Bir di§er optik güç kaybna neden olan etki Rayleigh saçlmdr. Bu etki, beri olu³turan moleküllerle ilgilidir. Fiberin yapm srasnda, silika molekülleri rastgele bir ³ekilde erir ve o ³ekilde donarlar. Bu rastgelelik baz krlma indisinde mikron seviyesinde farkllklara yol açar. Bu rastgele olu³an silika moleküllerinin büyüklü§üne ve ³§n dalgaboyuna ba§l olarak, saçlm fazla veya az olabilir. ekil 2.4'te de görüldü§ü gibi ³§n dalgaboyu arttkça saçlm azalmaktadr [27]. Dalgaklavuzunun mükemmelliyeti de optik güç kayb bakmndan çok önemlidir. Mükemmelliyet nüve çapnn ve krlma indisinin de§i³kenli§ini içerir. Bu de§i³- kenlikler ³§ yanl³ yöne yönlendirerek optik güç kaybna neden olur.
Fiber birle³tirme ve bükülme yarçapndan kaynakl optik güç kayplar genellikle mekanik problemlerdir. Yani ber üretimi srasnda de§il beri kullanrken ortaya çkarlar. Fiber birle³tirme, iki veya daha fazla beri, bir ba³ka bir veya daha fazla ber ile elektriksel bir ark aracl§yla birle³tirme i³lemidir. E§er birle³tirme yaplan berlerin NA, kip alan (Mode Field Area) veya ber yaps gibi
parametreler arasnda farkllklarn olmas, optik güç iletiminde oldukça fazla kayba neden olabilir. Bunun yanda bükülmeden kaynakl optik güç kayplar da özellikle endüstriyel alanlarda oldukça önem kazanmaktadr. Endüstri için yaplan ber optik sistemlerde bir yere s§mak için berler bükülme durumunda kalabilir. A³r optik güç kayb istenmiyorsa bu bükülme yarçaplarnn iyi bilinmesi gerekir. Bu yarçap yukardaki bölümlerde anlatlan NA belirler. NA ne kadar büyükse bükülme yarçap da o kadar azaltlabilir.
2.3 Optik Fiber Türleri
Fiber lazer sistemlerinde amaca yönelik birçok optik ber türü geli³tirilmi³tir. Genel yaplar benzer olmasna ra§men kullanm alanna göre baz fakl özelliklere sahiptirler. Bu ksmda tek ve çok modlu berler, iki-kl berler, kutuplama koruyan berler anlatlacaktr. Bu anlatlan ber türleri küme-modlu ber lazer sistemlerinde de yo§un bir ³ekilde kullanlmaktadr.
2.3.1 Tek modlu berler
Tek-mod berler optik ber türleri arasnda en yaygn olarak kullanlan basit bir optik ber türüdür. 1µm ve 1.5µm dalgaboylar için nüve çaplar 3 − 20µm arasnda de§i³iklik gösterebilir. 15µm ve üzeri çapa sahip olan optik berler geni³ kip alanl (Large Mode Area) olarak adlandrlmaktadr. Geni³ kip alanl türündeki optik berler genelde yüksek güçlü ber lazer sistemlerinde sinyali iletmede kullanlrken pompa ³§n elimine etmek için de kullanlabilir. Tek modlu berlerde nüve çap arttkça Kerr-do§rusal olmayan etkisi azalmaktadr. Bunun sebebi birim alana dü³en ³§n gücünün geni³ çapl nüvelerde daha az olmasdr. Tek-modlu berler Y b, Er gibi nadir toprak materyaller kullanlarak doped edilebilir. Yani tek-modlu berler kazanç beri olarak da kullanlabilir. Bunlar ön yükseltgeç ismi verilen ber lazer güçlendirici öncesi optik gücü artrmada kullanlr. Bu tür kazanç berleri nüve-pompa güçlendirici sistemleri
olarak da adlandrlrlar. I³n demeti, tek-modlu berlerde ³§n odaklanabilir- li§ini belirleyen ³§n kalitesi bozulmadan ilerleyebilmektedir. Bu yüzden ber lazer sistemlerinde oldukça tercih edilir.
2.3.2 Çok modlu berler
Çok modlu berler genelde yüksek güçlü pompa diyotlarnda kullanlrlar. Yüksek güçlü pompa diyotlarnn sahip oldu§u modlarn önemi yoktur. Tek-modun önemli olmad§ yerlerde kullanlabilirler. Bu tür berlerin nüve çaplar geni³ oldu§u için yüksek güçlü sinyallerin iletiminde oldukça yararldrlar.
2.3.3 ki-Klf Fiberler
Fiber lazerlerde daha güçlü ³k elde etmek için kat hal pompa diyotlar gerekmektedir. Günümüzde, 500W'a kadar güç sa§layan pompa diyotlar olmasna kar³n tek-modlu berlerinnüve ksmna bu gücü aktarmak imkansz oldu§u için ber lazer güçlendiricilerde yakla³k 50W'lk pompa diyotlar kullanlmaktadr. Bu seviyedeki güçler genellikle nüve çap 105µm olan berlerlerle aktarlmaktadr. 500W'lara do§ru gidildikçe nüve çap 600µm'lara kadar çkabilmektedir. Ancak sinyalinizi güçlendirmek için kullanlan tek-modlu berler V -parametresine göre en fazla 15µm'ye sahip olabilmektedir. Sinyal tek-modda kalacak ³ekilde 15µm nüve çapnn artrlmas mümkündür. Bunu NA parametresi belirler. Fiberlerin N A'sn dü³ürmek için nüve çaplar arttrlmak zorundadr. Ancak bu da tek modda kullanm zorla³trmaktadr. 15µm nüve çapna sahip bir berin NA's yakla³k 0.05'lerde olur. Bu de§erin altnda berler bükülme, birle³tirme gibi kayplarda çok hassas bir hale gelmektedir.
