buradan - Fotonik 2016 | 18. Ulusal Optik, Elektro

Transkript

FOTONİK 2012
14. Ulusal Optik, Elektro-Optik ve Fotonik Çalıştayı
İÇİNDEKİLER
Amaç……………………………………………………………………………………………………………………………………………….......iii
Organizasyon………………………………………………………………………………………………………………………………………….v
Bilimsel Program…………………………………………………………………………………………………………………………………..vii
Davetli Bildiri Özetler……………………………………………………………………………………………………………………………..1
Poster Bildiri Özetleri…………………………………………………………………………………………………………..……….………..9
Destekleyen (Sponsor) Kuruluşlar…………………………..………………………………………………………………..….…..…..89
i
FOTONİK 2012
ii
FOTONİK 2012
AMAÇ
Bu toplantı, ulusal boyutta optik, elektro-optik ve fotonik konularına yönelik yıllık tek bilimsel toplantı
serisi olan Ulusal Optik, Elektro-Optik ve Fotonik Çalıştaylarının 14.'sünü oluşturmaktadır. Optik, elektro-optik
ve fotonik alanlarının yüksek teknoloji dahilinde ekonomik katkısı büyük, savunma ve sağlık gibi stratejik
sanayilerde uygulamaları geniştir. Bu nedenlerden dolayı, bu konularda ulusal düzeyde gelişmemiz önemli,
bulunduğumuz düzeyin bilinmesi ve ilerletilmesi kritiktir.
Bu toplantıda, ülke çapında optik, elektro-optik ve fotonik konularında akademide ve endüstride
araştırma ve geliştirme çalışması yapan gruplar (bilim insanları, yöneticiler, mühendisler, lisansüstü öğrencileri
vs.) bir araya gelecek ve çalışmalarını birbirlerine sunup, tanışma, görüşme ve tartışma olanağı bulacaklardır.
Bu, gruplar arası ortak çalışmaların başlatılmasına, karşılıklı destek ve fikir alışverişinde bulunulmasına ve ortak
proje başvuruları (örneğin, Avrupa Birliği Çerçeve Programları) için çalışmalar yapılmasına ön ayak olacaktır.
Bu şekilde, bu toplantının optik, elektro-optik ve fotonik konularında ülkemizin bilim ve teknoloji
çalışmalarına yarar ve katkı sağlaması beklenmektedir.
Toplantı Konuları










Fotoalgılayıcılar
Elektro-Optik Malzeme ve Cihazlar
Lazerler
Doğrusal Olmayan Optik Aygıtlar
Tümleşik Optik
Optik Lifler
Modelleme ve Simulasyon Yöntemleri
Ölçüm ve Değerlendirme Teknikleri
Kuantum Optiği
Nanofotonik Aygıtlar ve Sistemler
iii
FOTONİK 2012
iv
FOTONİK 2012
ORGANİZASYON
Yürütme Komitesi
Tayfun AKIN, ODTÜ
Selçuk AKTÜRK, İstanbul Teknik Üniversitesi
Arif DEMİR, Kocaeli Üniversitesi
Birol ERENTÜRK, ASELSAN
Alper KİRAZ, Koç Üniversitesi
Ekmel ÖZBAY, Bilkent Üniversitesi
Alphan SENNAROĞLU, Koç Üniversitesi
H. Gül YAĞLIOĞLU, Ankara Üniversitesi
Local Organizasyon Komitesi
Selçuk Çakmak, Koç Üniversitesi
Alper Kiraz, Koç Üniversitesi
Alphan Sennaroğlu, Koç Üniversitesi
Nazmi Yılmaz, Koç Üniversitesi
v
FOTONİK 2012
vi
FOTONİK 2012
BİLİMSEL PROGRAM
KAYIT İŞLEMLERİ (08:30-09:15)
09:15-09:30
Açılış Konuşmaları
09:30-10:30
Aydoğan Özcan, UCLA
Lensfree On-Chip Microscopy and Tomography Toward Telemedicine
Applications
10:30-11:00
Ali Kemal Okyay, Bilkent Üniversitesi
Kahve Arası (11:00-11:30)
11:30-12:00
H. Emrah Ünalan, ODTÜ
d
N
12:00-12:30
Hakan Ürey, Koç Üniversitesi
Piko-p j ö
v Y U u
Yemek arası ve poster sunumları (tüm öğleden sonra devam edecek) (12:30-14:30)
14:30-15:00
Erdal Toprak, Sabancı Üniversitesi
MORBIDOSTAT: Antibiyotik direncine sebep olan genetik yollar, 1TL'den ucuza
L D
s sp d
?
15:00-15:30
Özdal Boyraz, İstanbul Şehir Üniversitesi
s
d
p
s u
s
Kahve Arası (15:30-16:00)
16:00-16:30
Kuthan Yelen, ASELSAN
L s
ds
usu
?
16:30-17:00
Şerife Yalçın, İYTE
L
u u
17:00-17:30
Ümit Demirbaş, Uluslararası Antalya Üniversitesi
Dalgaboyu ayarlanabilir, verimli, kompakt ve ekonomik Cr:Colquiriite
lazerleri
17:30-17:45
Poster Ödüller Sunumu ve Kapanış
p
d
s
s
s ps v U u
Çalıştay Kokteyli (18:00-20:00)
vii
FOTONİK 2012
viii
FOTONİK 2012
POSTER BİLDİRİLERİ LİSTESİ
Poster-Sayfa No
P-1, s11
P-2, s12
P-3, s13
P-4, s14
P-5, s15
P-6, s16
P-7, s17
P-8, s19
P-9, s21
P-10, s22
P-11, s23
P-12, s24
P-13, s24
P-14, s25
P-15, s26
P-16, s27
P-17, s28
P-18, s30
P-19, s31
Poster Başlığı ve Yazarlar
.Y d
, . .
, .
d
Fotonik Burun Kullanılarak Alkol-Su Karışımlarının Analizi
Ü. C.
d ,
. s
p
u
Transfer of spin squeezing and particle entanglement between atoms and photons in
coupled cavities via two-photon exchange
d
v .
Id
Fiber Lazer Sistemler için Kaynaşık Fiber Bileşen Üretimi
C
, p
, .
G ,
p
Hiperspektral Görüntüleme Sistemi Ve Uygulamaları
A. Mostafazadeh, S. Z. Lulec, C. Sagiroglu, E. Ermek, E. Timurdogan, Y. Leblebici
and H. Urey
Eşzamanlı Çoklu Tınlayan MEMS Çubuk Algılayıcıların Paralel Uyarlama Ve Okunması
Ferit ARTKIN, Necati Fevzi ECEVIT
PLC CONTROLLING AND APPLICATIONS IN OPTICAL SYSTEMS
Y. Ozan Ayd n,
, .
d
Malzeme işleme için 25-W, 75-ns tümleşik fiber lazer
L v
.
,
u
u ,
.
Çinko Oksit Tabanlı İnce Film Transistörlerde Aktif Olarak Kontrol Edilebilir Görünür Işık
Emilimi
v
s ö , N.
d ,U u
,
uC ,
Ü
MEMS KIZILÖTESİ SPEKTROMETRE SİSTEMİ
A. Cantas, S. Yazici, M. A. Olgar, M. Kurt, G. Aygun, E. Tarhan, E. Yanmaz, L. Ozyuzer
Characterization of Quaternary Compound of Cu2ZnSnS4 Thin Film as a Photo-Absorbing
Layer by XPS and RAMAN Scattering for Solar Cells
.D
s u , .
, . , V.
FOTOVOLTAİK GÜNEŞ GÖZESİ UYGULAMALARI İÇİN CdO İNCE FİLMLERİN SOL-GEL SPİN
KAPLAMA YÖNTEMİ İLE BÜYÜTÜLMESİ VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE TAVLAMANIN
ETKİSİ
Burcu Beykal, Alexandr Jonas, Katjana Ehrlich, Erdem Alaca, Alper Kiraz, Can Erkey
Gaz, Sıvı ve Süperkritik Karbondioksitte Mikro-Çubukların Frekans Tepkileri
.Ş
, .
Darbeli Terahertz sisteminde genlik modülasyonlu veri iletişiminin deneysel olarak
gösterilmesi
.G
p , .
, .
, .G
s, . G
s, .
, . Gu d du, .
Zeren, A.Demir
Kobalt ve Bakır Alaşımlarının LIBS Tekniği ile İncelenmesi
.
u, . Ç
, . U. Ç
, Ş. u u, G. D d , . D. Y
MEMS MİKROAYNA İLE TÜMLEŞİK MRG ALICI MİKROSİSTEMİ TASARIMI
A. Jonas, B. Yalizay, T. Ersoy, S. Akturk and A. Kiraz
SÜPERHİDROFOBİK YÜZEYLER ÜZERİNDE MİKROAKIŞKAN KANAL OLUŞTURULMASI VE
UYGULAMALARI
. L. udu
u, . G
, .N
, . ö , J. W
d . . d
Mode-locked Fiber Laser for Highly Time-Resolved Broadband Absorption
Spectroscopy of Micro-plasmas
d u
u
,D
,Y s
,
u u d
NANOBİYOSENSÖR UYGULAMALARI İÇİN METALİK NANO YAPILARIN LOKALİZE YÜZEY
PLAZMON REZONANSI (LYPR) TEMELLİ ÇEVİRİCİ GELİŞTİRİLMESİ
Ç
Ş
,R
d, . . I d
33 fs Yb-doped fiber laser with net-zero cavity dispersion
ix
FOTONİK 2012
P-20, s31
C
s ,
,
u, .
, .
Id
Non-thermal tissue ablation with bursts of 1-ps pulses at 1 µm
P-21,s33
Y.Karakus
Effect of Electrical Poling on Conductivity In Guest-Host Polymers
P-22, s33
D
,
D
, u
ud v,
s
,
GENİŞ-ALAN GERİ YANSITMASIZ BİYOMİMETİK NANOYAPILI YÜZEYLER
P-23, s35
P-24, s35
P-25, s37
P-26, s38
P-27, s38
P-28, s49
P-29, s41
P-30, s43
P-31, s44
P-32, s45
P-33, s46
P-34, s47
P-35, s48
P-36, s49
P-37, s50
P-38, s51
P-39, s51
d
D. ös
u,
u, . Ç
u, .
FOTO-UYARIMLI ZAMAN EKSENLİ TERAHERTZ SPEKTROSKOPİ ÇALIŞMALARI
. Du
, . ud v, . D
, . C.
d .
d
DOĞRUSAL OLMAYAN FOTONİK UYGULAMALAR İÇİN KALKOJEN CAMLAR ÜZERİNDE
REZONANT ANTEN TASARIMI VE ÜRETİM
.D
, .I
, I. v v, .
, . Y v s, . R
, Z. Z
, .
Id
Nonlinear chirped-pulse amplification of a soliton-similariton laser to ~1 µJ at 1550 nm
.
, .
s v , .Ş
, . uvv
Yarıiletken Kristal X ışını Algılayıcıları ve Kullanım Alanları
Emrah Guven, Fulya Bagci, Baris Akaoglu
Design, Analysis and Optimization of Photonic Crystal Demultiplexer with Ring
Resonators
,
Y
,
d ,
, .
Id
Yüksek hassasiyetle malzeme işleme için 15 W, 30 MHz, 50 ps Yb-katkılı fiber lazeryükselteç sistemi
Y
,
, Y.
d ,
, .
