Polarization maintaining and spectral filtering properties of hollow-core optical fibers for near-infrared region

Delik çekirdekli negatif eğrilikli fiberler (NCF), düşük kayıplı ışık iletimi, geniş bant açıklığı, düşük gecikme süresi, düşük doğrusal olmayan optik etkiler ve yüksek hasar eşiği gibi ilgi çekici özellikler sunmaktadır. Ayrıca, NCF'ler, katı çekirdekli fiberlerin belirli dalga boylarındaki doğal optik iletim sınırlamalarının üstesinden gelebilir ve böylece NCF'lere daha esnek bir kullanım imkanı tanır. Bu özellikler, NCF'leri polarizasyon-korumalı (PM) fiberler olarak kullanımı için uygun hale getirmektedir. Bu tezde, NCF'lerin PM özellikleri, iki farklı tasarım yaklaşımı üzerinden incelenmektedir. Tezin ilk bölümünde, telekomünikasyon bantlarına yönelik polarizasyon korumalı ve spektral filtreleme özelliklerine sahip yeni bir NCF tasarımı sunulmaktadır. Altı borulu silika yapıdan oluşan optik fiber, dikey yönde çubuk yapılarıyla radyal olarak sabitlenmiş iç içe geçmiş borular içermektedir. Bu esnada, yatay yönde çubuk bağlantısı olmayan iç içe geçmiş borular kullanılmaktadır. Bu, fiber yapısını asimetrikleştirir ve çift kırınım oluşturur. Ortaya çıkan özgün fiber tasarımı, ışığın polarizasyon durumlarını korumakla kalmaz, aynı zamanda dikey çubuklu yapısı sayesinde yalnızca dikey yönde frekans seçici bir iletim gösterir. Sayısal modelleme yoluyla, spektral olarak filtrelenmiş dalga boyları için 0.1 dB/km nin altında iletim kayıpları elde edilmiş, çift kırınım ise 1.45 µm ile 1.60 µm spektral aralığında 10^-5 mertebesinde gerçekleşmiştir. Bu sonuçlar, çift kırınım, yatay ve dikey polarize konumları arasında belirgin kayıp ayrımı ve önceki bulgulara kıyasla spektral olarak filtrelenmiş dalgaboylarının sayısında azalma açısından önemli iyileştirmeler göstermektedir. Önerilen fiber tasarımı, belirli polarizasyonlar ile seçici iletimler gerektiren uygulamalar için keşfedilmemiş potansiyele sahiptir. Tezin ikinci bölümü, eliptikliğin NCF'lerde polarizasyon koruma performansı üzerindeki etkisine odaklanmaktadır. İç içe geçmiş borulu NCF, fiberin tüm kesiti boyunca eliptiklik oluşturmak için dikeyde esnetilmiş ve yatayda sıkıştırılmıştır. Bu değişikliklerle fiber, eliptikliği olmayan orijinal fiberle karşılaştırıldığında başarılı bir şekilde ortogonal polarizasyon durumları sergilemiştir. Fiberde % 8'lik eliptiklikle yapılan incelemeler sonucunda, fiberin yatay ekseni boyunca çift kalınlık (t_1 ve t_2) ve manipüle edilmiş iç içe geçmiş boru çapı (d_nx) ile eşleştirilmesini içermektedir. Sonuçlar, eliptikliğin NCF'lerde çift kırılma ve polarizasyon sönümlenme oranına (PER) kısıtlı fayda sağladığı, bunu yanında genel polarizasyon koruma özelliklerinı artırmak için tamamlayıcı bir ince ayar süreci olarak kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Bu, eliptikliğin NCF'lerde ek bir mekanizma olarak kullanılma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.