FBE- Fizik Mühendisliği Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Yazar "Aktürk, Selçuk" ile FBE- Fizik Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeFemtosaniye Lazer Ablasyonu İle İnce Filmler Üzerinde nano-yapılandırma Ve Karakterizasyon(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-01-12) Şahin, Ramazan ; Aktürk, Selçuk ; 10060844 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu tez çalışması kapsamında farklı lazer dalgaboyları ve taban açılı aksikonlar kullanılarak metal ince filmler üzerinde fs-lazer Bessel hüzmeleri ile nanometre mertebesinde karmaşık yapılar üretilmiştir. Metal ince filmler üzerinde yapılan optik karakterizasyon (geçirgenlik, yansıma vs. spektrumu ölçümü) yapılarak periyodik yapıların yüzey plazmon modlarını desteklediği gösterilmiştir. Yapılan teorik hesaplamalar, simülasyonlar ve deneyler birbirini doğrulamaktadır. Ayrıca, üretilen yapıların plazmonik tabanlı sensör olarak kullanılabilmesi için gerekli testler yapılmıştır. Grafen tabanlı elektronik uygulamaları genellikle Grafenin yapılandırılmasını gerekmektedir. Grafen optik dalgaboylarında yüksek geçirgenliğe sahip olduğundan lazer ablasyonu esnasında alttaş zarar görebilmektedir. Yapılan optimizasyon deneyleri ile Grafen nano-yapılandırılırken alttaşın neredeyse hiç zarar görmediği SEM, Raman ve sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Geliştirilen sayısal yöntemlerle fabrikasyon kalitesi hesaplanarak lazer atım enerjisi ile ilişkilendirilmiştir. Yapılan çalışmalarda % 75 kalite ile grafen üzerinde nm mertebesinde yapıların üretilebileceği gösterilmiştir.
-
ÖgeFemtosaniye Lazerlerin Metallerle Etkileşimlerinde Dalgakılavuzu Davranışlarının İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-02-22) Türkoğlu, Abdullah Kamuran ; Aktürk, Selçuk ; 451369 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringFemtosaniye lazerlerin darbe süreleri, metallerin ısıl difüzyon sürelerinden daha kısa olduğundan, dağlama işleminde ısınma ve kayıplar azaltılabilmekte, düşük boyutlarda yüksek kaliteli ve tekrarlanabilir mikroişleme sağlanabilmektedir. Dağlamada lazer huzmelerinin metaller içerisindeki ilerleyişinin belirlenebilmesi için etkin ışık-madde etkileşim modellerine ihtiyaç vardır. Bu çalışmada metallerin dağlanması dinamiği, şekillendirilmiş femtosaniye lazer huzmelerinin dalga kılavuzu içerisindeki davranışları hesaba katılarak, kuramsal ve deneysel olarak araştırılmıştır. Lazerle dağlama işlemi, optik dalga kılavuzu gibi etkiyen kovuklarda her lazer darbesinin derinlik oluşumuna katkısının olduğu bir pertürbasyon yaklaşımı ile modellenmiştir. Kuramsal çalışmalarda, gauss ve bessel tipi lazer huzmelerinin silindirik dalgakılavuzu içerisindeki karakteristik mod profili, eşleme ve zayıflama özellikleri belirlenerek, ilerleyişi sayısal olarak hesaplanmıştır. Farklı enerji ve odaklama seçenekleriyle oluşturulacak huzmelerin etkileri teorik olarak incelenmiştir. Geliştirilen model kullanılarak, olası silindirik kovukların üç boyutlu profilleri belirlenmiştir. Kuramsal modelin uygulanabilirliği, merceklerle şekillendirilen darbeli femtosaniye lazer huzmelerinin bakır ve aluminyumda yapılan deneysel dağlama ölçüm sonuçları ile karşılaştırılarak araştırılmıştır. Bunun için lazerin darbe sayısı, enerjisi ve huzme boyutları değiştirilerek, delinen kovuk profili ölçümleri alınmıştır. Deney ölçüm sonuçlarının hesaplamalarla benzerliği, teorik dalgakılavuzu modelimizi doğrulamaktadır. Farklı rejimlerdeki sonuçların karşılaştırılmasından, dalgakılavuzu modelinin dağlama eşiğine yakın enerjilerde etkin olarak kullanılabileceği görülmüştür. Soğurma nedeniyle oluşan zayıflama hesaplarına, saçılma kayıplarının da eklenmesi deneysel verilerle uyumu sağlamıştır. Femtosaniye lazerle dağlama işlemiyle metallerde oluşturulan kovukların, geriden gelen lazer darbeleri için etkin bir dalgakılavuzu oluşturduğu gösterilmiştir. Geliştirilen dalgakılavuzu etkilerine dayalı modelleme, dağlama işleminin detaylı anlaşılmasının ötesinde, işlem sonucu beklenen çıktıların tahmininde de kolay bir yol önermektedir.
