ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 6. ULUSAL KONGRESİ

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 6. ULUSAL KONGRESİ 11-17 Eylül 1995 BURSA. TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TÜBİTAK

ISBN : 975-395-154-X Baskı : KARE AJANS & MATBAACILIK ütrosyolu, 2. Matbaacılar Sanayi Sitesi C Blok No : 4 NC 25 Topkapı - istanbul Tel : (0212) 544 09 79-544 92 85

O N S O Z TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimariık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ve TÜBiTAK'ın işbirliği ile 11-17 Eylül 1995 tarihleri arasında düzenlenen Elektrik Mühendisliği 6.Ulusal Kongresine hoşgeldiniz. Hazırlık çalışmaları yaklaşık bir yıl önce başlayan Kongreye, Üniversitelerimiz, araştırma ve endüstri kurumlarında çalışan meslektaşlarımız büyük ilgi göstermiş ve toplam 450 civarında bildiri başvurusu olmuştur. Aydınlatma Tekniği, Ar-Ge ve Teknoloji Üretimi, Bilgisayar ve Kontrol, Devreler ve Sistemler, Elektronik, Elektromagnetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği, Elektrik Makinalan, Elektrik Enerji Üretimi ve Dağıtımı, Eğitim, Güç Elektroniği, Haberleşme Tekniği ve Sistemleri, Ölçme Tekniği, Tıp Elektroniği ve Yüksek Gerilim Tekniği konularına göre ayrılan bildiriler, yürütme kurulunca belirlenen değerlendirme kuralları çerçevesinde uzmanlarca değerlendirilerek, yaklaşık 300 kadarının oturumlarda sunulması uygun bulunmuştur. Üç Ayrı ciltte toplanan bildirilerin, Aydınlatma Tekniği, Enerji Üretim, İletim ve Dağıtımı.Yüksek Gerilim Tekniği, Güç Elektroniği, Elektrik Makinaları birinci ciltte, Elektronik, Elektromağnatik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği, Haberleşme Tekniği ve Sistemleri, Ölçme Tekniği, Tıp Elektroniği ikinci ciltte, Bilgisayar ve Kontrol, Eğitim ve diğerleri üçüncü ciltte yer almıştır. EMO ve Üniversitelerin temsilcilerinin yanısıra kamu ve özel sektör temsilcilerinin de yer aldığı Kongre Danışma Kurulu'nca belirlenen görüşler çerçevesinde, Elektrik-Elektronik Mühendisliğini ilgilendiren çeşitli konularda paneller ve çağrılı bildiriler de düzenlenmiş bulunmaktadır. Türkiye'de Elektrik-Elektronik Sanayinin Konumu, AB İle Bütünleşmesi ve Perspektifler, Elektrik- Elektronik Mühendisliğinde Eğitim, Altyapı Hizmetleri Özelleştirme ve Düzenleyici Erk, Türkiye'nin Elektrik Enerji Sisteminde Yapısal Değişiklikler ve Politikalar konulu paneller ve Bilgi Çağının Anahtar Teknolojisi; Mikroelektronik, Mikrodalga Enerjisinin Endüstriyel Uygulamaları, Bilgi Toplumu ve Internet, Elektrik-Elektronik sanayinin Gelişiminde Ar-Ge'nin Önemi, Nükleer Güç Santrallerinin İşletmesindeki Teknik Sorunlar ve Çevre Konulu çağrılı bildirilerle konuların tartışılacağı, bilimsel yaklaşımlarla çözüm ve önerilen geliştirileceği, ilgili kurum ve kuruluşlara önemli katkılar sağlayacağı inancındayız. Kongrede çağrılı bildiri ve panellere katılarak değerli katkılarda bulunacak değerli bilim adamları ile özel ve kamu kuruluş yetkililerine sonsuz teşekkürlerimi sunuyorum. Bugüne kadar iki yılda bir düzenli olarak yapılan, bilimsel niteliği ve katılımı giderek artan Elektrik Mühendisliği Ulusal Kongresi, Ülkemizde yapılan bilimsel ve teknolojik çalışmaların nitel ve nicel özelliklerini yansıtması bakımından önem arzetmektedir. - Kongrenin, izleyiciler ve delegeler için başarılı olmasını, ülkemizin bilimsel ve teknolojik çalışmalarına yön ve ivme vermesini diliyor, hazırlık çalışmalarımıza özenle katkı sağlayan değerli TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası Yönetim Kuruluna, Elektrik Mühendisleri Odası Bursa Şubesi Yönetim Kuruluna ve Çalışanlarına, Bilim Kurulu, Danışma Kurulu, Yürütme Kurulu ve Sosyal İlişkiler Komisyonu üyeleri ile emeği geçen tüm arkadaşlarımıza destek ve katkıları için teşekkür ediyorum. Prof. Dr.Ali OKTAY Yürütme Kurulu Başkanı

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 6.ULUSAL KONGRESİ YÜRÜTME KURULU Prof. Dr.Ali OKTAY Prof.Dr.Ahmet DERVİŞOĞLU Prof.Dr.R.Nejat TUNCAY Teoman ALPTÜRK Faruk KOÇ Haluk ZONTUL Ömer ADIŞEN EmirBİRGÜN Sevim ÖZAK Yakup ÜNLER Osman AKIN H.İbrahim BAKAR (U.Ü. - Başkan) (İTÜ) (EMO Başkanı) (EMO Bursa Şube Başkanı) (EMO Yön.Kur. Üyesi) (U.Ü.) (EMO-Bursa Şube Yön.Kur.Yazman Üyesi) (EMO-Bursa Şube Yön.Kur. Üyesi) (EMO-Bursa Şubesi) (EMO-Bursa Şubesi) (EMO-Bursa Şubesi) TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI BURSA ŞUBESİ YÖNETİM KURULU Başkan Başkan Yrd. Yazman Sayman Üye Üye Üye Faruk KOÇ İsmail Yalçın AKTAŞ EmirBİRGÜN Bahri KAVİLCİOĞLU Sevim ÖZAK Tuncay HIZLIOĞLU Cem ÖZKAN TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ÇDASI BURSA ŞUBE GÖREVLİLERİ Kemal ERTUĞRAN Kemal KARAKAŞ Raziye BEĞEN Meliha DEMİR Hüseyin GÖK : Kongre-Fuar Sorumlu Mühendisi : Proje Denetim ve Test Mühendisi : Sekreterya Sorumlusu : Muhasebe Görevlisi : Şube Görevlisi SOSYAL ETKİNLİKLER KOMİSYONU İnci BECEREN Sabiha CESUR Bekir DAĞLAROĞLU Gülsemin GÜNEŞ Muvaffak KARAHAN Önder SERHATLI I -