Bu sorun için iki-klf berler geli³tirilmi³tir [28]. Pompa birinci klfta ilerlerken sinyal nüve ksmnda çoklu moda girmeden ilerleyebilmektedir. Genellikle birinci klfn NA's 0.46 iken nüve NA's 0.07'lere (nüve çap 20µm) kadar inebilmekte- dir. Çünkü pompann çok-modlu ilerlemesinde hiçbir problem yoktu.
ekil 2.6: ki cladli optik ber
Bir ba³ka ber türü ise fotonik kristal ber olarak adlandrlan ve nüve ile birinci klf etrafnda hava bo³luklu bir yapya sahip berlerdir. Bu tür berler bükülme hassasiyeti bakmndan oldukça iyi olmasna ra§men hava bo³luklar a³r derecede yaltkan oldu§u için ssal problemler meydana gelmektedir. Bir di§er problem ise berleri birle³tirirken ortaya çkmaktadr. Hava bo³luklar ³§n yol almasn sa§lad§ için herhangi bir noktada hava bo³lu§una zarar gelmesi çok yüksek kayplara yol açmaktadr. Bunun için bu tür berlerin birle³tirilmesi oldukça zahmetlidir.
Fiberlerin birinci klf yapsna dikkat edilirse yuvarlak olmayan bir yapda oldu§u gözlemlenir. Bunun amac pompa ³§nn nadir-toprak iyonlar tarafndan daha iyi so§urulmasna yardmc olmaktr. E§er pompann ilerledi§i kld yaps tam olarak yuvarlak olsayd pompa ³§nda desteklenen baz modlarn gücü berin merkezinde sfra yakla³acakt. Bu yüzden yuvarlak olmayan yaplar kullanlarak bu sorun çözülmektedir [29].
Birinci klfn çapn büyüterek, bere daha fazla pompa giri³i sa§lanabilir. Ancak bu durumda daha uzun ber kullanmak gerekir. Çünkü pompa emilimi, nüvenin klfa oranyla do§ru orantl ³ekilde artar. Daha uzun ber kullanm ise berlerde
ekil 2.7: ki cladli fotonik kristal ber
oldukça baskn olan do§rusal olmayan etkilerin do§masna sebep olur. Bu da di§er bölümlerde anlatlacak olan atm daraltmada büyük bir engel te³kil eder.
Sinyalin tek modda ilerlemesini istememezin sebebi ise, i³lem yaplacak noktada ³§n kalitesini belirleyen parametre olmasdr ve M2 olarak belirtilir. M2 ideal
³k demeti için 1 kabul edilir ve 1 'den uzakla³tkça ³k tek-modluktan yava³ yava³ çkar. Fiber lazerin di§er lazer türlerine göre avantaj da tek modda ³§n gücünü arttrabilmesidir.
2.3.4 Kutuplama Koruyan Fiberler
I³§n kutuplanmas elektrik alan belirlemektedir. I³§n elektrik alan eksenleri hzl ve yava³ olmak üzere iki ³ekilde adlandrlr. Bunlarn kombinasyonlarndan do§rusal, yuvarlak, eliptik gibi kutuplu veya kutupsuz olabilmektedir. Kutuplama koruyan berler tek-modlu ber olmak zorundadrlar. Çünkü her bir modun kutuplanmasn ayn oranda optik berde desteklemek imkanszdr. Kutuplama koruyan berlerin amac ³§n giri³ kutuplanmasn koruyarak optik ber sonuna kadar ta³nmasdr. Kutuplama korumayan berlerde de bu durum geçerlidir fakat bu tür berler çevresel etkilere oldukça duyarldr ve herhangi küçük bir e§ilme veya scaklk de§i³iminden dahi hzl ve yava³ eksenler sürekli eksen de§i³tirirler ve böylece ortalama hzlar ayn olmaktadr. Kutuplayc korumayan berlerde kutuplama de§eri (polarization extinction ratio) 0dB olarak görülür. Bunun sebebi kutuplanmann sürekli ve hzl bir ³ekilde rastgele de§i³mesidir.
Kutuplama koruyan berlerdeki yava³ ve hzl eksenlerin ayrlmasndaki sebep çiftkrnm denilen bir prensiptir. Bu prensibe göre, optik berlerde iki farkl krlma indisi olu³ur. Bu iki farkl krlma indisi de farkl eksenlerin farkl hzlarda yol almasna sebep olur. E§er eksenlerde biri yava³ ise bu yüksek krlma indisine maruz kald§ anlamna gelirken hzl eksen ise dü³ük krlma indise maruz kald§ anlamna gelir. Bu krlma indisi fark ise ³ekil 2.9'da gösterilen stres noktalarndan dolaydr. Bu krlma indislerinin farkna ba§l olarak eksenler birbirleri ile etkile³im içerisindedirler. Bir optik berde çiftkrnm de§eri ne kadar yüksekse bu etkile³im de o kadar azdr. Yani çiftkrnm yava³ ve hzl indislerin
ekil 2.9: Kutuplama koruyan berlerin yaps, bowtie