-
ÖgeGauss, Bessel Ve Aıry Hüzmeleri İle Femtosaniye Lazer – Malzeme Etkileşimlerinin İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 01.03.2011) Yalızay, Berna ; Aktürk, Selçuk ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu çalışmada femtosaniye lazer hüzmelerinin şekillendirilmesi ve bu şekillendirilmiş hüzmelerin malzemeler ile olan etkileşimleri incelenmiştir. Günümüzde birçok lazer TEM00 olarak bilinen temel Hermite – Gauss ya da Laguerra – Gauss modunda hüzmeler üretmektedir. Bu çalışmada Gauss hüzmesinin bir aksikondan geçirilerek Bessel hüzmesine çevrilebileceği ve bu hüzemelerin kırınımsız olarak ilerlediği gözlenmiştir. Bessel hüzmeleri Gauss hüzmelerine kıyasla daha uzun mesafe odaklı kalabilmektedir. Bu malzemenin hareket ettirilmesine gerek kalmadan tek seferde çok daha kusursuz işlemenin yapılabileceği anlamına gelir. Bu çalışma kapsamında Bessel hüzmeleri kullanılarak metaller üzerinde nanometre boyutunda yapıların oluşturulabileceği görülmüştür. Bu gelişmenin özellikle plazmonik üretimini kolaylaştıracağını öngörmek mümkündür. Bunun yanı sıra Airy hüzmelerinin de kırınımsız olarak ilerlediği gözlenmiştir. Airy hüzmesi, bu özelliğinin yanı sıra ivmelenme özelliğine de sahiptir. Gauss hüzmeleri uygulanan kübik fazın ardından Optiksel Fourier dönüşüm uygulanarak Airy – Gauss hüzmelerine çevrilebilir. Ancak Airy hüzmelerinin oluşturulmasında kullanılan mevcut yöntemler pahalı faz dönüştürücülerine ve özel doğrusal olmayan optik elemanlara ihtiyaç duymaktadır. Bu tez çalışması kapsamında bir pozitif ve bir negatif silindirik mercek kullanılarak ivmelenen Airy hüzmeleri üreten optik eleman tasarımı gerçekleştirilmiş ve yapılan deneylerde bahsi geçen optik elemanla oluşturulan Airy hüzmelerinin beklendiği gibi neredeyse kırınımsız ve ivmelenerek hareket ettiği gözlenmiştir. Tasarımı yapılan bu optik eleman sayesinde Airy hüzmeleri alanında yapılacak çalışmaların artacağını ve hızlanacağını öngörmek mümkündür.