Id
Nanosaniye Fiber Lazerle Renkli Markalama
d
,
Ş du
PLAZMONİK İNCE-FİLM DÜZLEMSEL AYNALAR İLE KIRINIM SINIRININ ÖTESİNDE OPTİK
BENEKLER ELDE EDİLMESİ
E. Akman, H. Kenar, B.Genc Oztoprak, M. Gunes, E. Kacar, O. Gundogdu, A.Demir
316 Paslanmaz Çelik Yüzeylerde Femtosaniye Lazer ile Mikro ve Nanoyapıların
Oluşturulması ve Biyolojik Uygulamaları
E. Akman, B.Genc Oztoprak, M. Gunes, E. Kacar, O. Gundogdu, A.Demir
316 Paslanmaz Çelik Yüzeylerde Femtosaniye Lazer ile Oluşturulan Mikro ve
Nanoyapıların Su Tutmazlık Davranışı Üzerindeki Etkisi
T. Ersoy, T. Tunay, M. Uguryol, G. Mavili, S. Akturk
FEMTOSANİYE LAZER İLE TARİHİ ESER TEMİZLENMESİ
v
,
,
ö
,
, .Y
,Y s
, s
D
d
Y
Design and Implementation of An Eye Safe Laser Illuminated Gated Imaging System
with an InGaAs Camera
Gö
u ,
.
s
*,
u u, v
Nanofotonik Devreler İçin Kompakt Fotonik Kristal Tabanlı Optik Filtre Tasarımı
d G
ö
,Ş
u u
Polimer Yarıiletken Kullanılarak Mikro Akışkan Kanal ile Tümleşik Çözelti Bazlı
Işık Yayan Diyot (LED) Oluşturulması
H. Arslan, A. Tasdemir, G. Aygun, U. Unal, L. Ozyuzer
Switchable Glazing Windows By using PVB / LiClO4
Halil
u,
d u,
FİBER DÖNGÜ KAVİTE SÖNÜMLENME SPEKTORSKOPİSİ İLE GENİŞ ÇAPLI FİBER BÜKÜM
KAYIP KARAKTERİZASYONU
H. Demir Inci, S. Ozsoy
SOLID-CORE SQUARE LATTICE PHOTONIC CRYSTAL FIBERS WITH SQUARE AIR HOLES:
COMPARATIVE STUDIES OF DISPERSION AND CONFINEMENT LOSS
x
FOTONİK 2012
P-40, s52
P-41, s53
P-42, s55
P-43, s55
P-44, s56
P-45, s57
P-46, s58
P-47, s58
P-48, s59
P-49, s59
P-50, s60
P-51, s60
P-52, s61
P-53, s61
P-54, s62
P-55, s63
P-56, s64
P-57, s65
P-58, s65
P-59, s67
. .
d , .D. Y
, .
u
Kesik Halka Rezonatörleri Kullanan Mikrodalga Soğurucu Yapılar
.
u, Y. . d
, .
, .Y v , .G
, . f , d . . d
1 mJ Atım Kümeleri Üretebilen Yb-katkılı Fiber Yükselteç
s
Ç
,
N,
D
R L,
InN/InGaN Epitaksiyel Yapılarının MOCVD Yöntemi ile Büyütülmesi ve Güneş Pili
Uygulamaları
,Y s
D
, s
s
u, u
u
u, L f
TERAHERTZ IŞIMASI ELDE ETMEK İÇİN ÜÇLÜ-MESA YAPILARIN OLUŞTURULMASI VE
KARAKTERİZASYONU
I. Baylam, S. Ozharar, H. Cankaya, S. Y. Choi, K. Kim, F. Rotermund, U.Griebner, V.
Petrov and A. Sennaroglu
Karbon Nanotüp Doyabilen Soğurucular İle 1247 nm Dalgaboyunda Yüksek
Enerjili Femtosaniye Darbe Üretimi
Zuxing Z
, .
, . .Id
All-fiber-integrated soliton-similariton Er-fiber laser
X-Ray Mapping Tecnique And Morhological Study Of Gunshot Residue Of Scanning
Electron Microscopy And Energy Dispersive X-Ray Spectrometry
,
ö,
Gö
,
Ü
Temassız Kalp Ritmi ve Oksijen Doyumu Ölçer
K. G
, .
, I. L. udu
u, Ç. Ş
, .
d . .Id
Influence of modulation of pump and seed signals on fiber amplification of
broadband pulses
. s, . J áš, d .
Lasing in Optically Manipulated, Dye-Doped Emulsion Microdroplets
M.A. Olgar, S. Yazici, M.D. Yaman, M. Kurt, A. Cantas, G. Aygun, E. Yanmaz, L. Ozyuzer
Fabrication Process of CZTS Absorber Layer on Mo Coated SLG for Solar Cells
.Ç
, . .
, .
Kısa DC deşarj plazmaların Zamana Dayalı Terahertz Ölçüm Sistemiyle Karakterizasyonu
M. Kurt, S. Yazici, A. Cantas, H. Koseoglu, L. Ozyuzer, G. Aygun
Bilayer Mo Film Deposited by DC Magnetron Sputtering as Back Contact for Thin Film
Photovoltaics
M. K. Hedili, M. Freeman, . Ü
Saydam Ekran Teknolojisi ve HUD Uygulaması
u
C
,
udu
u,
d
NANOKRİSTAL GÖMÜLÜ POLİMER NANOFİBERLER:FİZİK ve UYGULAMA
Mutlu D. Yaman, Ayten Cantas, Sebnem Yazici , Hasan Koseoglu, Hilal Saglam, Gulnur
Aygun and Lutfi Ozyuzer
XRD and XPS Studies of Large Area Grown ITO
IR V DILI UCUR, N s
Y Ğ 1,
N2,
N
ORGANİK IŞIK YAYAN DİYOTLARDA YARI ÖMÜR VE KARARLILIK
N. ö , . .
, . . u
, Ş.
d
PCDTBT Polimer Güneş Pillerinin Performansının Ag Nanoparçacık Kullanılarak
Artırılması
, v
ö ,C
s ,
d ,
Y
, u
G
,
, .
Id
Percussion microdrilling efficiency of pulsed lasers in the range of 0.1-100 ns
Osman Ozdemir, Fulya Bagci, Baris Akaoglu
Improved Transmission Characteristics in a Photonic Crystal Waveguide Geometry with
Two 60° Waveguide Bends
xi
FOTONİK 2012
P-60, s68
P-61, s69
G , N.
Ü v d
ELEKTRO-OPTİK ELEMANLAR KULLANILARAK YAPILAN PASİF OPTİK AĞ UYGULAMALARI
I.
v v, .
, .R
, U.
, .
Id
Three step numerical simulation model of laser induced surface nanostructuring
P-62, s70
.D
, I. v v, . I
, .
Id
10 W, 5.5 ns, 100 kHz all-fiber laser at 1.55 µm
P-63, s71
.
, .Y
, .
, .
u, .
, Ç. Ş
100-W, 100-MHz, 4.5-ps YB-doped Fiber Laser System
P-64, s73
G. Reha Hepguler, Fulya Bagci, Baris Akaoglu
Characterization of the Photonic Crystal Ring Resonator Structure for Optical Sensing
P-65, s73
P-66, s74
P-67, s75
P-68, s76
P-69, s78
, . .Id , .
U
d
, R.Burak Erarslan,
,
d
u ,
Ü
SOĞUTMASIZ KIZILÖTESİ TERMOMEKANİK ALGILAYICI
R
Ş
,
u
FEMTOSANİYE LAZER KULLANARAK İNCE FİLMLER ÜZERİNDE PLAZMONİK NANOYAPILAR
OLUŞTURMA
Semih Cakmakyapan, Mehmet Kahraman, Mustafa Culha, Ekmel Ozbay
PLAZMONİK LENS TABANLI YÜZEYDE ZENGİNLEŞTİRİLMİŞ RAMAN SAÇILIM SUBSTRATI
.Y v , . . p
, Y. . d
, .
, . d
, .
, . .Ü , . .
d
Fotoakustik Mikroskopide Kullanılmak Üzere Sürekli Tayflı Nanosaniye Atımlı Fiber Lazer
Sistemi
T. Khudiyev, . D
, .
d
DOĞADAN ESİNLENMİŞ FONKSİYONEL NANOYAPILARDA YAPISAL RENKLENME
P-70, s80
T. Khudiyev, M. Bayindir
POLİMER ÇEKİRDEK-KABUK NANOTELLERDE REZONANT OLMAYAN MİE SAÇILMASI
P-71, s81
V. .
, .
ÜÇ BOYUTLU TERAHERTZ GÖRÜNTÜ OLUŞTURMA TEKNİKLERİ
P-72, s82
P-73, s84
P-74, s84
P-75, s85
P-76, s85
P-77, s88
Y. . d
, .Y v , .G
, .
u, . f , . . d
Elektronik İsteğe Bağlı Atım Seçimi ve Atım Dizini Sentezi
Y.
u, . .
s
p
u, . G v
BAĞLI OPTİK SOLİTON-YÜZEY PLAZMON SİSTEMİNİN JOSEPHSON EKLEMİ MODELİ ve
DİNAMİĞİ
Y s
d ,
x d J áš, d p
Probing of Ultrahigh Optical Q-factors of Individual Liquid Microdroplets in Air Using
Tapered Optical Fiber Waveguides
Zux Z
, . . Ilday
Sub-50 fs all-fiber-integrated Yb-doped laser with anomalousdispersion photonic crystal
fiber
. .G s , .
, . . d , . .
Theory of Doping Management
s , N.
Ü v d
RAMAN FİBER KUVVETLENDİRİCİLERDE POMPALAMANIN KAZANÇ ÜZERİNDEKİ
ETKİLERİ
xii
FOTONİK 2012
DAVETLİ KONUŞMACI BİLDİRİ ÖZETLERİ
1
FOTONİK 2012
2
FOTONİK 2012
Lensfree On-Chip Microscopy and Tomography Toward Telemedicine
Applications
Aydogan Ozcan, Ph.D.
Electrical Engineering Department, Bioengineering Department, California NanoSystems
Institute
University of California, Los Angeles, CA
[email protected]; http://innovate.ee.ucla.edu/
Today there are more than 5 billion cell-phone users in the world, and the
majority of these cellphones are being used in the developing parts of the world. This
massive volume of wireless phone communication brings an enormous cost-reduction to
cellphones despite their sophisticated hardware and software capabilities. Utilizing this
advanced state of the art of the cell phone technology towards point-of-care diagnostics
and/or microscopic imaging applications can offer numerous opportunities to improve
health care especially in the developing world where medical facilities and infrastructure
are extremely limited or even do not exist.
Centered on this vision, in this talk I will introduce fundamentally new imaging
and detection architectures that can compensate in the digital domain for the lack of
complexity of optical components by use of novel theories and numerical algorithms to
address the immediate needs and requirements of Telemedicine for Global Health
Problems. Specifically, I will present an on-chip cytometry and microscopy platform that
utilizes cost-effective and compact components to enable digital recognition and 3D
microscopic imaging of cells with sub-cellular resolution over a large field of view without
the need for any lenses, bulky optical components or coherent sources such as lasers. This
incoherent holographic imaging and diagnostic modality has orders of magnitude
improved light collection efficiency and is robust to misalignments which eliminates
potential imaging artifacts or the need for realignment, making it highly suitable for field
use. Applications of this lensfree on-chip microscopy platform to high-throughput imaging
and automated counting of whole blood cells, monitoring of HIV+ patients (through CD4
and CD8 T cell counting) and detection of waterborne parasites towards rapid screening of
water quality will also be demonstrated. Further, I will discuss lensfree implementations of
various other computational imaging modalities on the same platform such as pixel super-
resolution imaging, lensfree on-chip tomography, holographic opto-fluidic
microscopy/tomography. Finally, I will demonstrate lensfree on-chip imaging of
fluorescently labeled cells over an ultra wide field of view of >8 cm2, which could be
especially important for rare cell analysis (e.g.,detection of circulating tumor cells), as well
as for high-throughput screening of DNA/protein micro-arrays.
3
FOTONİK 2012
Plazmonlar ile hibritlenmiş sıcak elektron temelli fotonik aygıtlar
Dr. Ali Kemal OKYAY
ds
Ü v s s
ö
Çip üzerinde veya çipten çipe iletişimin fotonlar ile yapılabilmesi (optical
interconnects) için çok küçük, düşük kapasitanslı, yüksek hızlı, yüksek verimli ve silisyum ile
entegre edilebilir optik dedektörlere ihtiyaç vardır. Silisyum yakın kızılötesi bölgede
geçirgen olmakla birlikte, Schottky tipi metal‐Silisyum dedektörlerin dalgaboyu 1550 nm
kadar olan fotonları emebileceği gösterilmiştir. Ancak, bu tip dedektörlerin kuvantum
verimleri düşüktür. Yüzey veya lokalize plazmon tetikleyen yapılar yüksek hızlı Schottky tipi
dedektörlerin ince aktif emiş tabakalarında daha fazla ışığın hapsedilmesine olanak
sağlayabilir. Oluşan sıcak elektron (hot electron) yoğunluğu plazmon etkileri kullanılarak
yükseltilebilir, dolayısıyla Schottky tipi metal‐Si dedektörlerin verimleri önemli ölçüde
artırılabilir.
