Özet YALITKAN USTU SİLİSYUMA DAYALI OPTİK DALGA KILAVUZLARI VE DALGA KILAVUZUNA DAYALI AYGITLAR. Isa Kiyat Fizik Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Prof. Atilla Aydınlı Eylül 2000 Yalıtkan üstü silisyuma dayalı dalga kılavuzları, doğrusal çiftleyiciler ve bazı çeşit çok kipli girişim çiftleyicilerinin tasarımı, üretimi ve 1.55 //m dalga boyunda karakterizasyonu yapıldı. Optik dalga kılavuzlarının tasarımında etkin indis yöntemi ve sırt dalga kılavuzları için tekil kip koşulu bağıntısı kullanıldı. Ayrıca, BPM simlasyonları yoğun olarak kullanıldı. Dalga kılavuzları ve diğer aygıtlar KOH çözeltisi içinde izotropik olmayan ıslak aşındırma yöntemiyle oluşturuldu. Üretilen cihazlar, DFB kızıl ötesi lazer kaynağı olan standart bir fiber optik ölçüm düzeneğinde karakterize edildi. Optik dalga kılavuzu karakterizasyonunda tekil kip şartı teyit edildi ve optik giriş kaybı TE polarize ışık için en iyi değerler 12.2 dB ve TM polarize ışık için 12.7 dB olarak ölçüldü. Ayrıca optik iletim kaybı da TE için 0.70 dB/cm ve TM için 0.76 dB/cm olarak bulundu. Karakterize edilen doğrusal çiftleyiciler BPM simülasyonlarıyla tamamen tutarlı sonuçlar verdi. Ayrıca, 1x2 ve 2x2 çok kipli girişim çiftleyicilerin de beklenen özellikler gösterdiği tespit edildi. 0 dB ve 0.55 dB kadar küçük ayrılma oranları ölçüldü. mAnahtar sözcükler: Tümleşik optik, yalıtkan üstü silisyum, optik dalga kılavuzu, tekil kip şartı, BPM, optik kayıp, ucuca çiftleme, izotropik olmayan KOH aşındırması, doğrusal çiftleyici, çok kipli girişim, çok kipli girişim çiftleyicisi. iv

Abstract SILICON-ON-INSULATOR OPTICAL WAVEGUIDES AND WAVEGUIDE DEVICES. Isa Kiyat M. S. in Physics Supervisor: Prof. Atilla Aydınlı September 2000 Silicon-on-insulator(SOI) optical waveguides, directional couplers and some types of MMI couplers were designed, fabricated and characterized at a wavelength of 1.55 /im. Effective index method and the single mode condition for rib waveguide was used in design of optical waveguides. BPM simulations were extensively employed for all fabricated devices. Waveguides and the other devices were defined on SOI material by wet chemical etching in KOH solutions. Fabricated devices were characterized on a standard fiber optic measurement setup with a DFB laser as its IR light source. In characterization of optical waveguides the single mode condition was verified and insertion loss was measured to be 12.2 dB for TE and 12.7 dB for TM polarized light as the best values. Furthermore, the propagation loss found to be 0.70 dB/cm for TE and 0.76 dB/cm for TM which is typical. Characterized directional couplers gave results completely consistent with their BPM simulations. 1x2, 2x2, 1x4 and 1x8 type MMI couplers were also found to gave expected behaviors. Splitting ratios as low as 0 dB and 0.55 dB was measured.Keywords: Integrated optics, silicon-on-insulator(SOI), optical waveguide, single mode condition, BPM, optical loss, butt coupling, anisotropic KOH etching, directional coupler, multimode interference(MMI), MMI coupler. u

98