-
ÖgeKısmi Eşevreli Hüzme Şekillendirilmesinin Teorik, Numerik Ve Deneysel İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-02-05) Altıngöz, Ceren ; Aktürk, Selçuk ; 10098634 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringIşık nedir? Bu basit görünümlü bilmecenin cevabı kuantum alan teorisindeki birçok yeni gelişmelere rağmen hala bilinmeyenler içermektedir. Işık parçacık kökenli görülmesine rağmen dalgalar gibi yayınım gösterir. Böylece ışığın doğası üzerine kurulan teori, zamanla parçaçık ve dalga ikilemini birleştiren, “parçaçık-dalga çifti” ne dönüşmüştür. Bu tezde özellikle ışığın yayınım karakteristiği araştırıldığı için, dalga yapısı üzerine odaklanılmıştır. Giriş bölümünde ışığın dalga yapısı ve bunun doğurduğu sonuçlar detaylı olarak işlenmiştir. Buradaki amaç takip eden bölümlerde anlatılan numerik ve deneysel bulguları yorumlamada temel oluşturacak bilgilerin toparlanması ve teorik bir altyapının oluşturulmasıdır. Bu anlamda ilk alt başlık doğadaki dalgalar ve bunların fiziğinin genel olarak incelenmesiyle başlar. Bu bölüm temel dalga yapısının kurulduğu ve bunun ışığın ilerlemesine benzeyen veya farklılıklar gösteren yönlerinin öne çıkarıldığı temel bilgiler içermektedir. İlerleyen kısımlarda ışığın dalga modelini anlamakta temel iki olgu olan girişim ve kırınım anlatılmaktadır. Girişim ve kırınım olaylarının fiziği, bu olaylar arasındaki benzerlik ve farklılıklar belirtilerek; ışığın tüm bu fiziksel davranışlarının koherans teorisi ile bağlantıları kurulur. Girişim ve kırınımın anlatıldığı bu bölümlerin hemen ardından koherans teorisine geçilmiştir. Koherans teorisi ile ilgili temel bilgileri takiben, ışığın zamansal ve uzaysal koherans tiplerinden detaylı olarak bahsedilmektedir. Bu iki terimi ayrı bir alt başlıkta incelemek istememizin sebebi deneylerimizdeki girişim desenleri üzerinde oluşturdukları etkilerin birbirlerine göre önemini anlamamızda çok önemli bir kaynak olacağı inancıdır. Koherent ışık kaynaklarının kırınım davranışlarıyla ilgili bugüne kadar pek çok çalışma yapılmıştır, ancak yarı koherent hüzmelerin kırınım davranışlarıyla ilgili çalışmalar hem sayıca az hem de pek çok cevabı bilinmeyen açık noktalar içermektedir. Bu sebeple bu tezin, ışığın dalga yapısı altında özel olarak incelemeye değer gördüğü konu yarı koherent sürekli ışık kaynakları, bunların oluşturduğu kırınım desenleri ve bu kırınım desenlerini etkileyen parametrelerdir. Böylece bu özel alt başlık altında cevaplanmayı bekleyen pek çok soruya açıklık getirilmesi hedeflenmiştir. İkinci ana bölümü koherent, yarı koherent ve koherent olmayan ışık kaynaklarını ve bunlar arasındaki farkları anlatmak için ayırdık. Işık kaynağı tipleri arasındaki farkların, yaptığımız deneylerimizde ve matematiksel hesaplarımızda büyük farklar oluşturduğunu görmemiz sebebiyle, bu bölümde kurulan teorik altyapının, sonuç bölümünde yapacağımız yorumlarda belirli bir netlik oluşturacağını düşündük. Deneylerimizde yarı koherent ışık kaynaklarını temsil etmesi için mavi ve beyaz LEDleri, koherent ışık kaynağı olaraksa mavi lazeri kullandık. Yaptığımız çalışmalarda lazeri kullanma amacımız, bu ışık kaynağının mükemmel koherent yapısı sebebiyle son derece net girişim desenleri vermesidir. Bu anlamda lazer ışık kaynağı kullanarak elde ettiğimiz sonuçları LED ile yaptığımız deneylerle karşılaştırma yaparak çıkarımlar yapmak için referans olarak kullandık. Giriş bölümünü üçüncü bir son