Monolithic and hybrid silicon-on-insulator integrated optical devices

üOZETü ü ˙˙YEKPARE VE MELEZ YALITKAN USTU SILISYUMü ˙TUMLESIK OPTIK AYGITLARşË™Isa KiyatFizik, DoktoraTez Yüneticisi: Prof. Dr. Atilla AydınlıoAğustus, 2005gElektronik endüstrisinin temel malzemesi olan silisyum son zamanlarda olasıufotonik ve tümleşik optik uygulamaları işin tekrar keşfedilmektedir. Silisyumu s c stümleşik optik konusundaki araştırma faliyetleri son on yılda hızlanmakta veu s shatta lider endüstri şirketlerinin de ilgisini cekmektedir. Dünya capindakı buu s ş u şcabaya katkı olarak, biz de bazı yekpare ve melez silisyum tümleşik optik aygıtlarış u stasarlayıp, uretip ve karakterize ettik. Bu cihazlar yüksek kalitede yalıtkanü uüustü silisyum (YUS) yongalar ustünde gerşekleştirildi. Tasarım işin ışın iler-üu üu c s c s˙letme metoduna (IIM) dayalı nümerik benzeştirmeler ve analitik hesaplamalaru skullanıldı.˙ üIlk kez ışığı TE ve TM bileşenlerine ayıran bir YUS cihazının calıştığınısg s ş sgü sırt dalga kılavuzunun polarizasyongüsterdik. Boyutları küculdükşe bir YUSo uş ü u cbağımlılıgı artmaktadır. Bu fikir kullanılarak bir doğrusal ciftleyici polarizasyong g şüayırıcı tasarlanıp uretildi. Cihazda 1 µm boyutlarında YUS dalgakılavuzu kul-ülanılmaktadir. Bu kücuk cihazla (sadece 110 µm boyunda) 20 dB den büyükuş uuayırma oranları elde edilebilmektedir.üAynı geometrik yapıya sahip YUS dalgakılavuzları bir grup tek ve cift dal-şgakılavuzlu 20-500 µm yarışapli koşuyolu cınlaşları yapmak icin kullanıldı. Buc s ş ckoşuyolu cınlaşlarının tasarımları ayrıntılı olarak sunuldu. Bükülme kayıplarıs ş c uu˙ kullanılarak hesaplandı. Dalgakılavuzu cınlaşlarınınve ciftleme oranları IIMş ş canaliz ve tasarımı sırasında taramalı uş mikroskoplarında kullanılabilecek yenicbir mesafe sensürü ünerildi. Sensür yüksek finesli bir mikro halka cınlaşının cıkısouo ou ş c ştayfındaki bükülme nedenli degişiklikleri izleyerek calışmaktadır. Calısma pren-uu s şs şsipleri ve hasasiyet hesapları ayrıntlı olarak ele alındı.üş ü119000 kadar büyük Q-faktürlerine sahip YUS cınlaşları elde edildi. Bu YUSuu o cviviisırt dalga kılavuzlarına dayalı cınlaşlardan bu güne kadar elde edilen en yüksekş c u uQ-faktürüdür. 43 kadar büyük fines değerleri ve 15 dB modülasyon derinlikleriou u uu g uelde edildi. Yarışaplar 500 µm den 20 µm ye düşurülünce, serbest tayf aralıklarıc usü u u0.2 nm den 3.0 nm ye cıktı. Bu cınlaşların termooptik akordlanmaları ayrıcaş ş cincelendi. Yuksek Q-faktürlü bir cınlaş dalgaboyu seşici optik bir anahtar yapmakou ş c cişin kullanıldı. Cınlaş termooptik olarak tüm serbest tayf aralığı uzerinde yanlızc ş c u gü57 mW uygulayarak akord edilebilmektedir. Cihaz 210 kHz 3 dB kesim frekansıyladalgaboyu seşici optik anahtar olarak calışabilmektedir. Ayrıca iki dalgakılavuzluc şskoşuyolu cınlaşlarını kullanarak dalgaboyu ekleme/düşurme filtreleri geliştirildi.s ş c usü sDaha iyi filtreleme üzellikleri elde etmek icin asimetrik yatay ciftleme kullanıldıo şve -10 dB kadar düsük capraz sızma değerli ve 51000 Q-faktürlü filtreler eldeuu ş g ouedildi.üSon olarak bir tabaka aktarma yünteminin YUS işin kulanılmasını eleo cü yapısındaki silisyum tabakanınaldık. Büyle bir tabaka aktarması YUSoarka yüzeyinin ileri işlemler işin kulanılmasını sağlamaktadir. Bu metod ileu s c gsüünceden uretilmiş YUS dalgakılavuzları aktarılarak melez silisyum-polimer dal-o ügakılavuzları oluşturuldu. Benzocyclobutene (BCB) polimeri yapıştırmak işins s cü M-Z modülatürlerine teknolojinin olasıkullanıldı. Daha sonra, metod YUS uobaşka kullanımlarını kesfetmek işin uygulandı. Ayrıca polimer ve silisyum dal-s cgakılavuzlarına dayali asimetrik dikey ciftleyicileri inceledik ve melez bir teknolojişkullanarak urettik.üAnahtar süzcükler : Tümleşik optik, Yalıtkan ustü silisyum teknolojisi, Optiku s üuoudalgakılavuzları, Polarizasyon ayıraşları, Halka cınlaşları, Koşu yolu cınlaşları,c ş c s ş cMesafe sensürü, Dalgaboyu ekleme/şıkarma filitrelerı, Melez bütünleştirme,ou c uu sYonga yapıştırma, Mach-Zehnder modülator, Asimetrik dikey ciftleyici .s u ş