanmıştır. Tasarım için gerekli olan ve Butterworth filtre tasarımında önerilen halka rezonatör yapılarından farklı olarak iki farklı halka rezonatör yapısı daha önerilmiştir. Bu yapılar da transmisyon hatları ile kuplör ilişkileri teorilerine göre analitik olarak hesaplanarak kutup ve sıfır blokları belirlenmiştir. Elde edilen yeni bloklar kaskad olarak bağlanarak alçak geçiren, yüksek geçiren ve band geçiren birinci tip ve ikinci tip Chebyshev filtreler tasarlanmıştır. Dördüncü ve Beşinci Bölümler'de, Butterworth ve Chebyshev filtrelerin tasarım parametreleri belirlemiş ve her filtre için genlik cevabı, faz cevabı, grup gecikmesi ve faz gecikmesi bulunmuştur. Alçak geçiren, yüksek geçiren ve band geçiren filtrelerin geçirme ve durdurma bandları ile geçiş bölgesindeki davranışları gösterilmiştir. Chebyshev filtrelerin dalgalanma özelliğinin, birinci tip Chebyshev filtrelerde geçirme bandında ikinci tip Chebyshev filtrelerde durdurma bandında olduğu, elde edilen filtrelerde görülmüştür. Altıncı Bölüm'de ise tamamen optik olan filtre tasarımları değerlendirilerek sonuçlar yorumlanmıştır.

Abstract:
In this study, full-optical filters are designed using ring resonator structures which are obtained by a passive element optical coupler without any electrical conversion in optical fiber line. The required parameters for the design are calculated by an improved program and the obtained results are presented graphically.In chapter one, history of optical communication which has an important place in communication technologies is presented. In chapter two, digital filters subject is investigated and on z-domain, determining method of the transfer functions of Butterworth, first type and second type Chebyshev filters is explained. In chapter three, the characteristic properties of optical couplers and resonators are investigated.In chapter four, Butterworth filters are analyzed and designed. Ring resonator structures for the design are suggested and the pole and zero blocks are obtained analytically according to transmission lines and coupler relations theory by suggested. By attaching of obtained blocks cascading, low pass, high pass and band pass Butterworth filters are designed. In chapter five, first type and second type Chebyshev filters are designed. Here, two different ring resonator structures which are different from the structures on the design of Butterworth filter are suggested. The pole and zero blocks are determined analytically according to transmission lines and coupler relations theory. By attaching new blocks cascading, low pass, high pass and band pass first type and second type Chebyshev filters are designed. In chapter four and chapter five, the design parameters of Butterworth and Chebyshev filters are determined and for the each filter, the normalized magnitude response, the phase response, the group delay and the phase delay are found. The behaviors of low pass, high pass and band pass filters on the pass band, stop band and transition band regions are shown. By the obtained filters, it is shown that fluctuation property on Chebyshev filters is placed on the pass band region of first type Chebyshev filters and on the stop band region of second type Chebyshev filters. In chapter six, the full optical filter realizations are evaluated and the results are commented.