altbaşlıkla kapattık. Bu bölümde hüzme şekilllendirme yöntemlerinden ve deneylerimizde incelediğimiz iki kırınımsız ilerleyen hüzme şekli olan Bessel ve Airy hüzmelerinden bahsettik. Bölüme ışığın dalgalar şeklinde ilerlemesi sebebiyle, doğal olarak kırınıma uğrayacağı gerçeğine rağmen, bu hüzmelerin özel bir bölgede kırınımsız ilerlediklerini anlatarak başladık. Her iki hüzme şekli için kırınımsız ilerledikleri bu bölgeleri anlattıktan sonra, bahsettiğimiz Bessel ve Airy hüzmelerini ayrı ayrı alt başlıklarda inceledik. Deneylerimizde LEDlerin yayılım parametrelerini bu her iki hüzme ile de incelediğimizden, bu bölümün teorik alt yapısı da deney sonuçlarımız için yaptığımız yorumlarımızda önemli bir kaynak olmuştur. Araştırmanın ikinci ana kısmında, giriş kısmında elde edilen tüm teorik bilginin de yardımıyla, hem kısmi koherent ışık kaynağını hem de yaptığımız deneyleri simule edecek şekilde modellediğimiz ışık kaynağının yayılımını modelledik. Kısmi koherent hüzmeleri modellemek için bir faz belirledik. Bu yarı koherent fazı oluşturuken koherent pek çok fazın toplanması metodunu kullandık. Bu sebeple önce dalgaların toplanması ilkesi üzerine yoğunlaştık. Bir sonraki bölümde kırınım integralini, bir iğne deliğinden geçen ışık hüzmesinin belirlenen mesafede bir ölçüm ekranına ulaştığında nasıl bir elektromanyetik alan oluşturacağını hesaplayarak anlattık. Ardından daha önce hesapladığımız kısmi koherent fazımızı kullanarak, hesapladığımız kırınım integraline exponansiyel olarak ilave ettik. Böylece LEDleri kullanarak yaptığımız deneyleri simule eder hale gelmiş olduk. Bu bize deneysel bulgularımızla modellediğimiz numerik datayı karşılaştırma ve hangi parametreleri değiştiridiğimizde hangi değerlerin nasıl değiştiğini anlama olanağı verdi. Bu bölümü kullanılan ışık kaynağının koherans derecelerini değiştirdiğimizde; girişim desenleri, dik ve yatay kesitteki ışık yayılımında oluşan etkileri inceleyerek tamamladık. Üçüncü ana kısım koherent ve kısmi koherent ışık kaynakları ile yaptığımız deneyleri ve bunların sonuçlarını anlatmaktadır. Deneylerde giriş bölümünde teorisi anlatılan, Bessel ve Airy hüzmeleri üretilmiştir. Her hüzme için deneysel düzenek, deney bulguları ve elde edilen sonuçlardan çıkarımların yapıldığı tartışma bölümleri düzenlenmiştir. Bulgularımız Bessel hüzmelerinin zamansal koheranstan minimal şekilde etkilenmekle beraber uzaysal koheransın hüzmenin ilerleme yönündeki profillerini önemli ölçüde etkilediği yönündedir. Kısmi koherent ışık kaynakları ile, Bessel hüzmesinin ilk kısımlarında saçakların görünürlüğü, koherent ışık kaynaklarınınki gibi nettir. Ancak hüzmenin ilerleyen kısımlarında görünürlüğün giderek düştüğü ve sonlara doğru silindirik bir yapıya dönüştüğü gözlemlenmiştir. Deney sonuçları hüzme şekillendirme yöntemlerinin belirli uzaysal koherent yöntemleriyle incelenebileceğini göstermiştir. Yaptığımız deneyler ile hesapladığımız kırınım desenlerinin ve dik hüzme profillerinin uyumu çalışmamızın doğruluğunu kanıtlamıştır. Bessel hüzmeleri gibi Airy hüzmesini de kısmi koherent ışık kaynakları ile ürettiğimizde, laser ışık kaynağı ile kolayca üretilebilen bu hüzmenin kısmi koherent ışık kaynaklarıyla net bir biçimde üretilemediğini fark ettik. Bu bulgularımızı dikey kesit profilleri, CCD kameradan aldığımız görüntüler ve kaydettiğimiz görüntülerin maksimum yoğunluklarından hesaplattığımız MATLAB sapma grafikleriyle de raporladık. Airy lens