Fotovoltaik teknoloji, enerji kaynaklarının çeşitlendirilmesinde ümit vadeden bir
teknoloji olmakla birlikte fosil yakıt temelli enerji üretim teknolojileriyle rekabet edebilmesi
için fotovoltaik maliyetinin düşürülmesi gerekmektedir. Bu nedenle paradigma değişikliği
sağlayabilecek inovatif teknolojiler ve tasarımlar yüksek derecede ilgi görmektedir.
Plazmon etkilerin farklı güneş pili teknolojilerinde performansı artırabileceği yaygın kabul
görmektedir. Günümüzde ticari olarak kullanımı yaygın veya araştırma konusu olan tüm
inorganik fotovoltaik teknolojilerde (Silisyum, inorganik ince film, CIS/CIGS, CdSe, çoklu
eklem güneş pilleri gibi) bir yarıiletken malzeme foton emici aktif katman olarak kullanılır.
Yarıiletken kullanılmayan fotovoltaik aygıtlarda enerji dönüşümü mümkün olabilirse, güneş
pili maliyetlerinin önemli ölçüde azalması öngörülebilir. Yarıiletkensiz fotovoltaik aygıtlar
paradigma değişimine neden olabilecek potansiyele sahip olabilirler.
Sadece Nanotelli Fotoalgılayıcılar
uj v
Hüsnü Emrah Ünalan
ds ,
D u
Ü v s
s,
Bu çalışmada sadece nanotel ağları kullanan fotoalgılayıcıların üretiminden ve
karakterizasyonundan bahsedilecektir. Bu bağlamda germanyum(Ge) ve silisyum (Si)
nanotel ağları aktif yarıiletken eleman, karbon nanotüp ve gümüş nanotel ağları ise pasif
kontaklar olarak kullanılmıştır. Üretimlerinin ardından nanoteller, ağ şeklinde, sıvı bazlı
yöntemler kullanarak ve oda sıcaklığında çeşitli altlıklar üzerine kaplanmaktadır.
Fotoalgılayıcıların ışık altındaki davranışları ve optik geçirgenlikleri farklı nanotel
yoğunlukları için belirlenmiştir. Üretilen cihazların tepkileri yüksek, tepki süreleri ise
oldukça kısadır(<10 milisaniye). Ayrıca üretilen cihazlar esnek ve görünür ışık tayfında da
şeffaftır.
4
FOTONİK 2012
Piko-projektörler ve yeni uygulamaları
Prof. Dr. Hakan Ürey
Ü v s s,
ds
http://mems.ku.edu.tr
Kırmızı, yeşil, ve mavi diyot lazer ve 2-eksenli bir tarayıcı ayna yardımı ile yüksek
çözünürlükte bir projektör yapmak artık oldukça kolaylaşmıştır. Lazer teknolojilerindeki
gelişmeler ve grubumuzda geliştirilen MEMS tarayıcılar sayesinde böyle bir sistem yaklaşık
küp şeker boyutunda bir hacme sığdırılabilmektedir ve cep telefonuna entegre edilebilecek
kadar küçülmüştür. Bu sunumda bahsedeceğimiz konular: Yeni geliştirdiğimiz Piezo-elektrik
lazer tarayıcılar; araba, uçak, ve geleceğin sınıflarında kullanılabilecek özel ekranlar; karışık
polarizasyon kullanarak 3-boyutlu projeksiyon sistemi; ve piko-projektör ile oyun konsolu.
MORBIDOSTAT: Antibiyotik direncine sebep olan genetik yollar, 1TL'den ucuza
mal olan
LED lambalarla nasıl tespit edilebilir?
Erdal Toprak
Ü v s s
[email protected]
Antibiyotiklere karşı bakterilerin direnç kazanmaları sebebiyle bakteri kaynaklı
bulaşıcı hastalıkların tedavisinde geçmişte etkili olan birçok antibakteriyel ilaç artık
kullanılmaz hale gelmiştir. Bu sebepten, günümüzde bulaşıcı hastalıkların tedavisi
zorlaşmış, uzayan tedavi süreleri sebebiyle insan hayat kalitesinde düşmeler, ekonomik
kayıplar ve hatta ölümler sıklıkla gözlenir olmuştur. Antibiyotik dirençli bakteriler sebebiyle
meydana çıkan bu ciddi sorunların çözümü için yeni antibiyotiklere veya mevcut
antibiyotiklerin daha etkin kullanımını mümkün kılacak tedavi stratejilerinin geliştirilmesine
şiddetle ihtiyaç vardır. Her iki muhtemel çözüm yolu için de antibiyotik direncini zaman
içinde arttıran sebeplerin hem bakteri popülasyonları hem de moleküler düzeyde
anlaşılması gerekmektedir. Bu sunumda, bu ihtiyacı gidermeye yardımcı olabilmek için
geliştirdiğimiz ve “Morbidostat” adını verdiğimiz cihaz ile yaptığımız deneysel çalışmalar
anlatılacaktır. Bakterilerin büyüme hızlarını 940nm dalga boyunda ışık yayan ve 1 TL’den az
maliyeti olan LED lambalardan faydalanarak büyük hassasiyetle ölçebilen bu cihaz
sayesinde, bakterilerin değişik antibiyotiklere dirençlerini binlerce kat artıran genetik
değişiklikler tespit edilmiştir. Direnç kazanan değişik bakteri kültürlerinde tespit ettiğimiz
genetik değişikliklerdeki benzerlikler, bundan sonra etkin tedavi metotları veya yeni
antimikrobiyal ilaçlar geliştirmeyi hedefleyen bilimsel çalışmalarda yol gösterici olacaktır.
Kaynak: Erdal Toprak, Adrian Veres, Jean-Baptiste Michel, Remy Chait, Daniel L. Hartl, Roy
Kishony, “Evolutionary paths to strong antibiotic resistance under dynamically sustained
drug stress”, Nature Genetics, 2012, DOI: 10.1038/ng.1034.
5
FOTONİK 2012
Kızıl Ötesi Sinyal İşlemeden Optik Antenlere Silisyum Tabanlı Fotonik Sistemler
1
2
2
2
Özdal Boyraz ,2, Filippo Capolino , Yuewang Huang , Salvatore Scampione ve Caner
2
Guclu
[email protected]
1
s
u Ş
Ü v s s, s
u
2
University of California, Irvine
Bu konuşmada silisyum fotoniği üzerine yapılan son çalışmalar hakkında özet bilgi
sunulacaktır. Elektronik ve fotoniği bir arada barındırabilme özelliği silisyum fotoniğine olan
ilgiyi oldukça artırmıştır. Özellikle muhtemel opto-elektronik entegrasyonu yıllardır
araştırılan düşük maliyetli fotonik sistemlere imkan tanıyacaktır. İlgi duyulan alanlar optik
sinyal üretiminden bu sinyalin iletimine ve işlenmesine kadar değişmektedir. University of
California ekibi olarak biz çalışmalarımızı daha çok optik sinyal işleme, optik antenler ve de
mid-infrared sinyal dönüştürücüleri üzerine yoğunlaştırmaktayız.
Mid-İnfrared dalgaboyları daha çok askeri uygulamalar, güdümlü füze denetimi
ve etkisizleştirmesi, biyomedikal görüntüleme ve optik sensörler alanlarında etkin bir
şekilde kullanılmaktadır [1-5]. Genellikle bu tür uygulamalar açık ortamlarda
gerçekleştirilmekte ve bu sistemlerin dalga kılavuzları içerisine taşınması ve miniaturize
edilmesi oldukça istenen bir özelliktir. Fakat bilinen dalga kılavuzlarının genellikle bu dalga
boylarında kayıpları oldukça yüksektir. Ayrıca bud alga boylarında sinyal üretimi ve bu
sinyallerin algılanması oldukça masraflı çoğu zaman sıvı nıtrojen ile soğutulması
gerekmektedir. Bizim çalışmalarımız optik haberleşme teknolojisi ile mid-infrared
teknolojisini birbirne uyumlu hale getirmek ve düşük dalgaboylarındaki gelişmiş teknolojiyi
mid-infrared için uyumlu hale getirmeyi amaçlamaktadır. Bu nedenle yaptığımız çalışmalar
4μm ile 1.55μm arasında frekans band çevrimini amaçlamaktadır. Bu sunumda yapılan
dalga kılavuzu dizaynları, teorik ve deneysel sonuçlar anlatılıcaktır, Şekil. 1 [6]. Ayrıca
özellikle algılama tarafında bu tür frekans çeviricilerinin sistem performanı açısından
getireceği kazançlar sunulacaktır.
Sekil 1. ( )
s
d
(b) Degisik pump dalga.
4.5μ
s d
s p
f
s
d
v
.
Sunumun ikinci kısmı optik antenler ve optik ışın şekillendirme üzerine yoğunlaşacaktır.
Optik antenler optik cihazların verimliliğini artırmada, ışın dekillendirmede, optik
algılamada ve görüntülemede yayın olarak kullanılmaktadır [7-14]. Genellikle optik
antenler ya dielektrik malzeme ile yada yarı iletken malzeme ile üretilmektedir. İki
malzemenin karstığı durumlarda ise aktif yarı iletken malzeme üzerine yerlsetrilımış
dielektrik şekiller kullanılmaktadır. Biz çalışmalarımızda daha çok dielektrik malzeme
üzerine yerleştirilmiş periyodik yarı iletken malzemeler üzerine yoğunlaşmaktayız, Şekil 2.
Özellikle bu yarıiletken kısmında oluşacak electron-hole derişimi ile bu antenlerde
değişkenik ve elektronik kontrol ihtimalleri araştırılmaktadır. Bu sunumda dışayn kriterleri,
elde edilen ışın şekilleri, ve de elektronik kontrol teknikleri anlatılacaktır.
Şekil 2. Tasarlanan optik antenlerin 2 boyutlu gosterimi.
Bu Projeler DARPA Young Faculty Award (Grant No. N66001-10-1-4036) ve NSF Award #
ECCS-1028727 tarafindan desteklenmistir.
6
FOTONİK 2012
Referanslar:
[1] Martini, R.; Bethea, C.; Capasso, F.; Gmachl, C.; Paiella, R.; Whittaker, E.A.; Hwang, H.Y.;
Sivco, D.L.; Baillargeon, J.N.; Cho, A.Y.; ,"Free-space optikal transmission of multimedia
satellite data streams using mid-infrared quantum cascade lasers," Electronics Letters ,
vol.38, no.4, pp.181-183, 14 Feb 2002
[2] Yury A. Bakhirkin, Anatoliy A. Kosterev, Chad Roller, Robert F. Curl, and Frank K. Tittel,
"Mid-Infrared Quantum Cascade Laser Based Off-Axis Integrated Cavity Output
Spectroscopy for Biogenic Nitric Oxide Detection," Appl. Opt. 43, 2257-2266 (2004)
[3] Worrell, C.A.; Giles, I.P.; Adatia, N.A.; , "Remote gas sensing with mid-infra-red hollow
waveguide," Electronics Letters , vol.28, no.7, pp.615-617, 26 March 1992
[4] Albert Schliesser, Markus Brehm, Fritz Keilmann, and Daniel van der Weide,
"Frequency-comb infrared spectrometer for rapid, remote chemical sensing," Opt. Express
13, 9029-9038 (2005) http://www.optiksinfobase.org/abstract.cfm?URI=oe-13-22-9029
[5]D. H. Titterton, Development of Infrared Countermeasure Technology and Systems Midinfrared Semiconductor Optoelectronics, Springer Series in Optikal Sciences, 2006, Volume
118/2006, 635-671, DOI: 10.1007/1-84628-209-8_20.