BİLİMSEL DEĞERLENDİRME KURULU AKÇAKAYA Ergül, Prof.Dr.(İTÜ) AKPINAR Sefa, Prof.Dr. (KTÜ) ANDAY Fuat, Prof.Dr.(İTÜ) ATAMAN Atilla, Prof.Dr. (YTÜ) AYGÖLÜ Ümit, Prof.Dr.(İTÜ) AŞKAR Murat, Prof.Dr.(ODTÜ) BAYRAKÇI H.Ergün, Prof.Dr.(UÜ) BURŞUK A.Fahri, Prof.Dr. (İÜ) BİR Atilla, Prof.Dr.(İTÜ) CANATAN Fatih, Prof.Dr.(ODTÜ) CERİDÖmer, Prof.Dr.(BÜ) ÇETİN İlhami, Prof.Dr.(İTÜ) ÇİFTÇİOĞLU Özer, Prof.Dr. (İTÜ) DALFEŞ Abdi, Prof.(İTÜ) DEMİRÖREN Ayşen, Yrd.Doç.Dr.(İTÜ) DERVİŞOGLU Ahmet, Prof.Dr.(İTÜ) ERTAN H.Bülent, Prof.Dr.(ODTÜ) ERTAŞ Arif, Prof. Dr.(ODTÜ) ERİMEZ Enise, Prof.Dr. (İTÜ) FADIL Salih, Yrd.Doç.Dr.(OÜ) GÖKMEN Muhittin, Prof.Dr.(İTÜ) GÖNÜLEREN Ali Nur, Prof.Dr.(İTÜ) GÜLGÜN Remzi, Prof.Dr.(YTÜ) GÜNAN Hasan, Prof.Dr.(ODTÜ) GÜNEŞ Filiz, Prof.Dr.(YTÜ) GÜRLEYEN Fuat, Doç.Dr.(İTÜ) GÜVEN Nezih, Doç.Dr.(ODTÜ) GÜZELBEYOGLU Nurdan, Prof.Dr.(İTÜ) HARMANCI A.Emre, Prof.Dr. (İTÜ) İDEMEN Mithat, Prof. Dr.(İTÜ) DER Y.Ziya, Prof.Dr. (ODTÜ) İNAN Kemal, Prof.Dr.(ODTÜ) KALENDERLİ Özcan, Yrd.Doç.Dr.(İTÜ) - KASAPOĞLU Asım, Prof.Dr.(YTÜ) - KAYPMAZ Adnan, Doç. Dr. (İTÜ) - KORÜREK Mehmet, Doç.Dr.(İTÜ) - KUNTMAN H.Hakan, Prof.Dr.(İTÜ) - LEBLEBİCİOĞLU Kemal, Prof.Dr.(ODTÜ) - MERGEN Faik, Prof.Dr.(İTÜ) - MORGÜL Avni, Prof.Dr.(BÜ) -OKTAYAli, Prof.Dr.(UÜ) - ONAYGİL Sermin, Doç. Dr.(İTÜ) - ÖNBİLGİN Güven, Prof.Dr.(19 MAYIS Ü) - ÖZAY Nevzat, Prof. Dr. (ODTÜ) - ÖZDEMİR Aydoğan, Doç.Dr.(İTÜ) - ÖZKAN Yılmaz, Prof. Dr. (İTÜ) - ÖZMEHMET Kemal, Prof.Dr.(9 EYLÜL Ü) - PANAYIRCI Erdal, Prof.Dr. (İTÜ) - RUMELİ Ahmet, Prof.Dr.(ODTÜ) - SANKUR Bülent, Prof.Dr.(BÜ) - SARIKAYALAR Şefik, Prof.(YTÜ) - SEVAİOĞLU Osman, Prof.Dr.(ODTÜ) - SEVERCAN Mete, Prof.Dr. (ODTÜ) - SOYSAL A.Oğuz, Prof.Dr.(İÜ) - ŞEKER Selim, Prof. Dr. (BÜ) - TACER Emin, Prof. Dr.(İTÜ) - TANIK Yalçın, Prof.Dr.(ODTÜ) - TARKAN Nesrin, Prof.Dr.(İJÜ) - TOPUZ Ercan, Prof.Dr.(İTÜ) - TUNCAY R.Nejat, Prof.Dr. (İTÜ) - TÜRELİ Ayhan, Prof.Dr.(ODTÜ) - ÜÇOLUK Metin, Prof.Dr.(İTÜ) -YAZGAN Erdem, Prof.Dr.(HÜ) - YÜCEL Metin, Prof. (YTÜ) - YÜKSEL Önder, Prof. Dr. (ODTÜ) - YÜKSELER Nusret, Prof.Dr.(İTÜ) - II -

DANIŞMA KURULU - AKÇAKAYA Ergül (Prof.Dr.-İTÜ) - AKKAŞLI Nevzat - ALADAĞLI Tunç (Nergis A.Ş.) - ALGÜADİŞ Selim (EKA) - ARABUL Hüseyin (EMSAD) - ARGUN Tanju (TESİD) - ATALI İbrahim (EMO Adana Şube) - ATEŞ Mustafa (TEDAŞ) - AVCI M.Naci (Organize Sanayi Bölgesi) - BAYKAL Faruk (Nilüfer Belediye Başkanı) - BERKOĞLU İsmail (PTT Bölge Başmüdürü) - BOZKURT Yusuf (MEES) - BİRAND Tuncay (ODTÜ) - CAN ER Süleyman (Çanakkale Seramik) - CEYHAN Mümin - CEYLAN Arif - ÇALIM Yavuz (TEAŞ Müessese Müdürü) - DRAMA Mehmet (TEDAŞ) - DURGUT Metin (EMO Merkez) - GÖREN Sunay (Siemens) - HARMANCI Emre (Prof.Dr.-İTÜ) - ISPALAR Ayhan (EMKO) - KAYA Ersin (Kaynak Dergisi) - KAŞIKÇI İsmail (Almanya) - KIRBIYIK Mehmet (Prof.Dr.-U.Ü.Müh.Mim.Fak.Dekanı) - KUZUCU Mehmet (TOFAŞ Elk.Eln.Tesis Servis Şefi) - MUTAF M.Macit (EMO İzmir Şube) - OKAT ismail (TEDAŞ Bursa Müessese Müdürü) - OKUMUŞ Necati(TEDAŞ) - OKYAY Nursel (TEDAŞ) - ÖZMEHMET Kemal (Prof.Dr.-9 Eylül) - ÖNBİLGİN Güven (Prof.Dr.-19 Mayıs Ü.) - PUCULAOĞLU Mustafa (EMO Merkez) - RAŞİTOĞLU Mithat (TEDAŞ) - SÖNMEZ Ali Osman (Ticaret ve Sanayi Odası Başkanı) - TERZİOĞLU TosunfTÜBİTAK) - YAZICI Ali Nihat (EMO Merkez) - YEŞİL Hüseyin (EMO İstanbul Şube) - YÜCEL Behçet - YÜKSELER H.Nusret (Prof.Dr.-İTÜ) - YURTMAN Naşit (Oyak Renault Fab.Teknik Servis Bakım Müdürü) - YİĞİT Ali (EMO Ankara Şube) - ZÜMBÜL İsmail - III -