kullanarak yaptığımız bu deneylerde beklenen Airy profillerini göremememiz sebebiyle SLM kullanarak ileri hüzme şekillendirme yöntemlerini deneme kararını aldık. Dördüncü bölümde bu doğrultuda yaptığımız deneyler ve elde ettiğimiz sonuçları aktardık. İleri hüzme şekillendirme deneylerini SLM adı verilen ve gelen ışığa istenilen uzaysal fazı eklemeye yarayan özel bir optik eleman kullanarak gerçekleştirdik. SLM, VGA görüntü ayrıştırıcısı ile laptopdan gelen siyah-beyaz görüntüyü içindeki LCD ekran ile uzaysal faz olarak, gelen ışık hüzmesine ekler. CCD kamerada görüntülediğimiz hüzmenin elimizin hareketiyle dahi oluşan hava akımından belirgin ölçüde etkilendiğini gözlemledik, bu sebeple SLM’in kendi kalibrasyonu için detaylı çalıştık. Bu etap belirli bir gelen hüzmeye nasıl uzaysal faz farkı verildiğini anlamamızda da önemli bir adım oldu. Kalibrasyonu yaparken mavi lazeri kullandık. Bu ışık kaynağını kullanma sebebimiz koherent olması sebebiyle faz kaymasını iyi yakalayabilmemizdi. Kalibrasyonu yaparken faz değişimlerinin videolarını çektik ve videoları MATLAB’da işleyerek faz farkını incelediğimiz imajlara ve sonrada kaymaları saptadığımız grafiklere dönüştürdük. Bu bölüm programlama konusunda da becerilerimizi geliştirmemizi sağladı. Bir sonraki adımda Bessel ve Airy hüzmelerini oluşturacak uzaysal faz farkını Matlab’da hesaplatarak; SLM’e bu faz farklarını VGA görüntü ayrıştırıcısyla yansıttık. Deneylerde önce mavi lazer ve mavi LED kullanarak Bessel hüzmelerini oluşturduk. Elde ettiğimiz sonuçlar mavi lazer için çok farklılık göstermemekle birlikte; mavi LED için axiconla elde ettiğimiz Bessel hüzme profillerinin, SLM ile elde ettiklerimize kıyasla daha net olduğunu tespit ettik. Benzer sonuçları Airy hüzmesini elde ettiğimiz deneylerimizde de bulduk. SLM kullanılarak elde ettiğimiz Airy hüzme profilleri, lazer kullanarak yapılan deneylerdeki gibi net profiller çıkarmadı. Bunun sebeplerinden birinin SLM’in kendi geçirgen LCD ekranı sebebiyle gelen hüzmeye ayrıca bir uzaysal faz katması olarak düşünük. Bir diğer sebebin SLM’in düşük çözünürlüklü olması olabileceği kanısındayız. Beklenilen netlikte hüzme profilleri oluşturabilmek için gelen hüzmenin büyütülüp koheransının daha yüksek tutulabileceği ve ilerleyen araştırmaların bu doğrultuda yapılabileceği fikrindeyiz. Araştırmamızı kısmı koherent ışık kaynakları ve bunların yayılım özellikleri ile ilgili önemli bulguları sentezleyerek sonlandırdık. Elde ettiğimiz sonuçlar bize kısmı koherent ışık kaynaklarının kırınımsız ilerleyen hüzmelerin kullanılabileceği heryerde kullanılabileceğini göstermişir. Belirlenebilecek özel bir amaca göre bu hüzmelerin farklı yatay kesitlerde özel olarak şekillendirilebileceğini düşünüyoruz. İleri hüzme şekillendirme teknikleri her ne kadar beklediğimiz netlikte sonuçlar vermemiş olsa da uzaysal coheransı derinlemesine anlamamızda önemli bir adım olmuştur. SLM kullanarak gelen bir hüzmenin uzaysal koheransını değiştirip farklı profillerde pek çok hüzme yapılabileceği gerçeği, farklı amaçlar için hüzmelerin şekillendirilebileceğini göstermektedir. Bu sebeple uygun SLM seçimi ve optimum gelen hüzme girdileriyle; bu ileri hüzme şekillendirme tekniklerinin de LED ışık kaynağı kullanılarak yapılacak ileriki çalışmalarda ümit vaad ettiğini görüyoruz. Tüm bu çalışma, teorik, numerik ve deneysel boyutta tamamlandığından veriler, bulgular ve hesaplamaların birbirini tamamladığı kanısındayız.