[6] E-K Tien, Y. Huang, S. Gao, Q. Song, F. Qian, S. K. Kalyoncu, and O. Boyraz, “Discrete
parametric band conversion in silicon for mid-infrared applications,” Opt. Express 18,
21981-21989 (2010).
[7] P. Ghenuche, S. Cherukulappurath, T. H. Taminiau, N. F. van Hulst, and R. Quidant,
“Spectroscopic mode mapping of resonant plasmon nanoantennas,” Phys. Rev. Lett. 101,
116805 (2008).
[8] R. L. Olmon, P. M. Krenz, A. C. Jones, G. D. Boreman, and M. B. Raschke, “Near-field
imaging of optikal antenna modes in the mid-infrared,” Opt. Express 16, 20295-20305
(2008).
[9] Q. Song, F. Qian, E. K. Tien, I. Tomov, J. Meyer, X. Z. Sang, and O. Boyraz, “Imaging by
silicon on insulator waveguides," Appl. Phys. Lett. 94, 231101 (2009).
Bir Laser Mühendisliği Sorusu: “Bir Komando Kaç Kilo Heisenberg Belirsizliği
Taşıyabilir?”
Kuthan Yelen
ASELSAN
Endüstriyel ürün olarak laser cihazlarının tasarımı; uygulamalı fiziğin,malzeme
bilimlerinin Ve birden çok mühendislik alanın el ele vermesini gerektirmektedir. Bu
nedenle, genel olarak fotonik mühendisliği, özel olarak da laser mühendisliği, geleneksel
mühendislik kollarından farkı olarak temel araştırmalara çok yakın hatta iç içe bir yerde
bulunmaktadır.
Ürün amaçlı olarak laser tasarlayıp üreten ekipler, müşterilerin ihtiyaçlarını
mühendislik parametrelerine tercümeden daha ileri giderek bunları temel bilimsel
kavramlarla değerlendirmek hatta gerektiğinde uygulamalı bilimsel çalışmalar yaparak
doğaya dair yeni modeller üretmek zorundadırlar. Benzer şekilde temel çalışmaları
yakından takip edip sonuçlarını mühendislik gözüyle değerlendirebilen ekipler daha üstün
ürünler tasarlamada ve üretmede, diğer mühendislik dallarında olduğundan çok daha fazla
bir farkla öne geçmektedirler.
Sunumun amacı, laserler konusunda uzman olmayan dinleyiciler için bu cihazların
tasarımındaki temel bilim ve mühendislik örgüsüne ışık tutmak, bir cihaz içerisinde eş
zamanlı yer alan fiziksel olaylar arası etkileşime ve bunları inceleyen farklı disiplinlerin
birbiriyle olan iletişim ihtiyacına değinmektir. Ürün uygulama isterleri ile temel tasarım
problemleri arasındaki ilişki örneklendirilecektir. Fotoniğin farklı alanlarından dinleyicilerin
kendi konuları ile laser cihaz üretimi arasındaki örtüşmeleri tespit etmeleri umulmaktadır.
7
FOTONİK 2012
LAZER OLUŞTURMALI PLAZMA SPEKTROSKOPİSİ VE UYGULAMA ALANLARI
Y s
Şerife H. Yalçın
j s s ,
s,
35430 Urla-Turkey
ö
,
Lazer-Oluşturmalı Plazma Spektroskopisi, (LIBS)1-3, yüksek şiddette (>1-10
2
MWatt/cm ) puls lazer kaynağının analiz edilecek yüzeyde odaklanması sonucunda yüksek
sıcaklıklarda, (10.000-20.000 K), plazma oluşturulması temeline dayanan bir atomik
emisyon spektroskopisi tekniğidir. Oluşan plazmadaki uyarılmış iyon ve atomların optik
emisyonları bir spektrograf ve ona bağlı yük eşleşmeli (CCD) detektörler ile tayin edilerek
örneğin elemental bileşimi hakkında nitel ve nicel bilgi edinilir. LIBS ile analiz edilecek
maddelerin cinsi ve çeşidinde bir sınır yoktur. Katı, sıvı, gaz, aerosol, iletken, yarı iletken,
yalıtkan, seramik gibi çeşitli maddelerin analizi bir kaç mikron yarıçapında odaklanabilen
lazer ışını ile lazerin optiksel ulaşımının sağlanabildiği her yerde mümkündür. LIBS hız,
kolaylık, taşınabilirlik, yerinde ve uzaktan çoklu element analizi gibi özelliklerinin sağladığı
avantajlarla kullanım alanlarını son yıllarda artan bir şekilde genişletmekte ve değişik
uygulamalarda aktif bir şekilde kullanılmaktadır. Endüstride sıvı çeliğin kontrolü, tarihi ve
sanat eserlerinin yerinde analizi, geolojik örneklerin analizi, diş, kemik, kan ve saç gibi
biyolojik örneklerin analizi ve nükleer endüstride kullanımı LIBS'in çeşitli uygulamalarından
bazılarıdır.
Sunum, İYTE LIBS laboratuarında tekniğin analitik kapasitesinin geliştirilmesi
yolunda yapılan çalışmalardan bazı örnekleri içermektedir.
Kaynaklar:
[1] D.A. Cremers, L.J. Radziemski, Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,
Wiley, 2006.
[2] W. Miziolek, V. Palleschi, I. Schechter (Eds.), Laser-Induced Breakdown Spectroscopy:
Fundamentals and Applications, Cambridge University Press, 2006.
[3] L.J. Radziemski, D.A. Cremers, Laser-Induced Plasmas and Applications, Marcel Dekker,
New York, 1989.
Dalgaboyu ayarlanabilir, verimli, kompakt ve ekonomik Cr:Colquiriite lazerleri
U us
s
Ü v s
s,
Ümit Demirbas
v
ds
ö
,
Dalgaboyu genis bir aralıkta ayarlanabilen sürekli-dalga (continuous-wave, cw) ve
mod-kilitli (mode-locked) femtosaniye lazerler birçok bilimsel ve teknolojik uygulamalar
için caziptirler. Bu lazer kaynakları diyotlarla doğrudan pompalanabiliniyorsa, çoğu zaman
bu düsük maliyet, yüksek elektrikten optiğe dönüsüm etkinliği, kompaktlık (düsük ağırlık ve
hacim), düsük lazer gürültü düzeyi ve azalan soğutma gereksinimleri gibi ek avantajlar
sağlar. Bu nedenle, optik spektrumun farklı bölgelerinde genis aralıklarda dalgaboyu
ayarlanabilir, doğrudan diyot pompalı cw ve femtosaniye lazer kaynaklarını gelistirmek için
bilim dünyasında çalışmalar yoğun olarak devam etmektedir.
Diyot pompalı katı hal lazer malzemeleri arasında Ti: Sapphire en genis kazanç
bant genisliğine sahiptir. Bu genis kazanç bandı Ti:Sapphire lazerlerinin dalgaboyunun 6801180 nm aralığında serbestçe seçilebilmesine izin verir. Ancak, Ti:Sapphire lazerini verimli
sekilde uyarabilecek 530 nm civarında yüksek güçlü diyot lazerler henüz gelistirilemediği
için, günümüzde Ti:Sapphire lazerleri çoğunlukla yüksek güçlü frekans-katlamalı neodyum
ve iterbiyum lazerleri ile pompalanmaktadır. Ne yazık ki, bu geleneksel pompa kaynakları
oldukça pahalı, hantal ve elektrikçe verimsizdir ve bu durum Ti:Sapphire lazer sistemlerinin
yaygın kullanımı oldukça sınırlanmakta ve bir çok bilimsel ve teknolojik alanda gelişmeleri
yavaslatmaktadır.
Ti:Sapphire lazerlerine en umut verici alternatif Cr3+ katkılı colquiriite lazer
malzemeleridir (Cr: LiSAF, Cr: LiCAF, Cr: LiSGaF, Cr: LiSCAF ve LiChrom). Bu malzemeler
1980’lerden beri bilim camiasının yoğun ilgisini çekmektedir. Bu ilginin sebebi Cr:Colquiriite
lazer malzemelerinin: (i) ucuz diyotlarla pompalamaya izin veren 630 nm civarında genis ve
güçlü soğurma bantlarına sahip olmaları, (ii) 800 nm civarında geniş emisyon bantlarına
sahip olmaları, ve (iii) spektroskopik özelliklerinin kuantum verimine yakin lazerlerin
yapımına izin vermesidir.
Bu konusmamızda Cr:Colquiriite lazerlerinin gelistirilmesi ve çesitli bilimsel ve
teknolojik alanlarda kullanımı üzerine son yıllarda yaptığımız çalısmaları özetleyeceğiz.
8
FOTONİK 2012
POSTER BİLDİRİ ÖZETLERİ
9
FOTONİK 2012
10
FOTONİK 2012
FOTONİK BURUN KULLANILARAK ALKOL-SU KARIŞIMLARININ ANALİZİ
1,2
1,2
1,2,3
A. Yildirim , F.E. Öztürk , M. Bayındır
UNAM- U us N
j
,
Ü v s s,
2
v N
j s s ,
Ü v s s,
3
ö
,
Ü v s s,
[email protected]
1
Elektronik burun sistemleri canlılardaki burun yapısında olduğu gibi pek çok
[1]
sensör elemanından elde ettiği verileri kullanarak koku tayini yapabilmektedir . Elektronik
burun sistemlerinin yaygın olarak kullanılabilmeleri için hassasiyet, seçicilik, tekrar
kullanılabilirlik ve çabuk tepki zamanı gibi sensör parametrelerini düşük bir maliyetle
sağlamaları gerekmektedir. Ancak bugün kullanılmakta olan elektronik burun sistemleri
bazı parametrelerde başarılı olsalar da basit, düşük maliyetli ve yukarıda sıralanan
[2,3]
özelliklerin hepsini sağlayan elektronik burun sistemleri elde edilememiştir
.
Grubumuzda yakın zamanda gerçekleştirdiğimiz çalışmalarda, ortası boş, nano yapılı
[4]
fotonik kristal fiber
dizisi (fotonik burun) kullanarak uçucu organik bileşikleri
birbirlerinden ayırabilen yeni bir optoelektronik yapay burun gösterilmiştir. Fotonik kristal
fiber dizisi, değişik dalga boylarındaki kızıl-ötesi ışığı ileten fiberlerin, çok çeşitli
kimyasalların kızıl-ötesi soğurma bantları göz önüne alınarak seçilmesiyle oluşturulmuştur.
Uçucu organik birleşik fiber dizisinden geçirildiği zaman eğer kimyasalın soğurma bantları
ile fiberin iletim band ile çakışıyorsa, fiberin ilettiği ışığın şiddetinde bir düşmeye sebep
olmaktadır. Fiber dizisindeki fiberlerin bazısında bu düşme olurken bazılarında
olmamaktadır. Her analit için bu düşme değerlerinin incelenmesi ile 6 fiber kullanılarak 10
[5]
kimyasalın başarılı bir şekilde ayırt edilebildiği deneysel olarak gösterilmiştir . Ayrıca
deneysel veriler incelenerek yapılan simülasyonlar ile 25 fiber kullanılarak 100 kimyasalın
[6]
ayırt edilebildiğini göstermiştir .
bulundukları sulu çözeltileri de (üçlü karışım) rahatlıkla ayırt edebilmektedir. Bu çalışmada
hazırlanan elektronik burun sisteminin daha önce hazırlanan çoğu elektronik burun ve gaz
sensörü sistemlerinin aksine su buharından etkilenmediği, dolayısıyla havadaki nem
oranından bağımsız olarak çalışabileceği gösterilmiştir. Ayrıca fotonik burun sisteminin
tekrar kullanılabilirliği fiberlerin içerisinden azot gazı geçirilip temizlenmesi ile
gösterilmiştir. Bu şekilde yapılan çok sayıda ölçümde fotonik burunun yüksek güvenilirliği
ve tekrarlanabilirliği gösterilmiştir (ölçümlerdeki standart sapma değeri %1 civarındadır).