6/2.-2- ) TÜMDEVRE ÜRETİM ORTAMINDA KULLANILAN İNCE FİLMLERİN PLAZMA DESTEKLİ AŞINDIRILMASI Sema İmrahorilyas, Ali S. Ertuğrul, Esra Eralp TÜBİTAK MAM YİTAL Gebze 41470 KOCAELİ ÖZET: Bu çalışmada tümdevre üretim süreçlerinde kullanılan poiisilisyum, alüminyum, ısıl veya depolama yöntemi ile büyütülmüş katkılı silisyumdioksit filmlerin reaktif iyon aşındırma tekniği ile seçici aşındırılması denemeleri gerçekleştirilmiş ve YİTAL'de geliştirilen CMOS sürecine uyarlanmıştır.aşındırma işlemindeki değişkenler (güç, basınç, gaz akışı) aşınma hızı, seçicilik ve yöbağımlılık açısından optimize edilmişlerdir. (yönbağımlı) kuru yöntemler kulllanılmaktadır (Şekil 1). Ayrıca, aşındırılacak filmin aşınma hızının, gerek maskeleme malzemesine gerekse alttaki tabakanın aşınma hızına oranının bir ölçüsü olan seçicilik, doğru desen aktarımı için önemli bir kriterdir İM. Bu çalışmada aşındırma işlemleri reaktif iyon aşındırma ile yapılmıştır. 1) GİRİŞ 1.1) Aşındırma Aşındırma, silisyum taban (pul) yüzeyinin veya bu taban üzerindeki ince film tabakalarının inceltilmesi veya tamamen alınması işlemidir. Aşındırma sürecinde amaçlanan, maskede tanımlanan desenlerin yüksek doğrulukta pula aktarılmasıdır. Aşındırma işlemi, tamamıyla kimyasal olan ıslak yöntemlerle veya tamamen fiziksel tozutma mekanizmasının yada fiziksel ve kimyasal mekanizmaların birlikte işlediği kuru yöntemlerle gerçekleştirilir. Islak aşındırma işlemlerinde aşınmanın her yönde olması (yönbağımsız) ve küçük boyutlarda kimyasal difüzyonunun güçlüğü nedenleriyle günümüz teknolojilerinde aşınmanın dik bileşeninin çok daha baskın olduğu Film Film Şekil 1.) Aşındırma a) Yönbağımlı b) Yönbağımsız 1.2) Reaktif İyon Aşındırma Reaktif iyon aşındırma, plazma temelli olup fiziksel tozutma mekanizması ile parçacıkların kimyasal süreçlerinin bir bileşimi olarak karakterize edilen kuru aşındırma işlemidir. Bu tür sistemlerde aşındırılacak filme uygun olarak seçilen gaz veya gazlar asimetrik elektrotlar arasına gönderilir ve küçük elektrot üzerine RF işareti uygulanarak plazma - 503 -

oluşturulur. Sistem asimetrik olduğu için küçük elektrot, uygulanan işaret periyodunun çok büyük bir bölümünde plazmaya göre negatif olarak yüklenir. Böylelikle, plazma içersinde, elektron çarpması sonucu pozitif olarak iyonlaşan gaz atom yada molekülleri küçük elektroda doğru sürülürler. Aşındırılacak pul küçük elektrot üzerine yerleştirilir ve aşındırılması istenmeyen bölgeleri maske (organik ışığa duyarlı malzeme) ile korunur. Pula doğru yönelen ve kimyasal olarak aktif hale gelmiş parçacıklar açık yüzeylerle tepkimeye girerek uçucu ürünler oluştururlar. Bu şekilde maske ile korunmayan bölgelerin aşındırılması gerçekleştirilir. Ayrıca kullanılan maskeleme malzemesinin organik olması ve uygun gazların seçilmesi ile aşındırılan desenlerin yan yüzeylerinde polimer oluşması sağlanır. Bu da aşınmanın yanlızca tabanda gerçekleşmesine ve yan yüzeylerin korunmasına neden olur. Böylelikle aşınma büyük ölçüde dik yönlü gerçekleşir 121. 2) İnce Filmlerin Reaktif İyon Tekniği İle Aşındırılması Şekillendirme sırasında kritik boyut kontrolü gerektiren polisilisyum, alüminyum,ısıl büyütülmüş veya depolanmış katkılı ve katkısız oksit filmlerin aşındmlması aşağıda ayrı ayrı incelenecektir. 2.1) Silisyumdioksidin Aşındırılması Isıl ve depolanmış oksit aşındırma işlemlerinde oksijen (O 2 ) ve triflorometan (CHF 3 ) gazı kullanılmıştır İZİ. Denemeler sırasında gücün artmasıyla birlikte aşınma hızının arttığı gözlenmiştir (Şekil 2). Gücün artmasıyla birlikte plazma içersindeki iyonlaşma oranı ve buna bağlı olarakta kendinden kutuplama gerilimi artacaktır. Bunun sonucu olarak hem aşındırmanın fiziksel yönü olan tozutma mekanizması hızı hem de reaktif parçacıkların çoğalmasıyla kimyasal reaksiyon hızı artacaktır. Bu artış belli bir noktaya kadar devam etmektedir. Bu noktadan sonra, artan reaktif iyonlara Karşın yüzeyde reaksiyona girenlerin doymaya ulaşması ve tozutma sonucu oluşan, uçucu olmayan ürünlerin yüzeye geri depolanması ile birlikte aşınma hızı sabit kalır. Basıncın artmasıyla aşınma hızının azaldığı gözlenmiştir (Şekil 2).Basıncın artması plazma içersindeki parçacıkların ortalama 1400 i 1200 1000 800 600 400, 200 n t Aşınma Hızı (A/dak) A / / ^, - *> u ^ nç 100 200 100mT 500mT 300 400 Güç(W) 500 200mT -- 350mT * 750mT - 1000mT Şekil 2) Güç ve Basıncın Değişimine Karşı Aşınma Hızı serbest yollarını kısalttığı için iyonlaşma ile sonuçlanan çarpışmalar azalır. Bu da reaktif iyonların ve tozutma mekanizması hızının azalmasına neden olur. Sabit güçte, CHF 3 gaz akışının artmasıyla birlikte aşınma hızı azaimıştır(şekil 3). Bu durum yüzeyde karbon ve flor atomlarının bir polimer tabakası oluşturmasıyla - 504 -