-
ÖgePlazmonik Ve Opto-akışkan Platformların Teorik, Hesaplamalı Ve Deneysel Yöntemlerle İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-01-29) Morova, Yağız ; Aktürk, Selçuk ; 10063763 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringSon yıllarda optik ve fotonik alanlarındaki teorik ve teknolojik gelişmeler yeni dalların ortaya çıkmasına zemin hazırlamıştır. Bu gelişmeler farklı disiplinlerin bir araya gelmesini ve disiplinler arası çalışmaların yapılmasını sağlamıştır. Bu alanlardan bir tanesi plazmonik bir diğeri ise opto-akışkan sistemlerdir. Plazmonik metallerle elektromanyetik dalgaların etkileşimini inceleyen bilim dalıdır. Metallerin serbest elektron salınımlarının kuantası ise plazmon olarak isimlendirilir. Plazmonlar elektromanyetik dalgalar tarafından uyarılarak rezonans durumu sağlanır. Bu duruma yüzey plazmon rezonansı denir. Yüzey plazmonlarının doğrudan ışıkla uyarılması mümkün olmadığı için rezonansın sağlanması için bazı koşullar gerekmektedir. Bu koşulların elde edilmesi için bir takım metotlar geliştirilmiştir. Geliştirilen metotlardan en yaygın olarak kullanılanları Kretchman konfigürasyonu ve ızgara yöntemidir. Kretchman kofigürasyonunda bir ışık kaynağı metalle rezonans açısı yapacak şekilde bir prizma içerisinden gönderilir. Metal-cam ara yüzünde meydana gelen sönümlenen dalgaların metal-hava ara yüzündeki plazmonları uyarması sağlanır. Bu rezonans açısı yansıyan ışığın şiddetinin belli bir açıda dip yapması ile belirlenmektedir. Bir diğer metot ise ızgara yöntemidir. Bu metotta ise bir dielektrik üzerinde kesikli metal yapılar oluşturulması ve bu şekilde hazırlanmış bir yapıdan elektromanyetik dalga gönderilmesiyle yüzey plazmonlarının uyarımı sağlanır. Yaptığımız çalışmalarda ızgara yöntemi üzerinde durulmuştur. Mevcut çalışmalardan farklı olarak plazmonik yapıları üretmek için femtosaniye lazer hüzmeleri kullanılmıştır. Öncelikle ince altın film kaplı bir cam üzerinde femtosaniye lazer ile altın nano çubuklar oluşturacak şekilde ablasyon sağlanmıştır. Plazmonik yapıların genel üretim yöntemi olan litografiyle karşılaştırıldığında, doğrudan femtosaniye lazer ablasyonu çok daha kolay ve hızlı bir yöntemdir. Elde edilen sistem karakterize edilerek plazmonik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Bununla beraber elde edilen yapılar zaman bölgesinde sonlu farklar metodu (FDTD)'nu kullanan LumericalTM şirketi tarafından piyasaya sürülmüş FDTD Solutions modülü ile modellenerek elde edilen sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. FDTD metot ile incelenen sistem Yee hücreleri adı verilen küçük kutulara bölünür ve bölünen kutucuklarda her bir zaman adımı için Maxwell denklemleri çözülerek sistem hakkında bilgielde edilir.Simülasyon sonucunda elde ettiğimiz veriler ile deneysel sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür. Optik ve mikro-akışkan disiplinlerinin bir araya gelmesi ile ortaya çıkmış bir diğer nano fotonik dalı olan opto-akışkan platformlar gelişmekte olan bir alandır. Opto-akışkan sistemlerin en yaygın kullanım alanlarından bir tanesi opto-akışkan dalga kılavuzlarıdır. Dalga kılavuzu özelliği gösteren opto-akışkan sistemlerde tam yansıma koşulunun sağlanabilmesinde kullanılan materyallerin kırıcılık indisleri etkin rol oynamaktadır. Son zamanlarda aerojeller düşük kırma indisleriyle bu tip sistemlerde kullanılmaktadır. Ancak bu malzemeleri mekanik yöntemlerle işlemek, delmek veya şekillendirmek kırılgan yapıları nedeniyle çok zordur. Bu zorluklar aerojellerin hassas ve hasarsız bir şekilde işlenebilmesi için alternatif yontemlerin geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur.Yaptığımız çalışmalarda hidrofobik silika aerojel kitlesi içerisinde üç boyutlu doğrusal mikrokanalları femtosaniye lazer ile oluşturulması amaçlanmıştır. Femtosaniye lazerler etki sürelerinin çok kısa olması sebebi ile aerojel üzerinde bu kanalların hassas bir şekilde oluşturulabilmesine olanak sağlar. Çalışmalarımızda, femtosaniye lazer hüzmesini Galvo aynalar ile yönlendirilerek, tarama merceğiyle odaklanmış ve kitlenin hedeflenen bölgesinde ablasyon sağlanmıştır. Bu yöntemle aerojel içerisinde üç boyutlu doğrusal kanal malzemeye zarar vermeden oluşturulmuştur. Femtosaniye lazer ile aerojel içerisinde elde edilen üç boyutlu doğrusal mikrokanala, dalga kılavuzu özelliklerini incelemek amacı ile etilen glikol sıvısı doldurulmuş ve fiber ile 632nm dalgaboyuna sahip bir diyot lazeri eşlenmiştir. Fiberin kanal içindeki konumu değiştirerek kanal çıkışındaki şiddet dağılımı CCD kamera ile görüntülenmiştir. Yaptığımız ölçümler sonucunda ilerleme kaybı 9.9 dB/cm olarak hesaplanmıştır. Bu sonuç aerojel içerisinde açılan kanalların opto-akışkan dalgakılavuzu olarak kullanılmasına elverişli olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak bu çalışma, hidrofobik silika aerojellerin femtosaniye lazer ile mekanik yöntemlerden daha yüksek duyarlılıkla işlenebildiğini ve elde edilen kanalların opto-akışkan dalga kılavauzu olarak kullanılabildiğini gösterir.