Hazırlanan fotonik burun sisteminin yüksek seçiciliğinin olması, hızlı ve tekrarlanabilir
ölçüm yapabilmesi ve taşınabilir olması bu yapay burun sistemini burada gösterilen
uygulama dışında, yiyeceklerin tazeliğinin belirlenmesinden, nefesten hastalık teşhisine
kadar pek çok uygulama için cazip hale getirmektedir.
11
Şekil 1.
ö
ö
,
ös
d
Bu çalışmada ise, fotonik burun sistemi kullanılarak ikili ve üçlü karışımların
ayrılabileceği gösterilmiştir. Çalışılacak sistem olarak metanol ve etanolün sulu karışımları,
bu iki karışımın birbirinin yerine kullanılmasının insan sağlığını tehdit eden bir durum
olmasından dolayı tercih edilmiştir. Çalışmada, öncelikle kimyasal olarak birbirine çok
benzer iki alkol olan etanol ve metanolün değişik yüzdeli sulu karışımları hazırlanmış ve
sadece 3 fiberden oluşan bir fotonik burun sisteminin bu karışımları rahatlıkla ayırt
edebileceği gösterilmiştir. Ayrıca fotonik burun sistemi sulu karışımlardaki alkol yüzdesini
belirleyebilmektedir. Daha da önemlisi fotonik burun sistemi bu iki alkolün aynı anda
uu u
s , ( ) %40
v
ö
v
d . Ş
d
d
s
ö
f
su u
s.
d
u
d .
u
s
f
p s . ( ) %40
v
d
d s
du u
d
dd
f
d
f
d
.
Anahtar kelimeler: Elektronik burun, kimyasal sensörler, fotonik kristal fiberler.
Kaynakça:
[1] M. Zarzo, The sense of smell: molecular basis of odorant recognition, Biol. Rev., vol. 82,
page 455, (2007).
FOTONİK 2012
[2] S. H. Lim, L. Feng, J. W. Kemling, C. J. Musto and K. A. Suslick, An optoelectronic nose
for the detection of toxic gases, Nature Chem., vol. 1, page 562, (2009).
[3] L. D. Bonifacio, D. P. Puzzo, S. Breslav, B. M. Willey, A. McGeer and G. A. Ozin, Towards
the Photonic Nose: A Novel Platform for Molecule and Bacteria Identification, Adv. Mater.,
vol. 22, page 1351, (2010).
[4] A. F. Abouraddy, M. Bayindir, G. Benoit, S. D. Hart, K. Kuriki, N. Orf, O. Shapira, F.
Sorin, B. Temelkuran and Y. Fink, Towards multimaterial multifunctional fibres that see,
hear, sense and communicate, Nature Mat. vol. 6, page 336, (2007).
[5] A. Yildirim, M. Vural, M. Yaman, M. Bayindir, Bioinspired Optoelectronic Nose with
Nanostructured Wavelength-Scalable Hollow-Core Infrared Fibers Adv. Mater., vol. 23,
page 1263, (2011).
[6] M. Yaman, A. Yildirim, M. Kanik, T. C. Cinkara, M. Bayindir, High Selectivity Boolean
Olfaction Using Wavelength-Scalable Hollow Core Bragg Fibers, Anal. Chem., vol. 84, page
83, (2012).
Transfer of spin squeezing and particle entanglement between atoms and
1
photons in coupled cavities via two-photon exchange
Ali Ü. C. Hardal, Özgür E.Müstecaplıoğlu
D p
f
s s,
U v s ,
,
Istanbul, 34450, Turkey
[email protected]
2
We consider a system of two optical cavities coupled via two-photon exchange .
Each cavity contains a single atom interacting with cavity photons with a two-photon
cascade transition. Characterizing both particle entanglement and spin squeezing by
optimal spin squeezing inequalities, we examine their transfers between photonic and
atomic subsystems for initially separable and entangled two-photon cases. It is observed
that particle entanglement is first generated among the photons and then transferred to
the atoms. The inter-cavity two-axis twisting spin squeezing interaction, induced by twophoton exchange, is revealed itself as engendering physical mechanism. The effect of the
local atom-photon interactions on the trasfer of spin squeezing and entanglement is
pointed out by being compared with the non-local two-photon exchange.
Keywords: spin squeezing, entanglement, cavity QED, multiphoton processes
Kaynaklar
[1] A. Ü. C. Hardal, Ö. E. Müstecaplıoğlu, J. Opt. Soc. Am. B 29, 1822-1828 (2012)
[2] M. Alexanian, Phys. Rev. A 83, 023814 (2011)
12
FOTONİK 2012
bölümünün içinde birleştirmeyi amaçlayan bileşendir (Şekil 1-b). Dünyada sadece birkaç
firma tarafından üretilebilen bu bileşen, bildiğimiz kadarıyla, Türkiye’de üretilen ilk pompa
birleştiricidir. Yapılan deneylerde sinyal ve pompa geçirgenliğinde %90 seviyelerine
ulaşılmıştır (Şekil 2).
Fiber Lazer Sistemler için Kaynaşık Fiber Bileşen Üretimi
ö
,
Önder Akçaalan* ve F. Ömer Ilday
Ü v s s , 06800
,
[email protected]
,
Fiber lazerlerin malzeme işleme, işaretleme, kesme, delme ve kaynak yapma gibi
alanlarda kullanılabilmesi, fiber lazer sistemlerin üzerine olan ilgiyi oldukça artırmıştır. Bu
lazerler ideale yakın kalitede demet, yüksek verimlilik, yüksek güç, küçük boyut ve düşük
maliyet gibi birçok özellik sayılabilir. Sürekli dalga lazerleriyle multi-kW güç değerlerine
ulaşılmıştır [1]. Yüksek tepe enerjilere sahip atımlı lazerler de hızla geliştirilmektedir [2].
Fiber lazerlerin avantajlarının başında fiberde tümleşik, dolayısıyla optik ayar
gerektirmeyen, çalışma kararlılığı yüksek yapısı gelmektedir. Daha yüksek enerjilere
ulaşılmasında en kritik adımlardan biri tümleşik fiber bileşen teknolojisidir: pompa
birleştirici, ayırıcı, fiber ek (fiber splicing) teknikleri, çıkış fiber adaptörü, vb. Bileşenler
üretilirken kullanılan başlıca methodlar; hizalama, tapering, kesim ve fiber ekidir (splice).
Bu çalışmada, kaynaşık (fused) lazer bileşenlerden pompa birleştiricinin ve çıkış
fiber adaptörünün deneysel sonuçları incelenmiştir. Bildiğimiz kadarıyla çıkış fiber adaptör
ile rekor seviyesinde tepe gücü başarıyla taşınmıştır.
Şekil 1. ( ) Y s
f
f s pf
s
s, ( ) p
p
[3], ( )
.
Yüksek güçlü lazerlerde sinyal, pompa diyot, pompa birleştirici ve iki kılıfa (double
cladding, DC) sahip kazanç fiberleri kullanılır (Şekil 1-a). Pompa birleştirici, yüksek güçlü
lazer sistemlerinde, birden fazla pompayı DC kazanç fiberinin (şekil 1-c) birinci kılıf
Şekil 2:
s
Ü v s s’ d
ö
s .
6+1 p
p
s
u
f d
13
Şekil 4: 125 µ
s pY DC f
v s f
ö
N v s f
u u u u -180 µ , -350 µ .
Yüksek tepe güçlü lazerlerde, ışık fiber dışına çıkarken çıktığı noktada tepe
gücünden dolayı plazma oluşmakta ve bu yüzden fiber çıkışı hasar görebilmektedir [4]. Bu
sorunu ışığın fiberi terk ettiği yüzey alanını genişleterek gidermek mümkündür. Bu da çıkış
fiber adaptörü olarak adlandırılan, daha geniş yüzey alanına sahip nüvesiz fiber, çıkış fiberi
ile kaynaştırılarak elde edilebilir (Şekil 4). 200 ps atım genişliğine ve 100 µJ tepe enerjisine
sahip tüm fiber entegre lazer sisteminde bu method uygulanmış [2] ve nüvesiz fiber
FOTONİK 2012
2
çıkışında yaklaşık 25 GW/cm tepe şiddetine ulaşılmıştır. Bildiğimiz kadarıyla, bu tepe
şiddeti rekor bir düzeydedir.
Hiperspektral Görüntüleme Sistemi Ve Uygulamaları
Ali Can Karaca
Anahtar kelimeler: Pompa birleştirici, fiber kaynaştırma, fiber çıkış adaptörü, tapering.
Kaynaklar
[1] V. P. Gapontsev, “Penetration of fiber lasers into industrial market,” Proc. SPIE 6873,
Fiber Lasers V: Technology, Systems, and Applications, ed. J. Broeng, et al., (2008).
[2] H. Kalaycıoğlu, et al., “1 mJ pulse bursts from a Yb-doped fiber amplifier”, Opt. Letters,
37, 2586 (2012).
[3] W. Baishi, “Review of fabrication techniques for fused fiber components for fiber
lasers,” SPIE Photonic West ’09, Fiber Lasers VI: Technology, Systems, and Applications
(2009).
[4] V. Arlee, “Bulk and surface laser damage of silica by picosecond and nanosecond pulses
at 1064 nm,” Appl. Opt. 47, 4812 (2008).
1,2
, Alp Ertürk
1,2
2
2
, M. Kemal Güllü , Sarp Ertürk
1
Palsis Elektronik Optik Ltd. Ş i., Kocaeli Ü versitesi Tek
p
ö
2
Kocaeli Ü versitesi, Elektronik ve Habe me M endisl i, Umuttepe
[email protected]
p s
Spektrometreler genellikle 2 boyutlu yüzeydeki bir noktanın optik
spektrumunu ölçmek için kullanırken hiperspektral görüntüleme ile mekanik bir tarama
yapısını ve elektronik bir kamerayı de sistem içine dahil ederek 2 boyutlu yüzey
taranmakta ve bu yüzeye ait spektrumlar toplanarak görüntü haline getirilmektedir. Bu
sayede hiperspektral görüntü küpü oluşturulmakta ve iki uzamsal koordinat ve farklı
dalga boylarındaki spektral bantlar olmak üzere 3 boyutlu veri elde edilmektedir.
Hiperspektral görüntüleme ile mor ötesi, görünür ve kızıl ötesi
bölgelerinden yüzden fazla sayıda dar dalga boyu aralıklarında bant görüntüleri elde
edilebilmektedir [1]. Bunun sonucunda farklı nesnelerin dalga boylarındaki yansıma
karakteristikleri (imzaları) değerlendirilerek nesneler arası yüksek başarımlı ayrışım
sağlamaktadır. Hiperspektral görüntüleme bu özellikleriyle savunma sanayisinde mayın
tespiti ve askeri hedeflerin bulunması [2], atık maddeler, kağıt ve plastiklerin geri
dönüşüm için ayrıştırılması [3] ve adli tıpta belgelerdeki sahteciliklerin bulunması [4]
gibi pek çok alanda kullanılmaktadır.
Bu konudaki deney ve çalışmalarımız Hiperspektral Görüntüleme Sistemi
(HGS) ile gerçekleştirilmektedir. HGS, ışıklandırma, yürüyen bant ve görüntü alma
donanımı olmak üzere üç alt sistemden oluşmaktadır. Görüntü alma donanımı,
spektrometre ile geniş
bir spektrumda
yüksek
kuantum
verimliliği olan
monokromatik bir kameradan oluşmaktadır. Monokromatik kamera 1392 x 1040
piksellik çözünürlükte ve 14 bit derinliğinde görüntü almaktadır. Spektrometre, 4001000 nm arasındaki görünür ve yakın kızıl ötesi dalga boylarından 2.8 nm spektral
çözünürlükle görüntü elde etmektedir. HGS, 30 µm'lik giriş yarığı üzerinden gelen ışığı
optik sayesinde dalga boylarına ayrıştırarak monokromatik kamera algılayıcısı üzerine
izdüşürmektedir.