açıklanmaktadır. Gaz akış hızı arttıkça polimer depolanma hızı da artar ve aşınma hızı azalır. Işığa duyarlı malzemenin (fotorezist) aşınma hızının, oksit aşınmasında olduğu gibi, gücün artmasıyla arttığı ve basıncın artmasıyla azaldığı gözlenmiştir. Bu malzeme organik olduğu için oksijen akışının artması,aşınma hızını çok büyük ölçüde artırmıştır. Aşınma Hızı (A/dak) 30 50 70 CHF 3 Akış Oranı (sccm) Şekil 3.) CHF 3 Akış oranına Karşı Aşınma Hızı Bu denemeler sonucu ısıl ve katkılı oksit aşındırma işlemleri 300VV güçte, 80 mtorr basınçta, 70 sccm CHF 3 ve 5 sccm O 2 gaz akışlarında yapılmaktadır. Bu işlemin oksitfotorezist seçiciliği 2:1'dir. 2.2) Polisilisyumun Aşındırılması MOS tümdevre üretiminde tranzistorlarm elektriksel özelliklerini belirleyen en önemli parametre geçit uzunluğudur. Bu nedenle geçit malzemesi olarak kullanılan ve çok ince (425-250 A) geçit oksidi üzerinde büyütülen polisilisyumun aşındırılmasında boyut kontrolü ve okside olan seçicilik büyük önem taşımaktadır. 3u tümdevre sürecinin gerçekleştirilmesinde polisilisyum SF 6 ve O 2 gazları kullanılarak aşındırılmıştır. SF 6 okside karşı iyi bir seçicilik göstermesine rağmen - 505 yükleme etkisi (aşındırılacak yüzeyin toplam yüzeye oranı) problemleri ile karşılaşılmıştır. Aşınma hızı silisyum pulun kenarlarında daha hızlı ortasında daha yavaş gerçekleşmekte, polisilisyum kenarlarda tamamen uzaklaştırıldığında oluşan hatların yan yüzeyleri işlemin tam yön bağımlı olmaması nedeniyle daha fazla reaktif parçacığa maruz kalarak hatlarda incelmeye yol açmaktadır. Bu durum elde edilen MOS yapıların geçit uzunluklarının farklı olmasına neden olmaktadır. 1.5u tümdevre sürecinde bu aşındırma yeterli olmadığından yönbağımlılığı daha etkin olan klor ve flor kimyasının birlikte işlediği süreçler polisilisyumun aşındırılması için optimize edilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla Cl 2 ve C 2 F 6 gazları seçilmiştir. Elekton çarpışması sonucu klor gazı klor atomlarına, C 2 F 6 ise CF 3 radikallerine ayrışmaktadır. Bu reaktif parçacıklar polisilisyum yüzeyinde iki türlü reaksiyon meydana getirirler; Si + xci^ SiCl x (1) CF 3 + Cl -> CF 3 CI (2) İyon bombardımana maruz kalan yüzeylerde ikinci reaksiyon ürünü tekrar CF 3 ve Cl reaktiflerine dönüşürken aşınmayı sağlayan birinci reaksiyon baskın olmakta, iyon bombardımanının olmadığı yan yüzeylerde ise CF 3 CI aşınmayı engelleyici bir rol oynamaktadır. Böylelikle aşındırma yönbağımlı gerçekleşir. Bu gazlarla yapılan ilk denemelerde tüm yüzeyde üniform aşınma hızını sağlayacak gaz karışım oranı tespit edilmiştir. Şekil 4'de verilen grafikte gaz karışım oranları ile aşınma hızı ilişkisi gösterilmektedir. %90 Cl 2 oranı ile tüm pul yüzeyinde üniform bir aşınma sağlanmış olup okside

göre büyük bir seçicilik (15:1) elde edilmiştir. SEM görüntülerinde yapılan incelemede hatların kısmen yönbağımlı aşındırıldığı gözlenmiştir. Bu nedenle basınç ve güç parametrelerinin değiştirilmesi ile gerekli yönbağımlı aşındırma çalışmaları sürdürülmektedir. n; ' -İT' '-' V. AanrraHa tümdevrelerin oksit ve alüminyum aşındırma işlemleri bu denemeler sonucu diğer süreç adımları ile uyumlu hale getirtilerek oturtulmuştur. Polisıliyum aşındırma denemeleri ise devam etmektedir. 3) Kaynakça İM Wolf S.. Tauber R.N. Silicon Processing For The VLSI Era. Vol 1 Bölüm 16, Lattice Press. 1986 121 Chapman B.. Glow Discharge Processes. Jhon VVİley andsons. 1980 13/ Lehman H.W.. Profile Control by Reactıve Sputter Etching, J. Vac. Scı. Technol. 15(2). Mar-Apr 1978. Sema İmrahorilyas 02 Yüzdesi Süreç Parametreleri TGD am Gaz Akış Hızı 45 sccm Guc 120 W Bas ne "00 mtorr Se'.ıi - P oıısııısyum Aşınma hızının Cl? Oranı le Deâısımı '981 yılında Boğaziçi Üniversitesi Muhenaısiık FaKuitesı Kimya Bölümünden Lisans derecesi :le mezun oidu. 1985'aen beri YİTAL'de fotorezıst ve aşındırma konularında araştırıcı olarak çalışmaktadır. Ali Ertuğrui 2.3) Alüminyumun Aşmdırılması Alüminyum aşındırma işlemi bortriklorür (BCU), klor (Cl 2 ) ve triflorometan (CHF 3 ) gazları kullanılarak gerçekleştirilmektedir. BCI; alüminyum üzerindeki doğal oksidi alırken Cl 2 hızlı bir aşındırma sağlar ve CHF 3 ise polimer oluşmasına yardımcı olarak yan duvarları korur. Aşındırma yapılan reaktör odasının düzenli olarak temizlenmesi aşıdırmayı etkileyen önemli faktörlerden biridir. 3) Sonuç TÜBİTAK YİTAL'de üretilen ODTÜ Fizik Bölümünden 1991 yılında mezun oldu. 1995 Yılında İTU Fizik Bölümünden Yüksek lisans derecesi aldı. Halen itü'de doktara çalışmalarını ve 1993 yılında girdiği YİTAL'de aşındırma ile geçit oksıtı konularında araştırıcı görevini sürdürmektedir. Esra Eralp İTU Elektrik Elektronik Fakültesinden 1989 yılında mezun oldu. 1990-1994 yılları arasında YİTAL'de fotolitografi ve aşındırma konularında çalıştı - 506-

5 BİT 15 MHz PARALEL ANALOG-SAYISAL ÇEVİRİCİ Yaman Özelçi, Arzu Minareci TÜBİTAK MAM YİTAL Gebze 41470 KOCAELİ ÖZET 15 MHz örnekleme frekansı, 5 bit çözünürlüğü olan bir paralel analogsayısal çevirici (ADC) tümdevresi, TÜBİTAK-MAM-YİTAL bünyesinde 3ym, çift poli-si, tek metal CMOS süreci ile üretilmiştir. Devrenin tasarımı CADENCE ve HSPICE benzetim programları aracılığıyla yapılmıştır. Devre =1/2 LSB doğruluğa sahip olup yaklaşık 75mW güç harcamaktadır. Kırmık alanı 3mm x 3mm'dir. 1) A/D ÇEVİRİCİNİN GENEL YAPISI Sayısal görüntü işareti işleme uygulamalarında, örnekleme frekansı 20 MHz'den büyük, çözünürlüğü 8 bit olan A/D çeviricilere gerek duyulmaktadır. Bu özelliklere sahip bir çevirici gerçeklenmesinin ilk adımı olarak; 5 bit, 15MHz paralel A/D çevirici tümdevresi tasarlanmış ve TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Yarıiletken Teknolojisi Araştırma Laboratuvarı'nda (YİTAL) 3jjm çift poli-si, tek metal, n-kuyu CMOS süreci ile üretilmiştir. Kırmık alanı 3mm x 3mm 'dir ve 16 bacaklı bir kılıfa yerleştirilmiştir. Şekil 1'de A/D çeviricinin genel yapısı gösterilmiştir. Devrede 2 5 =32 karşılaştırıcı, bu karşılaştırıcılarm referans gerilimlerinin elde edilmesini sağlayan 32 dirençten oluşmuş direnç dizisi. 32'ye 5 kodlayıcı görevini üstlenen ROM, 5 adet D-tipi tutucu ve devrenin senkronizasyonunu sağlayan saat işareti üreteci bulunmaktadır. Direnç dizisi, tabaka direnci 15Q / ~ olan n-tipi katkılı poli-silisyumdan yapılmıştır. Devreye uygulanan V REF1 - V REF2 gerilim farkı bu direnç dizisi yardımı ile 32 eşit parçaya bölünerek, V REF2 'den V REF1 'e kadar doğrusal olarak artan 32 referans gerilim değeri elde edilmektedir. Bu gerilimler 32 adet karşılaştırıcının referans gerilimlerini oluşturmaktadır. Karşılaştırıcılarm diğer uçlarına saat işareti ile örneklenen analog giriş işareti V G uygulanmaktadır. Bu durumda, referans gerilimi giriş işaretinden küçük olan karşılaştırıcılarm çıkışları lojik 1 seviyesine, büyük olanlarınki ise lojik 0 seviyesine çekilmektedir. Birbirini izleyen iki karşılaştırıcı çıkışının sürdüğü lojik kapılar (dışlayıcı-veya kapıları) aracılığıyla, giriş işaretinin, hangi iki karşılaştırıcının referans gerilimleri DİRENÇ DİZİSİ 32 KARŞILAŞTIRICI 32'YE 5 KODLAYIC! SAA" 'SARETı ÜRETECİ O* 03 C2 21-0 TUTUCULAR VE CİK1S SÜRÜCÜLERİ Şekil 1) ADC tümdevresinın genel yapısı - 507-