-
ÖgeSilindirik Odaklı Lazer Hüzmeleri İle Yüzey Temizleme Ve Cam İşleme Çalışmaları(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-08-20) Tunay, Tuğba ; Aktürk, Selçuk ; 10083406 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringGünümüzde, optik ve fotonik teknolojinin temel yapısını teşkil etmektedir. Optik teknolojisindeki hızlı ve büyük gelişmeler, lazer kullanımının yaygınlaşmasına yol açmıştır. Özellikle, bilimsel ve teknolojik uygulamalarda, belirli bir dalga boyunda çalışan ve kısa süreli darbeler üreten kaynaklara duyulan yaygın ihtiyaç femtosaniye (fs) lazer uygulamalarının önemini arttırmaktadır. Fs lazer tekniği hassas metroloji uygulamaları, biyomedikal görüntüleme, doğrusal olmayan optik, yüzey temizleme ve mikroişleme çalışmaları gibi pek çok alanda kullanılmaktadır. Bilhassa, ultrahızlı lazerle yüzey temizleme ve cam işleme çalışmaları gelişim göstermek için yüksek potansiyele sahiptir. Femtosaniye lazerler ultra kısa atımlar yapar. Bu şekilde, her atımın kullandığı lazer enerjisi az olur ve çevresel dokularda ısısal ve mekanik hasarlar minimize edilmiş olur. Kısa darbeli lazerlerin bir diğer avantajı ise geçirgen yapılardan metal gibi yansıtıcı yüzeylere kadar pek çok malzeme üzerinde, foto duyarlılığa gereksinim olmadan kullanılabiliyor olmasıdır. Diğer yandan, bu yoğun, kızılötesi ışınlar silindirik bir mercek ile çizgisel odaklandığında bir seferde pek çok noktayı işlemek mümkün olur. Bu nedenle, bu çalışmada, fs lazer ışınlarını astigmatik odaklayarak tarihi kâğıtlar üzerindeki kirlerin hassas temizliği ve cam çekirdekli fiberlere Bragg ızgaralar yazımı üzerinde durulmuştur. Tarihi eserlerin korunması var olan hasarları ortadan kaldırmak ve gelecekte oluşabilecek hasarların önüne geçmek ilkesine dayanır. Bu bağlamda eser temizliği konservasyon sürecinin önemli bir konusudur. Özellikle eski kâğıt eserler çok hassas ve kırılgan yapıda olduğundan, kâğıda mekanik hasar vermeden, fiziksel ve kimyasal özelliklerini bozmadan dikkatle temizlemek gerekir. Lazer ile ablasyon onlarca yıldır tarihi eser temizliğinde kullanılmakta ve başarılı sonuçlar vermektedir. Bu yöntemin temassız ve kimyasalsız oluşu, hassas ve kırılgan yüzeyleri işlemede geleneksel yöntemlerin önüne geçmesi, yakın zamanda tarihi değeri olan kâğıtların korunumunda da kullanılmasını gündeme getirmiştir. Çalışmanın birinci aşamasında, femtosaniye lazerlerin kâğıda fiziksel ve kimyasal zarar vermeden, yüzeydeki kirleri temizlemede etkin bir yöntem olarak kullanılabileceği gösterilmeye çalışılmıştır. Lazerle temizleme işlemi sonrasında kâğıdın rengi, kimyasal yapısı, selüloz liflerinin bütünlüğü ve mekanik gücü gibi özellikleri üzerinde meydana gelebilecek değişimler araştırılmıştır. Lazer kaynağı olarak 1030 nm dalga boylu Yb: Cam femtosaniye lazeri kullanılmış ve örnekler bilgisayarla hassas kontrolü