Fiber optik dönüölçer uygulamaları için yüksek performanslı mıoc (çok fonksiyonlu entegre optik aygıt) tasarım fabrikasyon ve karakterizasyonu

Seyrüsefer sistemlerde kullanılan lazer temelli fiber optik dönü ölçerler (FOD) 1970'li yıllardan bu güne çeşitli uygulamalar için geliştirilmektedir. FOD'un çalışması Sagnac prensibine dayanmaktadır ve sistemin büyük çoğunluğu optik fiberlerden oluşmaktadır. Bu tez çalışmasında FOD'un çalışma prensibinden ve sistemin içerdiği alt bileşenlerden bahsedilmiştir. FOD'un kalbi olarak nitelendirilen dalgakılavuzu temelli çok fonksiyonlu entegre optik aygıt (İng: Multifunctional Integrated Optical Chip, MIOC)'ın dizayn, üretim ve optimizasyon çalışmalarına yer verilmiştir. MIOC'un sistem içerisinde yüksek performans sergileyebilmesi için tavlanmış proton değişimi (İng: Annealed Proton Exchange, APE) yöntemi geliştirilmiştir. Öncelikle APE yöntemi ile düz dalgakılavuzu fabrikasyonu gerçekleştirilmiş, optik fibere bağlanacak olan dalgakılavuzunun genişliği optimize edilmiştir. Elde edilen bulgular ile 7µm genişliğinde dalgakılavuzunun en az kayıpla (yaklaşık %60 geçirgenlikle) fibere bağlanması için gerekli indis değişim değerlerinin 0.025-0.030 aralığında olduğu saptanmıştır. Diğer yandan dalgakılavuzu oluşumunda sıcaklık ve süre faktörlerinin önemi araştırılmıştır. İki aşamadan oluşan APE yönteminin ilk aşamasında meydana gelen varyasyonların ikinci aşama sırasında yapılan müdahalelerle telafi edilmesine olanak sağlayacak çalışmalar gerçekleştirilmiştir. MIOC aygıtının ışığı ikiye ayırmasını sağlayacak dizaynı optimize etme çalışmaları sonucunda eğrilik yarıçapı 4cm'den büyük y-çiftleyici tasarımının seçilebilir olduğu kanısına varılmış ancak aygıt boyutu, paketleme ve benzeri faktörler düşünüldüğünde 13 cm'den büyük eğrilik yarıçapına ait aygıt tasarımında karar kılınmıştır. Sıcak asit içerisinde gerçekleştirilen APE işleminin güvenli bir şekilde ve çoklu olarak yapılabilmesi için özel bir düzenek tasarlanarak yapılan fabrikasyon seri üretim boyutuna taşınmıştır. MIOC'dan farklı genleşme katsayısına sahip optik fiber taşıyıcı ile MIOC arasında meydana gelebilecek ısısal kararsızlıkları ortadan kaldırmak için üretim sırasında ön müdahaleler yapılmıştır. -40 °C – (+85) °C sıcaklık aralığında gerçekleştirilen sıcaklık testlerinde aygıtların optik gücünün %0.5'den az değiştiği ölçülmüş ve aygıtların çevresel etmenlere karşı kararlı yapıda olduğu görülmüştür. Üretilen MIOC aygıtlarının sistem seviyesinde testleri gerçekleştirilmiş, PER değerleri 50 dB seviyesinde ölçülmüştür. Sonuç olarak sistemden harici kutuplayıcının çıkartılmasına olanak sağlayacak performansta MIOC üretimi gerçekleştirilmiştir. Harici kutuplayıcının sistemden çıkartılması ile FOD sistem bütününde yerden tasarruf edilmiş, bu tez çalışmaları sırasında gerçekleştirilen tasarım ve optimizasyon çalışmaları ile yurtdışından temin edilen kritik teknolojik aygıt milli imkanlar ile geliştirilmiştir.