arasında bir değerde olduğu belirlenir. Karşılaştırıcıların çıkışlarında böylece oluşan bilgi, daha sonra ROM yardımı ile 5 bitlik ikili koda dönüştürülmekte ve D-tipi tutuculara yüklenerek çıkış sürücülerine verilmektedir. Özetle, paralel A/D çeviriciye uygulanan giriş gerilimi, aynı anda, 32 karşılaştırıcı tarafından 32 referans gerilimi ile karşılaştırılmakta, ve giriş gerilimine en yakın referans gerilimi belirlenerek çıkışa uygun ikili kod verilmektedir. Saat işareti üreteci, tümdevreye uygulanan saat işaretinden, karşılaştırıcılarda kullanılacak, birbirinin evriği iki işaret üretmektedir. Bu işaretlerin gördükleri farklı yük kapasiteleri nedeniyle oluşan gecikme süreleri arasındaki farklılık karşılaştırıcının doğruluğunu etkilemekte olduğundan saat üretecinin tasarımı ayrıca önem taşımaktadır. ADC,'taşma' çıkışı ve 'izin' girişi uçlarına da sahiptir. Taşma' çıkışı, V G giriş geriliminin V REF1 geriliminden büyük olduğu durumda lojik 1 seviyesine yükselmektedir. 'İzin' girişi ise 5 bitlik Q0-Q4 çıkışlarının yüksek empedans gösterip göstermemesine karar vermektedir. Bu uçlar yardımı ile iki 5 bitlik A/D çeviricinin referans dirençleri seri bağlanarak 6 bitlik çözünürlük elde edilebilir. Performansı çalışma anında arttırmaya yönelik bir başka uygulama ise, iki A/D çevirici tümdevresini saat işaretinin farklı periyotlarında paralel olarak çalıştırarak örnekleme frekansını iki katına çıkartmaktır. bağlı iki kıyıcı türü karşılaştıncı ile bunları izleyen bir flip-flop katından oluşmuştur. 2.1) Kıyıcı Türü Karşılaştırıcı Kıyıcı türü karşılaştırdılar basitlikleri ve hızları dolayısıyla CMOS paralel A/D çeviricilerde yaygın olarak kullanılmışlardır İM, I2IJ2I. Şekil 2' de görüldüğü gibi, devre, bir evirici, üç anahtar (S :, S 2, S 3 ) ve bir seviye öteleme kapasitesinden (C c ) oluşmaktadır. C 1 ve C 2, sırasıyla N-, ve N 2 düğümlerindeki parazitik kapasiteleri göstermektedir. Karşılaştırılmak istenen V REF ve V G gerilimleri, S! ve S 3 anahtarları yardımıyla devreye uygulanmaktadır. Karşılaştırıcının iki çalışma aralığı vardır: 1) Sıfırlama aralığında, SI ve S 2 anahtarları iletimde, S 3 anahtarı kesimdedir. Bu durumda eviricinin çıkışı girişine S 2 anahtarı üzerinden kısa devre olduğundan, evirici, çıkışının girişine eşit olduğu bir gerilim değerinde kutuplanır. Bu gerilim değeri evirici eşiği olarak adlandırılır. Eviriciyi oluşturan tranzistörlerin boyutları uygun olarak seçilerek, eşik geriliminin besleme geriliminin yarısı (V DD /2) olması sağlanır. V REF referans gerilimi S-, anahtarı üzerinden N., düğümüne uygulandığından, sıfırlama aralığının VDD O 2) KARŞILAŞTIRICI KATI Bir A/D çeviricinin hızı ve çözünürlüğü karşılaştıncıları tarafından belirlenir. Üretilen tümdevrede kullanılan karşılaştırıcı yapısı, ard arda 0 c, " C, Şekil 2) Kıyıcı türü karşılaştırıcı yapısı - 508-