14
FOTONİK 2012
Adli vakalardaki bulguların analizi bu sistem ile gerçekleştirilebilen
uygulamalardan biridir [4]. Sistem sayesinde adli belgeler üzerindeki sonradan yapılan
değişiklikler ile senet üzerindeki karalamalar kullanıcının yorumuna gerek kalmadan
başarılı bir şekilde tespit edilmektedir. Örnek olarak, bir senet belgesi için RGB ve
sonuç imgesi Şekil 1'de verilmiştir. Başta "1000" olarak yazılan senetteki para miktarı,
farklı bir kalemle "17000" olarak, aynı şekilde başta "15.03.2011" tarihi de
sonradan "15.08.2014" şeklinde değiştirilmiştir. Şekil 1'den de görüleceği gibi RGB
görüntüde farkedilemeyen bu değişiklikler hiperspektral görüntüleme ve bu görüntü
üzerine uygulanmış algoritmalarla tespit edilmiştir.
Şekil 1. Sene Üzerinde Yap lan De
ikliklerin HGS ile Bulunmas
Anahtar Kelimeler: Hiperspektral görüntüleme sistemi, hiperspektral görüntülemenin
uygulama alanları.
Kaynaklar:
[1] C.-I Chang, Hyperspectral Data Exploitation: theory and applications. Hoboken, NJ:
John Wiley & Sons, 2007.
[2] J. P. Ardouin, J. Lévesque, T. A. Rea, “A Demonstration of hyperspectral image
exploitation for military applications”, 10th International Conference on Information
Fusion, 2007.
[3] S. Serranti , A. Gargiulo and G. Bonifazi, “The Utilization of Hyperspectral Imaging
for Impurities Detection in Secondary Plastics”, The Open Waste Management
Journal,2010.
[4] A.C. Karaca, A. Ertürk, M.K. Güllü, M. Elmas, S. Ertürk, ”Hiperspektral
Görüntüleme ile Adli Belgelerdeki Bulguların Analizi ”, 20. IEEE Sinyal İşleme ve
İletişim Uygulamaları Kurultayı (SİU2012), Nisan 2012.
Eşzamanlı Çoklu Tınlayan MEMS Çubuk Algılayıcıların Paralel Uyarlama Ve
Okunması
1
2
A. Mostafazadeh, S. Z. Lulec, C. Sagiroglu, E. Ermek , E. Timurdogan ,
3
1
Y. Leblebici and H. Urey
1.
U v s , Is
u , UR Y
2. Massachusetts Institute of Technology, USA
3. É
qu édé
d L us
, SWITZERLAND
[email protected]
Bu çalışmada MEMS çubukların eşzamanlı tınlama frekansında tek bir manyetik
bobin ile uyarlanması ve tek bir fotodedektörle okunması gösterilmiştir. Bu yöntem birden
fazla hastalık teşhisi yapabilen taşınabilir cihaz üretimi için uygun bir yöntemdir. Sistemde
çok ekonomik üretilebilen MEMS algılayıcı dizini kullanılmıştır. Çubuklar farklı tınlama
frekanslarına sahip olduklarından eşzamanlı olarak tek bir elektronik okuma ve manyetik
uyarlama devresi ile çalıştırılmıştır. MEMS çubuklar tek maskeli kolay bir yöntemle
üretilmiş ve çubukların uç kısımlarında ızgara şeklinde kırınım çizgileri yapılmıştır. Çizgi
şeklinde biçimlendirilmiş bir lazer ışını ile aydınlatılan çubukların okunması birinci
kırınımların birleştiği noktada konulan tek bir fotodedektör ile yapılmıştır.
Fotodedektörden alınan sinyal bir faz kaydırıcı ve geniş bantlı bir akım yükseltici ile
manyetik uyarlayıcı bobine geri beslenmiştir. Bu çalışmada ilk kez ısıl gürültü ile çubukların
titreşimleri ve eşzamanda tek bir devre ile yedi çubuğun kapalı devre tınlaşım
frekanslarında uyarlanma ve okunması gösterilmiştir.
Anahtar kelimeler: mems, optik mems, manyetik uyarlama, tınlama, çoklu okuma,
eşzamanlı optik okuma, kırınım, algılayıcı, bio algılayıcı.
Kaynaklar:
[1] Z. T. Lulec, C. Sagiroglu, A. Mostafazadeh, E. Ermek, E. Timurdogan, Y. Leblebici and H.
Urey, “Simultaneous self-sustained actuation and parallel readout with MEMS cantilever
sensor array”, MEMS 2012 IEEE Conf. Proc., pp. 644-647.
[2] J. L. Arlett, E. B. Myers, and M. L. Roukes, “Comparative advantages of mechanical
biosensors,”, Nature Nanotechnology, Vol. 6, pp. 203-215, 2011.
[3] N. Jalili, and K. Laxminarayana, “A review of atomic force microscopy imaging systems:
application to molecular metrology and biological sciences,”, Mechatronics, Vol. 14, , pp.
907-945, 2004.
15
FOTONİK 2012
[4] D. Ham, and A. Hajimiri, “Virtual damping and Einstein relation in oscillators,”, Journal
of Solid-State Circuits, Vol. 38, pp.407-418, 2003.
[5] M. Kageshima, T. Chikamoto, T. Ogawa,Y. Hirata, T. Inoue, Y. Naitoh, Y. Li, Y. Sugawara,
“Development of atomic force microscope with wide-band magnetic excitation for study of
soft matter dynamics”, Rev. Sci. Instrum. Vol. 80, 023705, 2009.
[6] H. Urey, E. Timurdogan, E. Ermek, I. H. Kavakli, and B. E. Alaca, “MEMS biosensor for
parallel and highly sensitive and specific detection of hepatitis,”, MEMS 2011 IEEE Conf.,
pp. 920-923, 2011.
[7] M. Basso, P. Paoletti, B. Tiribilli and M. Vassalli, “Modeling and analysis of auto-tapping
AFM”, IEEE Decision and Control Conf., Vol. 19, pp 5188 – 5193, 2008.
[8] E. Timurdogan, B. E. Alaca, I. H. Kavakli, and H. Urey, "MEMS biosensor for detection of
Hepatitis A and C viruses in serum",, Biosensors and Bioelectronics, Vol. 28, pp. 189-194,
2011.
[9] A. Ozturk, H. I. Ocakli, N. Ozber, H. Urey, I. H. Kavakli, and B. E. Alaca, “A magnetically
actuated resonant mass sensor with integrated optical readout”,, IEEE Photonics Technol.
Lett., Vol. 20, pp. 1905-1907, 2008.
[10] E. Timurdogan, and H. Urey, “Ferromagnetic thin film cantilevers for sensor arrays”,,
EMSA 2010, Turkey, July 2010.
[11] M. Basso, P. Paoletti, B. Tiribilli and M. Vassalli, “Modelling and analysis of
autonomous micro-cantilever oscillations”,, Nanotechnology, Vol. 19, 2008.
PLC CONTROLLING AND APPLICATIONS IN OPTICAL SYSTEMS
1
2
Ferit ARTKIN , Necati Fevzi ECEVIT
Kocaeli University, Gebze Vocational School, 41800, Hereke
2
Gebze Institute of Technology, Physics Department, 41400, Gebze, Kocaeli
1
2
[email protected] , [email protected]
1
Industrial automation and automatic control systems endowed with modern
technology are the basis of today’s industry. It is programmable devices which provide
flexibility to these systems. These devices are called Programmable Logic Controllers
(PLCs). Nowadays, PLCs are used in almost all areas of industry; particularly in fabrication
and control processes with no single touch of a human hand. Some of their areas of usage
are such as power distribution systems, sophisticated factories automation, conveyors,
engine-speed controllers, process controls (PID applications, controlling physical
parameters), and collecting, reviewing and operating data. PLC based automation systems
have many advantages compared to PC controlled relay systems. Due to these reasons,
PLCs find considerably wide application areas for themselves.
Keywords: PLC Control, Optical Measurement Systems, Industrial applications of PLCs,
Automation
References:
[1] Doç Dr. PASTACI Halit, Elektrik ve Elektronik Ölçmeler, Y.T.U., 1992
[2] Tetsuya OKUBO, Kahraman Öne, Ardışık Kontrol Teknolojisi, MEB-JICA, Izmir, Agust,
2005.
[3] Prof.Dr. ULGUR M.Munir, I.T.U. Otomatik Kontrol Sistemleri Ders Notları, I.T.U., 1980.
[4] KUO Benjamin C., Automatic Control Systems, Prentace Hall, 1991.
[5] Prof.Dr. SARIOĞLU M.Kemal, Otomatic Kontrol I, Birsen Yayınevi, 1994.
[6] PARR E.A., Endüstriyel Kontrol El Kitabı, Cilt I-II, MEB, 2002.
[7] KINGHAM Edward G., Radnai Rudolf, Otomatik Cihazlar ve Ölçme Sistemleri, 1994.
[8] MUTLUGUN Vedat, Otomatik Kumanda Seminer Notları, Haydarpaşa Anadolu Teknik
Lisesi, Otomatik Kumanda Bölümü, Istanbul.
16
FOTONİK 2012
Malzeme işleme için 25-W, 75-ns tümleşik fiber lazer
1,*
1
2
Y. Ozan Aydın , Koray Eken , F. Ömer İlday
FiberLAST, .Ş., 06800 Ankara, T rkiye
2
Fizik Böl m , Bilkent Ü iversitesi, 06800 Ankara, T rkiye
*[email protected]
Fiber lazerler küçük ebat, yüksek ışın kalitesi, yüksek verimlilik, su ile soğutma
gerektirmemek gibi önemli pratik avantajlara sahiptir ve daha iyi fiber lazerlerin
geliştirilmesi yönünde dünya genelinde büyük ilgi ve yoğun aktivite vardır [1]. Ancak bu
lazerlerin araştırma laboratuvarları dışında, endüstriyel ve bilimsel uygulamalarda
kullanılması fiberde tümleşik (all-fiber), dolayısıyla optomekanik ayarlama gerektirmeyen
(misalignment free) mimari gerektirmektedir. Malzeme işlemede kullanılan ve ticari
olarak geliştirilmiş nanosaniye atımlı fiber lazerlerin neredeyse tamamı Q-anahtarlamalı
sistemlerdir. Q- anahtarlama mekanizmasında, tekrar frekansı, atım enerjisi ve atım
uzunluğu birbirine yakından bağlı olup, malzeme ile işlemede büyük öneme sahip bu
parametreler serbestçe ayarlanamamaktadır. Atım enerjisinin (yüksek ışın demeti kalitesi
için) 0.5-1 mJ aralığında tutarak, tekrar frekansı işleme hızını belirlediğinden, yüksek
ortalama gücü hedeflemek en iyi sonucu vermektedir [2]. Fiberde tümleşik
nanosaniye atımlı lazerlerde 150 W’a kadar yükselen ortalama güçler rapor edilmiştir
[3], ancak malzeme ile etkileşimini belirleyen tepe güç (<1 kW) ve atım enerjisi olup, bu
sistemlerde yetersiz kalmaktadır. Yüksek enerjili (1 mJ) ve yüksek tepe güçlü (0,5 MW)
tümleşik fiber lazerler de geliştirilmiştir [4], ancak 10-20 Hz tekrar frekansında çalışan bu
sistemler için, Yb uyarılmış seviye ömrünün ~1 ms olduğu düşünülürse, enerjinin büyük
kısmının kendiliğinden yükseltilmiş ışıma (amplified spontaneous emission, ASE) olarak
atımlar arasında çıkıyor olması kuvvetle muhtemeldir. Ek olarak, bu sistemlerin güçleri
mW seviyesinde olup, malzeme işlemede kullanıma uygun değildir. Dolayısıyla, hem
yüksek enerjili, hem yüksek tekrar frekanslı (yüksek ortalama güçte), tamamen fiberde
tümleşik, lazer parametreleri birbirinden bağımsız ayarlanabilen, demet kalitesi kırınım
limitinde (diffraction limited) lazer sistemlerine ihtiyaç devam etmektedir.