sağlanarak üç boyutta hareket ettirilebilen motor üzerine yerleştirilmiştir. Gaussiyen lazer hüzmesinin örnek üzerine çizgisel odaklanabilmesi için silindirik mercek kullanılmıştır. Lazerin gücü, motorun hızı, motorun adım aralığı ve silindirik merceğin odak uzaklığı değiştirilerek örneğin orijinal yapısını bozmadan etkin bir temizlik yapabilmek için uygun parametreler belirlenmiştir. Son yıllarda, optik dalga kılavuzları, şeffaf malzemelere gömülü yansıtıcı ızgaralar ve üç boyutlu fotonik cihazların üretilmesi de birçok optik uygulama için gerekli hale gelmiştir. Sıkıca odaklanmış lazer ışınları ile fiberin cam çekirdeği içine Bragg ızgaraları yazarak bu yeni optik cihazlar başarıyla oluşturulabilir. Şu anda, ultraviyole (UV) ışın teknolojisi ile camda kırılma indisi değişimi oluşturulabilmektedir; ancak, UV uygulamaları camın fotoduyarlılığı ile sınırlıdır. Örneklerin UV ışığa duyarlılığını arttırmak için germanyum katkılama ya da hidrojenle fotosensitizasyon gibi ilave işlemler gerekli olabilir. Ayrıca, UV ışınla oluşturulmuş kırılma indisi modülasyonları çok yüksek sıcaklıklarda silinebilmektedirler. Bununla birlikte, son yıllarda yeni bir teknik orta atılmıştır: Ultra hızlı lazer darbeleriyle fiberde Bragg ızgara yazımının UV ışığın sınırlarının ötesine geçtiği görülmüştür. Bu sayede, herhangi bir yabancı madde kakılamaya gerek kalmadan, şeffaf malzeme içinde kırılma indisi değişikliği meydana getirilebilir. Çünkü, fs lazer hüzmeleri geçirgen bir malzemeye sıkı odaklandığında, doğrusal olmayan bir emilim gerçekleşir; optik kırılmalar ve mikro plazmalar oluşumuna sebep olur. Ayrıca, kısa darbeli lazerle oluşturulan ızgaralar yüksek sıcaklıklara dayanıklılık göstermektedir. Bu nedenlerle, kızılötesi ışınla Bragg ızgara yazım tekniğinin UV ışın tekniğinden daha kapsamlı olduğu görülmektedir. Cam işleme çalışmasında kullanılan Yb: Cam fs lazerinin tekrarlama frekansı 1kHz, darbe süresi 550 fs ve dalga boyu 1030 nm’dir. 75 mW ortalama güçte çalışılmıştır. Hüzmeler 25 mm ve 75 mm’lik silindirik lensler ile 1 mm kalınlığında camlara ve 60μm çaplı fiber çekirdeğine odaklanmıştır. Mikron hassasiyetinde hareket edebilen plakalar sayesinde örneklerin üç boyutlu hareketi sağlanmıştır. İşleme süresi bilgisayara bağlı bir perde ile kontrol edilmiş ve her ızgara için 100 ms olarak ayarlanmıştır. Cam örneklerin karakterizasyonu için Mach-Zehnder spektrometresi, fiberdeki yapıların karakterizasyonu için Ava Spec 3648 fiber optik spektrometre kullanılmıştır. Araştırmalarımız ortaya koymuştur ki, astigmatik odaklı femtosaniye lazer hüzmeleri ile aharlı ve aharsız kâğıt yüzeyi temizliği başarılı sonuçlar vermektedir. Ayrıca, IR ışın yayan fs lazerler ile fiber çekirdeğinde girişim oluşturarak Bragg ızgaralar yazmanın, standart UV lazeri ile FBG yazımı teknikleri kadar kolay uygulanabildiği gösterilmiştir.