sonunda N, düğümü V REF, eviricinin giriş ve çıkış düğümleri ise V DD /2 değerinde kutuplanır. Böylece C c seviye öteleme kapasitesinin üzerinde (V REF -V DD /2 ) gerilim değeri oluşur. 2) Örnekleme aralığında, S-, ve S 2 anahtarları kesimde, S 3 anahtarı iletimdedir. V G giriş gerilimi S 3 anahtarı üzerinden N 1 düğümüne uygulanır. Seviye öteleme kapasitesi C c, V G geriliminden, sıfırlama aralığı sırasında üzerinde oluşan (V REF -V DD /2) gerilimini çıkarır ve aradaki farkı N 2 düğümüne aktarır. Bu fark eviricinin açık çevrim kazancı tarafından kuvvetlendirilerek çıkışa verilir. Böylece evirici çıkışında, V G >V REF için lojik 0, V G <V REF için ise lojik 1 seviyesi oluşur. A/D çeviricinin 15MHz saat frekansı ve 2.5V referans gerilimi (V REF1 - V REF2 = 2.5V) uygulanarak çalıştırıldığı durumda karşılaştırıcıdan beklenen özellikler aşağıda özetlenmiştir: 1) Karşılaştırıcı örnekleme aralığında çalışırken, 1/2 LSB=40mV luk gerilim farklarını 30ns içersinde lojik seviyelere kuvvetlendirebilmelidir. Tek bir kıyıcı türü karşılaştırıcı katı istenen kuvvetlendirmeyi sağlamadığı için iki karşılaştırıcı katı ard arda bağlanarak kazancı arttırma yoluna gidilmiştir. 2) Karşılaştırıcı, sıfırlama aralığında çalışırken, düğüm noktalarını amaçlanan denge gerilim değerlerine 30ns içerisinde getirebilmelidir. 3) CMOS anahtarları oluşturan NMOS ve PMOS tranzistörlerin hızla kesime gitmeleri sırasında, kanallarındaki yüklerin savak ve kaynak noktalarındaki parazitik kapasitelere akarak bu düğümlerde gerilim değişimlerine yol açmaları nedeniyle oluşan yük enjeksiyonu hataları, karşılaştırıcının doğru çalışmasını engellemeyecek seviyede olmalıdır. NMOS ve PMOS tranzistörlerden gelen zıt işaretli yük enjeksiyonu hatalarının birbirini yok ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 6. - 509- edebilmesi amacıyla hem tranzistörlerin boyutları eşit seçilmiş hem de bunların geçitlerine gelen saat işaretlerinin yükselme ve düşme sürelerinin aynı yapılmasına çalışılmıştır. Karşılaştırıcıdaki C c seviye öteleme kapasitesi çift poli-siiisyum teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırma sırasında kapasite üzerinde oluşan (V G -V REF ) gerilim farkının N 2 düğümüne az kayıpla aktarılabilmesi için parazitik kapasitelerin küçük yapılmasına çalışılmıştır. 2.2) Tutucu Yapısı Kıyıcı türü karşılaştırıcının çıkışında oluşan kuvvetlendirilmiş (V G - V REF ) fark işareti, Şekil 3'de gösterilen tutucu yapısı tarafından lojik seviyelere kuvvetlendirilerek saklanmakta ve ROM katına gönderilmektedir. Devrede saat işareti 0 lojik 0 seviyesinde iken TNS - T N6 kesimde, ön yükleme tranzistörleri T P3 ve T P4 ise iletimdedir. Böylece T P1 ve T P2 tranzistörlerinin oluşturduğu p-kanal flip-flop düğümlerinin gerilimleri besleme gerilimi seviyesine kadar yükselirken T N1 ve T N2 tranzistörlerinin oluşturduğu n- kanal flip-flop düğümlerinin gerilimleri toprak seviyesine kadar boşalır. Saat Hl VDD VOD VDD VDD TP3 I JP1 X TP2 TN5 TN6 IH)] TN4 TN1 \ / TN2 TN3 h Şekil 3) Karşılaştırıcıda kullanılan tutucu yapısı ULUSAL KONGRESİ

işareti 0 lojik 1 seviyesine yükseldiğinde T N5 ve T N5 iletime geçer ve p- kanallı flip-flop düğümlerinden n-kanallı flip-floplara yükleme akımı akmaya başlar. Bu akımın bir bölümü de geçitleri (\A ve V 2 ) kıyıcı türü karşılaştırıcı tarafından kontrol edilen T N3 ve T N4 boşaltma tranzistörleri üzerinden boşalır. Bu boşaltma tranzistörleri arasındaki. (V r V 2 ) gerilim farkının yol açtığı akım dengesizliği flipflop'un uygun konumu almasını sağlar. Bir başka deyişle T N3 ' ün savak akımı T Nd ünkınden büyükse flip-flop çıkışı Q lojik û" a. tersi durumda ise lojik Ve çekilir. /4/V5/. 3) SONUÇ YİTAL'de üretilen A/D çeviricinin özellikleri Tablo 1de özetlenmiştir. Devrenin kırmık fotoğrafı Şekil 4'de görülmektedir. Şekil 5de 15MHz saat frekansı kullanılarak sayısala dönüştürülen düşük frekanslı bir rampa işaretinin D/A çevirici kullanılarak tekrar oluşturulması gösterilmiştir. Şekil 6 ve Şekil 7de tekrar oluşturulmuş 1 KHz ve 1MHz frekanslı sinüs işaretleri görülmektedir. Bu A/D çeviricinin üretilmesinden kazanılan deneyimle 30 MHz çevrim hızına sahip. 8 bit çözünürlükte bir çevirici üretilmesi hedeflenmektedir. Şekil 5) YİTAL'de üretilen A/D çevirici tümdevresi. Tablo 1 Besieme Gerilimi Güc Harcaması Max. Saat Frekansı Çözünürlük Doğruluk Kırmık Bovutu Kılıf Tranzıstör Direne Kaoasite 5V 75mW M5MHZ) 15 MHz 5 bit r Vz LSB 3mm x 3 mm 16 Bacak DİP 2200 32 64 Şekil 6) D/A kullanılarak tekrar oluşturulmuş rampa işareti. - 510 -

KAYNAKÇA i Şekil 6) D/A kullanılarak tekrar oluşturulmuş 1 KHz'lik sinüs işareti. [1] A.G.F. DINGWALL,"Monolithic Expandable 6 Bit 20 MHz CMOS /SOS A/D Converter," J.Solid-State Circuıts. vol. SC-14. pp. 926-932. Dec. 1979 [2] A.G.F. DINGVVALL.'An 8-MHz CMOS Subranging 8-bıt A/D Converter," J.Solid-State Circuits, vol. SC-20, pp. 1138-1143, Dec. 1985. [3] T. KUMAMOTO. "An 8-bit High Speed CMOS A/D Converter." J. Solid- State Circuits, vol. SC-21, pp. 976 981, Dec. 1986 [4] A. YUKAVVA, "A CMOS 8-bit High- Speed A/D Converter IC," J. Solid- State Circuits. vol. SC-20. pp. 775-779, June 1985. [5] J-T. WU. "A 100MHz Pipelined CMOS Comparator," J.Solid-State Circuits, vol. 23, pp. 1379-1385, Dec. 1985. Şekil 8) D/A kullanılarak tekrar oluşturulmuş IMHz'lik sinüs işareti. Yaman Özelçi Arzu Minareci 1988 yılında İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesinden mezun oldu. 1991 [ de aynı fakültede yüksek lisans eğitimini tamamladı. 1990'dan beri TÜBİTAK MAM-YİTAL'de çalışmaktadır. 1993 yılında İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesinden mezun oldu. Aynı tarihten beri TÜBİTAK-MAM-YİTAL 'de çalışmaktadır. - 511 -