Biz bu çalışmada, 25 W ortalama güce, 6 kW tepe güce sahip, tamamı fiberde
tümleşik, 1 µm dalgaboyunda, iterbiyum (Yb) katkılı fiber lazer sistemi geliştirdik. Bu
sistem, master-oscillator power- amplifier (MOPA) mimarisinde olup, elektronik olarak
sürdüğümüz bir diyottan üretilen atımları bir dizi fiber
yükselteç
aracılığıyla
kuvvetlendirilmesinden oluşmaktadır. MOPA mimarisi sayesinde atım uzunluğu,
tekrar frekansı ve güç miktarı, Q-anahtarlamalı lazerlerden farklı olarak, birbirinden
2
bağımsız olarak ayarlanabilmektedir. Demet kalitesi kırınım limitli olup, tipik olarak M <
1,2 ölçülmektedir. Bu sistem bildiğimiz kadarıyla, MOPA mimarisinde oluşturulan ilk ticari
tümleşik fiber lazerdir.
Sistem mimari Şekil 1’de özetlenmektedir. 1064 nm dalgaboyunda lazer
diyottan elde edilen ~70 ns veya daha uzun atımlar Yb-katkılı fiber yükselteçler ile 1 W’a,
ardından 25 W’a çıkartılmaktadır. Tüm sistem fiberde tümleşik olup, 1,5 m
uzunluğundaki hedefe taşıma fiberini (beam delivery fiber) takip eden elden yalıtıcılıkoşutlayıcıdan çıkış elde edilmektedir. Sistem çok aşamalı mimarisi ve özel tasarım
önlemleri sonucu ASE olmaksızın (<%1’den daha az miktarda) çalışmakta ve %60’dan
fazla optik verimlilik göstermektedir (Şekil 2). Tepe güç değeri, mevcut taşıma fiberi
uzunlukları için, 6 kW ile Raman saçılması etkisi nedeniyle limitlidir. Daha kısa taşıma
fiberi kullanılması ya da Stokes dalgaboylarına daha yüksek oranda enerjinin
aktarılmasının engel teşkil etmeyeceği uygulamalar için bu seviye daha da
arttırılabilmektedir. Yine MOPA mimarisi sayesinde lazer sistemi Q-anahtarlamalı
lazerlere göre daha düşük salınımlara (atımdan atıma enerji ve atım süresindeki
değişiklikler) sahiptir. Yüksek kararlılık ve ışın demeti kalitesi (Şekil 3), malzeme işlemede
tekrarlanabilirliğin ve tekdüzeliğinin yüksek olmasını sağlamaktadır. Sistem mimarisinde
kullanılan aktif ve pasif fiber nüve (core) çaplarının küçük tutulması ve özel optimize
edilmiş fiber ekleriyle (splices) demet kalitesinin yüksek olması sayesinde ticari
lazer sistemlerine göre daha iyi odaklanma sağlanmaktadır. Malzeme ile etkileşimi
belirleyen alana düşen güç yani şiddet (intensity) olduğundan, daha az güç ile
malzemenin etkin olarak işlenmesini sağlamaktadır.
17
FOTONİK 2012
Şekil 1: Sistem mimarisini gösteren basitle tirilm
ema.
a)
Şekil 3: ( )
b)
²ö
m sonu
Anahtar kelimeler: nanosaniye a
r , (b)
profili karakterizasyonu.
lazer, fiber lazer, lazer malzeme i leme
Kaynaklar:
[1] D. J. Richardson, J. Nilsson, W. A. Clarkson, J. Opt. Soc. Am. B 27,
B63-B92 (2010). [2] R. Su, P. Zhou, H. Xiao, X. Wang, X. Xu, Appl. Opt.
51, 3655 (2012).
[3] C. Zheng, H. T. Zhang, W. Y. Cheng, M. Liu, P. Yan, M. L. Gong, Laser Phys. Lett. 9, 451
(2012).
[4] Öktem, K. Özgören, C. Kerse, Y. O. Aydın, M. E. Yağcı, K. Gürel, K. Eken, F. Ö. Ilday,
“Percussion microdrilling efficiency of pulsed lasers in the range of 0.1 - 100 ns,” Optics
Express dergisine gönderildi.
Şekil 2: Optik spektrum ö mleri (a) sinyal kayna
k , (b) yal
ko utlay
k ,
(c) at m n
zamansal profili, (d) k
c
n pompa g c ne gö e grafi i ve verimlilik e imi (slope
efficiency).
18
FOTONİK 2012
Çinko Oksit Tabanlı İnce Film Transistörlerde Aktif Olarak Kontrol Edilebilir
Görünür Işık Emilimi
1,2
1,2
1,2
Levent E. Aygün , Feyza Bozkurt Oruç , Ali K. Okyay
1Department of Electrical and Electronics Engineering, Bilkent University, Ankara 06800,
Turkey
2UNAM-Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University, Ankara
06800, Turkey
[email protected], [email protected]
Çinko oksit (ZnO) kullanarak transparan ince film transistör yapımı amorf silisyum
ince film transistörlerin yerini alabilme potansiyeli sebebiyle büyük ilgi uyandırmıştır [1, 2].
Ayrica, geniş bant ayrıklığı (~3.3eV) nedeniyle mor-ötesi ışık sensörlerinin dizaynlarında
ZnO kullanımı da denenmiştir [3]. Literatürde yüksek sıcaklıklarda saçtırma biriktirme (RF
Sputtering) tekniğiyle ZnO kanal katmanlı transistörlere örnekler gösterilmiştir [4,5]. Fakat
yüksek sıcaklıklardaki kaplama teknikleri esnek ve ucuz alt-taşlar, örneğin polyethylene
terephtalate (PET), için uygun değildir. Bu nedenle, düşük sıcaklıklarda çalışabileceğimiz bir
teknik olan atomik katman kaplama (ALD) tekniğini kullanarak 80°C de ZnO kaplamasını
gerçekleştirdik. Bu çalışmada, çinko oksit kanal katmanlı ince film transistörlerin görünür
ışığa tepkisini transistörün açık veya kapalı olmasını değiştirerek kontrol edebildiğimizi
gösterdik.
Örnekleri birbirinden izole etmek ve kontak metal ile alt-taş arasindaki elektriksel
kontağı önlemek icin p tipi silisyum alt-taş üzerine 210 nm kalınlığında SiO2 PECVD tekniği
ile kaplanmıştır. Bu SiO2 katmanında transistörlerin alanını ve en-boy oranını belirleyecek
şekilde delikler açılmıştır. Transistörlerin kapı ile kanal katmani arasindaki izolasyonunu
sağlamak amacıyla ALD tekniği ile 20 nm kalınlığında Al2O3 kaplanmıştır. Bunun uzerine ise
14 nm ZnO kanal katmani ve 100 nm Al elektriksel temas katmanı olarak kaplanmış ve
sonrasında şekillendirilmiştir.
Şekil 1. U u
d
u
v
s
p
ö
d
Optik karakterizasyon, 150W Xenon lamba kullanılarak Şekil 1 de tasvir edilen
düzenek ile yapılmıştır. Şekil 2 de savaktan kaynağa sabit voltaj uygulanırken, kapı
voltajının değiştirilmesi ile ışığa verilen tepkinin dalga boyuna bağlı değişimini
gözlemliyoruz. Transistör kapalı modda iken bant ayrıklığından daha küçük enerjilere sahip
fotonların da akım üretebildiğini gözlemledik. Bu olayin sebebi ise amorf ZnO içerisinde
bulunan kapan seviyelerinin (trap states) boşluğunun veya doluluğunun kontrol edilmesi.
Bu kapan seviyeleri ZnO bant ayrıklığının içerisinde bulunup, düşük enerjili fotonların
valens bandından kendi seviyelerine elektron aktarmalarına yada kendi seviyelerinden
iletim bandına elektron aktarılmasına sebep olmaktadır. Bu nedenle, bant ayrıklığından
daha küçük fotonların emilimini gözlemleyebilmekteyiz. Şekil 3 de ZnO katmanının ışık
emilimi (absorption) ve ışık yayımı (emission) gösterilmiştir. Burada da görebileceğimiz gibi,
kapan seviyeleri dışarıdan kapı kontrolü ile boşaltılamadığında ya da doldurulamadığında
ışık emilimi sadece bant ayrıklığından yüksek enerjili fotonlar için gerçekleşmektedir. 350
nm deki ışık kaynağı ile aydınlattığımız ZnO için ise, ışık yayılımı grafiğinde kapan
seviyelerinin bant ayrıklığı içerisinde nasıl dağıldığını görebilmekteyiz.
19
FOTONİK 2012
Anahtar kelimeler: ZnO, ince film transistörler, görünür ışık emilimi
Kaynaklar:
Şekil 2. Sabit savak-
v
v
j
j
d ,s v
d
v
p
f
[1] R. Hoffman et al., ZnO-based transparent thin-film transistors, APL 82,733 (2003)
[2] S. Masuda et al., Transparent thin film transistors using ZnO as an active channel layer
and their electrical properties, APL 93, 1624 (2003)
[3] Liu, K. et al., Sensors 2010, 10, 8604-8634
[4] H. S. Bae et al., Dynamic and static photoresponse of ultraviolet-detecting thin-film
transistors based on transparent NiO[sub x] electrodes and an n-ZnO channel, J. Appl.
Phys. 97, 076104 (2005)
[5] H. S. Bae et al., Ultraviolet detecting properties of ZnO-based thin film transistors,Thin
Solid Films, Vol. 469–470, 2004, Pages 75-79
20
Şekil 3. Z
(
s p
)v
(
ss
)
Bu çalışmada, ZnO içerisindeki görünür dalga boylarındaki ışık emilimini voltaj
uygulayarak kontrol edebildiğimizi gösterdik. Bu cihaz, transparanlığı kontrol edilebilir cam
üretiminde, esnek yüzeyler üzerinde transparanlığı kontrol edilebilir transistör yapımında
kullanılabilir.
Bu çalışma TUBITAK Grants 108E163, 109E044 and 112M004, EU FP7 PIOS 239444
tarafından desteklenmiştir.
FOTONİK 2012
MEMS KIZILÖTESİ SPEKTROMETRE SİSTEMİ
Sven Holmström, N. Pelin Ayerden, Uğur Aygün,
Başarbatu Can, Hakan Ürey
p
ss
L
uv ,
-Elektronik
ds
ö
Ü v s s, s
u
[email protected]
Günümüzde Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopi, malzeme
tanımlama konusunda, laboratuvarlarda standart olarak kullanılan yöntemlerden biri
haline gelmiştir. Ancak klasik FTIR sistemlerinin büyük ve ağır olması, bu sistemlerin yaygın
kullanımı konusunda sıkıntılar yaratmış olup, küçük boyutlu sistemler konusunda bir
arayışa gidilmesine neden olmuştur. Bu çalışmada, MEMS interferometre kullanılarak,
kırınım ızgarası girişimölçer (LGI) temelli FTIR sistem tasarımı yapılmıştır. Kırınım
ızgarasında bulunan sabit ve hareketli parmaklardan oluşan dinamik kırınım ağı, dalga
cephesinde bölünmeyi sağlayarak interferogram işaretini oluşturmaktadır. Sıfırıncı derece
kırınımın tek bir fotodedektörle ölçülmesi Michelson konfigürasyonundan daha küçük ve
sade bir sistem elde edilmesini sağlamaktadır [1-4].
Tasarlanan ve üretimi yapılan MEMS girişimölçer, rezonans frekansı olan 350 Hz
civarında sürülmüş olup, tasarımda kullanılan pantograf süspansiyonun, yüksek verimli
burulma hareketi korunum mekanizmasının da etkisiyle, tepeden tepeye ±500μm sapma
miktarına kadar kararlı bir hareket gözlenmiştir. Tasarlanan MEMS’ler elektrostatik olarak
harekete geçirilebildiği gibi, hoparlör kullanarak akustik basınçla veya piezo elektrik yapıyla
da çalıştırılabilmektedir. Kızılötesi kaynak Bruker Optics tarafından dedektör ise VIGO
Systems tarafından proje için özel olarak üretilmiştir. [5].
