Chalcogenide integrated hollow-core optical fibers for infrared light guidance

Düşük kayıplı ışık iletimi ve geniş bant açıklıklı delik çekirdekli negatif eğrilikli fiberler (NCF'ler), kızılötesi ışık iletiminde kimyasal algılama, biyomedikal cerrahi ve lazer iletimi gibi çeşitli uygulamalara sahiptir. Silika, görünür ve yakın kızılötesi spektrumlarında düşük kayıplı ışık iletimi için tercih edilen bir malzeme olmasına rağmen, orta kızılötesi bölgesindeki iletim kayıpları yüksektir. Bu nedenle kalkojen camlar gibi diğer orta kızılötesi şeffaf malzemeler bu bölgede ışığı iletmek için tercih edilmektedir. Bu çalışmada, orta kızılötesi bölgesinde düşük kayıplı iletim için arsenik trisülfit (As2S3) ve arsenik triselenit (As2Se3) kalkojen NCF'lerin çeşitli tasarımları, sayısal olarak gerçekleştirildi. Tezin ilk bölümünde, As2S3 NCF'lerin boru biçimli ve eliptik kaplama elemanları ile optimizasyonunda ayrıntılı bir sayısal araştırma yapılarak orta kızılötesi iletimi için düşük kayıplı elips yuvalanmış boru biçimli bir NCF tasarımı önerildi. Önerilen düşük kayıplı As2Se3 elipsin iç içe boru şeklindeki fiber tasarımın kaplama elemanlarından kaynaklanan iletim kaybı üzerindeki etkisi incelendi. Tüm fiber tasarımlarının sınırlandırılması ve toplam kayıp sayısal olarak çalışılarak önerilen düşük kayıplı fiber tasarımının tek modlu ışık iletme performansı araştırıldı. Önerilen tasarımın eğilme kaybı performansı hedeflenen spektrumda analiz edildi. Birincil tasarım parametrelerin dispersiyon performansı üzerindeki etkisini araştırmak için bir dispersiyon kontrol çalışması yapıldı. Önerilen tasarımın üretime uygunluğunu belirlemek için bir üretim tolerans çalışması yapıldı. İkinci bölümde, silika, kalkojen ve kalkojen kaplı silika kaplama elemanları içeren NCF'lerin düşük kayıplı yakın ve orta kızılötesi iletimi için sayısal olarak incelendi. As2S3 kaplamanın silika NCF'nin iletim kaybı üzerindeki etkisini anlamak için As2S3 kaplı silika NCF, basit silika ve basit As2S3 fiber ile karşılaştırıldı. As2S3 kaplı silika cam bazlı NCF'nin iletim performansını geliştirmek için dizme ve çekme tekniğiyle ve ardından As2S3 çözeltisiyle mikro kaplama yoluyla silika NCF'nin üretimi gerçekleştirildi. Sayısal araştırmalarla kapsamlı bir karşılaştırma için NCF'nin üretiminde değişiklikler yapıldı.