TEK VE BİRLEŞTİRİLMİŞ OPTİK FİBERİN HAT SAÇILMA ÖLÇÜMÜ M.Sadettin ÖZYAZICI Gaziantep Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü 27310 Gaziantep ÖZET Uzunlukları 1-2 km olan 12 tek mod optik fiberin ve 15.15 km birleştirilmiş hattın saçılma ölçümleri tanımlanmıştır. Tüm fiberlerin 1.275 um da -6 ps/nm/km den 1.325 um da +2 ps/nm/km içerisinde olan saçılma şartını karşıladıkları bulunmuştur. Tek fiber ölçümlerinden hesaplanan hat saçılmasının ölçülen hat saçılması ile uyuştuğu görülmüştür. 2. DENEYSEL Şekil 1 de deneysel düzenek gösterilmiştir. J>tUtMM«uJ«lUMaU t 1. GİRİŞ Optik fiber komünikasyon sistemlerindeki en önemli problemlerinden biri iki optik fiber arasında maksimum ışık enerjisi transferini sağlamak için bu iki optik fiberin düzgün olarak birbirine bağlanmasıdır. Fabrikada veya sahada iki optik fiber arasında oluşturulan devamlı eklem fiber birleştirilmesi olarak bilinmektedir İM. Fiber birleştirilmesi uzunlukları kısa olan optik fiberlerin birleştirilerek ardışık bağlantı için hiçbir kısıtlamanın olmadığı uzun mesafe optik fiber komünikasyon sistemlerinin tesis edilmesinde sıkça kullanılmaktadır. Uzun mesafe optik fiber komünikasyon sistemlerinin tasarımında önemli olan sistem parametresi istenilen bit akış hızını taşıyacak kapasitede toplam bant genişliğini sağlayacak olan optik fiberlerin seçimidir. Hattın bant genişliğini tahmin etmek için farklı profilleri, mod karışımının farklı derecelerini ve eklemlerdeki uyuşmazlığı dikkate alan bir teori önerilmiştir 121. Bu araştırmada uzunlukları 1-2 km olan 12 adet tek mod fiberin ve bu 12 adet tek fiberlerin birleştirilmesi ile elde edilen 15.5 km uzunluğundaki hattın saçılma ölçümleri herhangi bir optik fiber ders kitabinda bulunabilecek saçılma teorisine girmeden tanımlanmıştır. - 512 T» ckaıı.«cokim V J DS- b«aı* tpliııaı NO- MMIIİ 4«MI< r hl Şekil 1. Fiber Raman lazerin şeması. Fiber Raman lazer 1.06 um ile 1.6 um dalgaboylan arasında picosaniye süreli darbeleri üretmektedir. Bu darbeler saçılması ölçülecek olan optik fibere enjekte edilerek optik fiber çıkışındaki darbeler 500 psec tepkimeli GePIN photo diyod kullanılarak Sampling Osiloskop da gözlenmiştir. Optik fiberin saçılması ışık darbelerinin gecikme zamanlarının dalgaboyu ile olan değişiminden tespit edilmektedir. Optik fiber ana maddesi olan silica nın kırılma indisinin dalgaboyuna bağımlılığı çok iyi bilinmektedir. Bu bağımlılık kullanılarak gecikme zamanının dalgaboyuna bağımlılığı bulunabilir. Gecikme zamanının dalgaboyuna bağımlılığı ifadesi ile verilmektedir /3,4/. Bu denklem deneysel verilerin etkin değer (r.m.s.) uyarlamasında kullanılarak denklemdeki a

,b,c,d, ve e katsayıları tespit edilir. Daha sonra denklemin dalgaboyuyla türevi alınarak saçılma hesaplanır. Fiber Raman lazer tek renkli pompadan geniş bantlı çıkış üretmek için Raman saçılmasını kullanır. Pompa aynı anda 760 Hz de Q- anahtarlanan ve 100 Mhz de akustik-optik olarak mod kilitlenen Quantronix Nd:YAG lazerdir. Q-anahtarlaması darbe süresi 250 nsec ve tepe gücü 1 kw olan darbeler üretir. Aynı anda mod kilitlemesi darbe genişliği <200 psec ve tepe gücü >5 kw olan darbeleri Q-anahtarlanmış zarf içinde üretir (Şekil 2). anahtarlama sürücüsü ile 50 Mhz modkilitleme sürücüsü birbirine senkronize edilir. Aynca, 760 Hz lik sinyal osiloskopu tetikleme için kullanılır. Sayısal gecikme jenerötörü osiloskop tetiklemesini geciktirerek mod-kilitli darbelerin Q~anahtarlama bölgesinin tepesiyle çakışmasını sağlar. Gecikme jenerötörü zamanlama seğirmesi ( >lnsec) ilave ettiğinden jenerötör çıkışı ve 50 MHz lik sinyal AND kapısına beslenmiştir. Bu düzenleme ile osiloskop tetikleme sinyali 50 MHz sinyalin kenarından alınmakta ve optik darbeler ile tetikleme arasındaki zamanlama seğirmesi ±25 psec olmaktadır. Osiloskop çıkışı aynca X-Y çizicisine bağlanmıştır. Şekil 2. Mod kilitlenmiş ve Q-anahtarlanmış darbelerin osiloskop görüntüleri. Yaklaşık olarak 1 kw tepe gücü tek mod fibere X20 mikroskop merceği ile akuple edilerek tek geçiş tetikli Raman saçılması aracılığı ile çok mertebeli Stokes bileşenleri üretilir. Nötr yoğunluk filitreleri lazer gücünü fiber hasar gücünün altında tutar. Kullanılan fiberin uzunluğu 500 m, göbek çapı 8 um, kesim dalgaboyu 0.99 um, 1.06 im daki kayıbı 0.81 db/km ve 1.3 um daki kaybı ise 041 db/km dir. Raman fiberi çıkışındaki dalgaboyu çizgi genişliği 2 nm olan monochromator ile seçilmektedir. Darbeler daha sonra test fiberine enjekte edilerek GePIN photo diyod ile sezimlenir. Photo diyod çıkışı güçlendirildikten sonra sampling osiloskopda gözlenirler. Frekans ölçekleyicisi kullanılarak 760 Hz Q- Monochromator den gelen ışık darbeleri 2 m uzunluğundaki tek mod optik fibere akuple edilir. Zaman gecikmesinin dalgaboyuyla değişimi Q-anahtar zarfının merkezinden bir darbe seçerek ve bu darbenin pozisyonunu monochromator ile seçilen bir seri dalgaboyunda zaman ekseninde kayıt ederek ölçülür. Bu ölçüm test fiberinden zaman gecikmesini öçmek için referans teşkil eder. Bu işlem 2 m fiberi test fiberi ile değiştirerek tekrarlanır. Test fiberinin zaman gecikmesi test fiberi sonuçlanndan referans sonuçlannı çıkartarak bulunur. Ölçümler her bir tek fiber ve birleştirilmiş hat için 1.12 um ile 1.5 um dalgaboylan arasında yapılmıştır. Anritsu ILM cihazı ile ölçülen hat kayıbı 15.3 db dir. Mandrel wrap ile ilave edilen ilave 3 db kayıp ile toplam hat kayıbı 18.3 db dir. 3. SONUÇLAR - 513 - Zaman gecikme sonuçlannın en iyi eğri uyarlaması ve hesaplan saçılma MMJ 347 fiberi için Şekil 3 de gösterilmiştir. Çeşitli fiberlerin sıfir saçılma dalgaboyu ve 1.275 um ve 1.325 um dalgaboylanndaki saçılmalan Tabo 1 de verilmiştir. Sıfir dalgaboyu etrafındaki saçılma ölçümünün doğruluğu belli darbe genişliğinden dolayı darbe pozisyonundaki belirsizlik ve mod kilitlenmiş ve Q- anahtarlamış lazer deki kararsızlıkla sınırlıdır. Bu doğruluk 1 km fiber için ±1 ps/nm/km, tahmin edilen hat için ±0.7

