Low loss optical wavequides and polarization splitters wit oxidized ALxGa1-xAs layers

Abstract

Özet AlxGa!_xAs TABAKALARIN OKSITLENMESIYLE GELİŞTİRİLEN DÜŞÜK KAYIPLI OPTİK DALGA KILAVUZLARI VE KUTUPLULUK AYRAÇLARI Alpan Bek Fizik Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Prof. Atilla Aydınlı Ağustos 1998 Al^Gaı-^As tabakaların oksitlenmesi metoduyla 1.55 /ım dalgaboyunda çalışan, düşük optik kayıplı dalga-kılavuzları üretildi. Üretimde kullanılan MBE ile büyütülmüş çok tabakalı hetero-yapıların oksitlenmeden önceki ve sonraki özellikleri elipsometrik yöntemlerle ölçüldü. Optik dalga-kılavuzlarının üretim aşamasında, büyük ölçüde etkin iyon aşındırıcıdan yararlanıldı. Optik kayıp değerleri, optik-lif çiftleyicili lazer kaynağı kullanılan bir deney düzeneğiyle Fabry- Perot çınlamaları gözlemlenerek bulundu. Metal elektrotla kaplı, oksitlenmiş AlxGaı_j;As üst tabakalı AlGaAs çok tabaka tabanlı bir optik dalga-kılavuzunda optik kaybın; TM kutuplu optik alanlar için 6 dB/cm değerinden 1 dB/cm, TE kutuplu optik alanlar için 3.7 dB/cm değerinden 0.6 dB/cm kadar düşük değerlere indiği saptandı. Bu sonuçlar standart yapıdaki dalga kılavuzlarının kayıp ölçümlerinden elde edilenlerle karşılaştırıldı. Aynı malzeme ile kutupluluk ayırıcılar da üretildi. Oksit tabakanın TE ve TM kutuplan için çiftlenme uzunluğu üzerindeki etkileri ölçüldü. 12.4 dB kadar yüksek sönüm oranları elde edildi. Elektro-optik etki sayesinde kutupluluk ayrım uzunlukları voltajuygulanarak yönetilmeye çalışıldı. Yalnızca AC alanların etkin olduğu gözlendi. Anahtar sözcükler: Optik kayıp, dalga-kılavuzu, çiftleyici, oksitlenme, etkin iyon aşındırma, elipsometre, Fabry-Perot, kutupluluk ayırıcı ıı

Abstract LOW LOSS OPTICAL WAVEGUIDES AND POLARIZATION SPLITTERS WITH OXIDIZED AlxGai_xAs LAYERS Alpan Bek M. S. in Physics Supervisor: Prof. Atilla Aydınlı August 1998 Low propagation loss waveguides, operating at 1.55 fim optical wavelength, are fabricated utilizing oxidized ALjGai-sAs layers. MBE grown multilayer semiconductor heterostructures are characterized before and after oxidation by ellipsometric techniques. In fabrication of optical waveguides, reactive ion etching method is used extensively. Loss measurements are performed, involving a fiber input-coupled laser source setup using Fabry-Perot resonance technique. Propagation loss of an AlGaAs based multilayer rib waveguide with oxidized ALcGaj-xAs top layer is observed to reduce from 6 dB/cm to as low as 1 dB/cm for TM and from 3.7 dB/cm to as low as 0.6 dB/cm for TE polarizations in the presence of metal electrodes on top of the rib. These results are compared with loss measurements on standard rib waveguides. Polarization splitters are also fabricated with the same material. Effect of the oxide layer on the polarization splitter's coupling length for TE and TM polarizations are measured. Polarization extinction ratios as high as 12.4 dB are obtained. Polarization extinction ratios are also attempted to be controlled by the use of electro-optic effect inALcGaı-ipAs system. Only AC fields are found to be effective. Keywords: Optical loss, waveguide, coupler, oxidation, reactive ion etching, ellipsometry, Fabry-Perot, polarization splitter n