ps/nm/km ve birleştirilmiş hat için ise ±0.5 ps/nm/km dir. Sıfır dalgaboyunda bunlara karşılık gelen doğruluk ise ±10nm, ±1 nm ve ±5 nm dir. - ' t um da -6 ps/nm/km ile 1.325 um da +2 ps/nm/km arasında olmalıdır. Ölçülen tüm fiberlerin saçılması -3.6 ile +2 ps/nm/km sınırları arasında kalmaktadır. 15.5 km uzunluğundaki hattın tahmin edilen sıfır saçılma dalgaboyu 1.306±0.007 um olup saçılması -2.7±0.7 ile 1.4±0.7 ps/nm/km arasında değişmektedir. Aynı hattın ölçülen sıfir saçılma dalgaboyu 1.317±0.005 um olup saçılması 3.6±0.5 ile 0.6±0.5 ps/nm/km arasında değişmektedir. Sonuç olarak tüm tek fiberlerin ve birleştirilmiş hattın saçılması belirtilen saçılma ümitlen içerisinde kalmaktadır. Ayrıca, tahmin edilen ve ölçülen sonuçlar deneysel doğruluk limitleri içensinde birbirleri ile uyuşmaktadırlar. KAYNAKLAR İM J.F.Dalgleish, "Splices, connectors, and povver couplers for field and oflfıce use", Proc. IEEE, vol. 10, pp. 1226-1232, 1980. Şekil 3. Zaman gecikmesi ve hesaplanan saçılmanın dalgaboyuyla değişimi. ili M.Eve, "Multipath time dispersion of an optical network", Opt. Quantum Electron., Vol. 10, pp.41-51, 1978. 13/ D.N.Payne and A.H.Hartog," Determination of the vvavelength of zero dispersion in optical fıbers by pulse-delay measurements", Electron. Lett, vol. 13, pp.627-628, 1977. l-'ıücr Nutr.ber MM) 3-47 MMA 22S j : n II 1% J 346 J 341 MMH 178 BOJ: MMH 162 MMA 384 J3:o MMJ 355/1 Prt\lıc;ed routc Mcasurcd rou:e Dıs;:crsıun 1.275 um -3 6i 1-23 -1.9-0.9-2 4 _^ " -3.5-3.6-3 3-15 -3.6-1.6 :.7iO7-3.6*0 5 pyıun/l;m al i,"25 (im l.u 1 1.1 1.7 1 0 1 6 1.0 2.0 07 11 1.7 08 1.0 1 4±07 0.6±0 5 içi o dıi[)ctaıon vavclcn^ıh. ilıı 3!2t 0 01 303 3..239 303 303 306.316. j 1 _ 2%.315.304.306*0.007 3I7±0 005.cnytlı. tviıı C5 S2 05 05 05 98 05.0 05 05.05 05 5.15 5 15 Tablo 1. Saçılma ve sıfır saçılma dalgaboyu. Belirtime göre bu fiberlerin saçılması 1.275 141 A.Sugımura. K.Daikoku, N.Imoto and T.Miya, "Wavelength dispersion characteristics of single mode fıbers in low loss region", IEEE J. Quantum Electron., vol. 16, pp.215-220, 1980. olmuştur. 1983-514 - 1958 yılında Gaziantep de doğmuştur. 1980 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Gaziantep Kampusu Elektrik-Elektroni k Mühendisliği Bölümünden mezun yılında yüksek lisans

çalışmalarını tamamlayarak M.Sc. diploması almıştır. 1984 yılında General Electric Company Hirst Research Center (İngiltere) de araştırmacı olarak çalışmaya başlamış ve Imperial College de Ph.D çalışmalarını sürdürmüştür. 1988 yılında Ph.D diploması almış ve aynı tarihte Gaziantep Üniversitesin de Y.Doç. unvanı ile göreve başlamıştır. 1990 yılında Doçent unvanını almıştır. Yan iletken lazerlerden çok kısa süreli darbe üretimi ve optik fiberlerde doğrusal olmayan darbe propagasyonu konulannda çalışmalarını sürdürmektedir. - 515 -

LAZER DİYOTLARDAN ÜRETİLEN DARBELERE KAZANÇ ANAHTARLAMA FREKANSININ ETKİLERİ Muhittin SAYIN ve M. Sadettin ÖZYAZICI Gaziantep Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü 27310 GAZİANTEP ÖZET Bu çalışmada, yan iletken lazerlerden kazanç anahtarlama yöntemi ile çok kısa süreli darbe üretimi ele alınmıştır. Kazanç anahtarlama frekansının darbe üretimine etkisi incelenmiş ve doğru kazanç anahtarlama yapılabilecek frekans aralığı çok-modlu değişim denklemleri kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca, DC uyartımın kazanç anahtarlamanın alt ve üst sınır frekanslarına etkisi belirlenmiştir. 1. GİRİŞ Yan iletken lazerlerden çok kısa süreli optik darbe üretim yöntemleri içinde en basit olanı kazanç anahtarlamadır. Diğer yöntemlerden aktif ve pasif mod kilitleme sistemlerinde harici optik parçalar ile dış kovuğun çok iyi ayarlanması gerekmektedir. Çok parçalı ve büyük hacimli olan bu sistemlerin fiber optik haberleşme sistemlerinde kullanımı belirtilen dezavantaj lanndan dolayı büyük ölçüde kısıtlanmıştır. Kazanç anahtarlama yönteminde ise, lazer diyodun giriş elektriksel sinyallere tepkimesinin doğal sonucu olan gevşeme salınımlanndan faydalanılır. Buna göre, lazer diyoda bir DC biasla birlikte RF akımı uygulandığında, giriş frekansına denk gelen süreleri aynen takip eden aralıklarla optik çıkış darbeleri elde ediliyorsa kazanç anahtarlama doğru yapılıyor demektir. Giriş akımı yukanda bahsedildiği gibi sinüs veya sayısal sistemlerde olduğu gibi elektnksel darbe dizileri de olabilir. Kazanç anahtarlama yöntemi 801i yıllann başından beri yaygın olarak incelenmektedir /1-5/. Yapılan deneysel çalışmalann sonuçlanndan yola çıkılarak geliştirilen değişim denklemleri, lazer diyotlardan kazanç anahtarlama yöntemi ile çok kısa süreli optik darbe üretimini çok iyi modelleyebilmektedir. 2. MATEMATİKSEL MODEL Bu çalışmada, yan iletken lazerlerden kazanç anahtarlama yöntemi ile çok kısa süreli darbe üretimi çok-modlu değişim denklemleri kullanılarak modellenmiştir. Modelde, fiber optik haberleşme sistemlerinde (1.3 um ve 1.55 um) yaygın olarak kullanılan InGaAsP lazer diyotlann önemli özellikleri olan kazanç sıkıştırması (veya kazanç doyması), Auger birleşimi ve ışımasız birleşim kapsanmaktadır. Çok-modluluğun gereği olarak kazanç ve ışımalı birleşim spektrumlan Lorentzian hatşekli fonksiyonu halinde modele dahil edilmiştir. Bu özellikleri içeren çok-modlu değişim denklemlen aşağıdaki gibi alınmıştır: dt Bu eşitliklerde t zaman (s), N elektron yoğunluğu (cm' 3 ), S, i. modun foton yoğunluğu (cm" 3 ), G t L modun kazancı (s' 1 ), M mod numarası (2A/+1 mod mevcuttur), q elektron yükü (As), V aktif bölge hacmi (cm 3 ), T W ışımasız ömür (s), B ışımalı birleşim katsayısı (cmv 1 ), C Auger birleşimi katsayısı (cmv), F yoğunlaşma faktörü, T P foton - 516 -