Sistemin optik tasarımında güç hesaplamaları için ZEMAX, fiziksel optik
benzetimleri için MATLAB kullanılmıştır. FTIR spektrometre laboratuvarda düzenek olarak
kurulmuş ve ±450μm sapma miktarları için 700cm-1 ile 3200cm-1 bölgesi arasında 25cm-1
çözünürlükte kızılötesi spektrum elde edilmiştir.
Anahtar kelimeler: Kızılötesi spektroskopisi, Fourier dönüşümü spektroskopisi (FTS),
kırınım ızgara girişimölçer (LGI), Mikro-opto-elektro-mekanik sistemler (MOEMS).
Kaynaklar:
[1] J. Strong and G. A. Vanasse, “Lamellar grating far-infrared interferometer,” J. Op Soc.
Am. Vol. 50, Issue 2, p.113, 1960.
[2] A. Caglar, U. Hakan, and W. Alexander, "A Fourier transform spectrometer using
resonant vertical comb actuators," J. Micromech. Microeng., vol. 16, p. 2517, 2006.
[3] O. Ferhanoglu, H. R. Seren, S. Lüttjohann, and H. Urey, "Lamellar grating optimization
for miniaturized fourier transform spectrometers," Opt. Express, vol. 17, pp. 21289-21301,
2009.
[4] T. Sandner, A. Kenda, C. Drabe, H. Schenk, and W. Scherf, “Miniaturized FTIRspectrometer based on optical MEMS translatory actuator”, Proc. SPIE, Vol. 6466, 646602,
2007.
[5] H. R. Seren, S. Holmstrom, N. P. Ayerden, J. Sharma, and H. Urey, "Lamellar-GratingBased MEMS Fourier Transform Spectrometer," J. Microelectromech. Syst, vol. 21, pp. 331339, 2012.
21
FOTONİK 2012
Characterization of Quaternary Compound of Cu 2ZnSnS4 Thin Film as a PhotoAbsorbing Layer by XPS and RAMAN Scattering for Solar Cells
a
a
b
a
a
A. Cantas , S. Yazici , M. A. Olgar , M. Kurt , G. Aygun ,
a
b
a
E. Tarhan , E. Yanmaz , L. Ozyuzer
a
Department of Physics, Izmir Institute of Technology, Urla, 35430, Izmir, Turkey
b
Department of Physics, Karadeniz Technical University, Merkez, 61080, Trabzon, Turkey
*Corresponding author
[email protected]
For thin film solar cell applications, having the direct energy band gap of 1.4-1.5
4
-1
eV, a large optical absorption coefficient above 10 cm and p-type conductivity,
quaternary compound of Cu2ZnSnS4 (CZTS) is one of the most promising candidates among
the possible photo-absorbing materials [1]. Also it is well known that CZTS is one of the
appropriate photovoltaic materials not only being low-cost solar cell but also consisting of
earth-abundant elements [2]. In this study, CZTS films were growth on Ti and Mo
backcontact coated SLG substrate by dc magnetron sputtering technique. Sn/Zn/Cu layers
were sputtered and these deposited stacks were transformed into CZTS films by
sulfurization. The transformed CZTS films were characterized by X-ray Photoelectron
Spectroscopy (Specs) and Confocal Raman scattering (Scientific Instruments)
measurements. The focus of this study is being on secondary phases, CZTS surface
composition and native oxidation for future development of solar cell. XPS survey
spectrum of CZTS verified the existence of Cu, Zn, Sn, S, and C. The detailed scanning Cu
2p, Zn 2p, Sn 3d, S 2p were also obtained. The Raman analysis includes possible CZTS peaks
-1
-1
-1
at 338 cm , 287 cm and 252 cm [3]. In addition, it is evident that there is additional
1
peak related to the presence of other compound of SnS 190 cm .
In summary, we have shown that our CZTS films prepared with dc magnetron
sputtering technique presented majority CZTS phase and some secondary phases. The
optimization of film stoichiometry and sulfurization process are in progress.
Keywords: Thin film solar cells, Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film, Sputtering, XPS, Raman.
This study was partially supported by TUBITAK project 112T068.
References:
[1]M. Danilson, M. Altosaar, M. Kauk, A. Katerski, J. Krustok, J. Raudoja. XPS study of
CZTSSe monograin powders, Thin Solid Films, 519, 2011, 7407–7411.
[2]M. Bar, B.-A. Schubert, B. Marsen, R.G. Wilks, M. Blum, S. Krauseand, S. Pookpanratana,
Y. Zhang, T. Unold, W. Yang, L. Weinhardt, C. Heske, H.-W. Schock. Cu2ZnSnS4 thin-film
solar cell absorbers illuminated by soft x-rays, Journal of Materials Research Society, 27, 8,
2012, 1097-1104.
[3] Hyesun. Yoo, JunHo. Kim. Comparative study of Cu2ZnSnS4 film growth, Solar Energy
Materials & Solar Cells 95, 2011, 239–244.
22
FOTONİK 2012
FOTOVOLTAİK GÜNEŞ GÖZESİ UYGULAMALARI İÇİN CdO İNCE FİLMLERİN SOLGEL SPİN KAPLAMA YÖNTEMİ İLE BÜYÜTÜLMESİ VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
ÜZERİNE TAVLAMANIN ETKİSİ
a
a
b
d
b
a
a
B. Demirselçuk , E. Sarıca , K. Sel , V. Bilgin
ö
,Ç
s
Ü v s s,Ç
C
js
, s
u d Ü v s
[email protected]
s, s
u
CdO ince filmler sol-gel spin kaplama yöntemi ile cam alttaşlar üzerine
büyütülmüştür. Filmlerin optik, yapısal ve elektronik özellikleri incelenmiş olup, 400C ve
500C sıcaklıklarda tavlama sonucunda fiziksel özelliklerinin değişimi araştırılmıştır.
Tavlama işlemi sonrası morötesi-görünür bölge geçirgenlik spektroskopisi kullanılarak
ölçülen geçirgenlik spektrumlardan, filmlerin 900 nm’deki optik geçirgenlikleri sırasıyla %80
ve %65, optik enerjileri 2.40 eV ve 2.15 eV olarak belirlenmiştir. X-ışını kırınımı ile filmlerin
kristalleşme düzeyleri, tercihli yönelimleri, örgü sabitleri, tane büyüklükleri ve yapılanma
katsayıları gibi bazı yapısal parametreler belirlenmiştir. Filmlerin polikristal yapıda
oluştukları ve her iki tavlama sıcaklığı için de tercihli yönelimlerinin (111) olduğu
belirlenmiştir. Filmlerin yüzey morfolojileri atomik kuvvet mikroskobu ve taramalı elektron
mikroskobu ile incelenmiş ve 500 °C’de tavlamanın yüzeyi daha düzenli ve homojen hale
getirdiği görülmüştür. Filmlerin elektriksel özellikleri oda sıcaklığında dört-uç akım-voltaj
ölçümleri ile analiz edilmiştir ve iletkenliklerinin tavlama sonucunda arttığı belirlenmiştir.
Elde edilen veriler çerçevesinde spin kaplama metodu ile büyütülmüş CdO filmlerin,
saydam iletken oksit ince filmler olarak güneş gözeleri başta olmak üzere fotovoltaik
aygıtlarda kullanılmaya uygun olduğu, tavlamanın filmlerin fiziksel özelliklerinin modüle
edilebilmesinde etkili olduğu belirlenmiştir.
Bu çalışma Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri
(ÇOMÜ-BAP) tarafından 2011/009 nolu proje kapsamında desteklenmiştir.
Anahtar kelimeler: CdO ince filmler, sol-gel spin kaplama, UV-VIS, XRD, AFM, SEM.
Kaynaklar:
[1] Rusu, R.S and Rusu, G.I., Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 7 (3),
1511-1516 (2005).
[2] Jayakrishnan, R. and Hodes, G., Thin Solid Films, 440, 19-25 (2003).
[3] Morales J., Sanchez, L., Martin, F., Romos-Barrado, J.R., Sanchez, M., Electrochimica
Acta, 49, 4589 (2004).
[4] Liu, Q., Liang, Y., Liu, H., Hong, J., Xu, Z., Materials Chemistry and Physics, 98 (2-3), 519522 (2006).
[5] Alkoy, E.M., Kelly, P.J., Vacuum, 79, 221 (2005).
[6] Morales,J., Sanchez, L., Martin, F., Romos-Barrado, J.R., Sanchez, M., Thin Solid Films,
474, 133 (2005).
[7] Chaudhary Y. S. , Agrawal A., Shrivastav R., Satsangi V.R. and Dass S., International
Journal of Hydrogen Energy, 29 (2), 131-134 (2004).
[8]Pierson, J.F., Thobor-Keck, Billard, A., Applied Surface Science, 210, 359 (2003).
[9] Saravanan, P., Alam Sarfaraz and Mathur G.N., Thin Solid Films, 491 (1-2), 168-172
(2005).
23
FOTONİK 2012
Gaz, Sıvı ve Süperkritik Karbondioksitte Mikro-Çubukların Frekans Tepkileri
a,
a
b
1. Burcu Beykal *, 2. Alexandr Jonas , 3. Katjana Ehrlich ,
a
a
a
4. Erdem Alaca , 5. Alper Kiraz , 6. Can Erkey
a
Ü v s s, s
u , 34450
b
U v s ä
sd ,
, 14469
* u u
Ü v s s, s
u , 34450
[email protected]
Bu çalışmada mikro-çubukların yüksek basınç altında, sıvı, gaz ve süperkritik
karbondioksitte frekans tepkileri incelenmiştir. Frekans tepkilerini ölçmek amacıyla özel bir
düzenek kurulmuştur. Uzunlukları 200μm ile 400μm arasında 25 μm aralıklarla değişen
mikro-çubukların frekans tepkileri sıvı, gaz ve süperkritik karbondioksitte ölçülmüştür.
Farklı basınçlarda yapılan ölçümler doğrultusunda, frekans tepkilerinin ortam basıncına
göre değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. Özellikle, gaz halindeki karbondioksitte frekans
tepkilerinin basınçla doğrusal değişim gösterdiği gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Mikro-çubuklar, Rezonans frekansı, Kalite faktörü
Kaynaklar:
[1] B. Ilic, D. Czaplewski, H.G. Craighead, P. Neuzil, C. Campagnolo, and C. Batt, Mechanical
resonant immunospecific biological detector, Applied Physics Letters, 77 (2000), 450-452.
[2] G. Muralidharan, A. Wig, L.A. Pinnaduwage, D. Hedden, T. Thundat, and R.T. Lareau,
Absorption-desorption characteristics of explosive vapors investigated with
microcantilevers, Ultramicroscopy, 97 (2003), 433-439.
[16] A. Passian, R.J. Warmack, A. Wig, R.H. Farahi, F. Meriaudeau, T.L. Ferrell, and T.
Thundat, Observation of Knudsen effect with microcantilevers, Ultramicroscopy, 97 (2003),
401-406.
Darbeli Terahertz sisteminde genlik modülasyonlu veri iletişiminin deneysel
olarak gösterilmesi
(1)
(1) Y d
(2)
(2)
B. Şahin , H. Altan
Ü v s s,
v
D u
Ü v s s,
[email protected]
ds
ö
Terahertz frekansı teknolojisinin bir getirisi kablosuz haberleşmede daha önce
düşünülemeyen veri kapasitelerine ulaşılabilecek olmasıdır. Klasik mikrodalga
komünikasyona göre THz komünikasyonun avantajları geniş bant, yüksek derece yönlülük
ve karıştırılamamadır. Kısa mesafe ve yüksek veri hızı haberleşmede ve uydu komünikasyon
sistemlerinde THz komünikasyon deneme çalışmaları başlamış ve Terahertz bandında
kablosuz 25 Gbit/s ve üzeri veri tek alıcı ve verici arası aktarım hızları gösterilmiştir.Bu
çalışmada Orta Doğu Teknik Üniversitesi Fizik Bölümü Terahertz Araştırma Laboratuvarında
bulunan altyapıyı kullanarak fotonik Terahertz sinyali üretim ve ölçüm sistemine genlik
modülasyonlu haberleşme alıcı verici alt-sistemleri eklenmiştir. Darbeli lazer- fotoiletken
anten temelli geniş bant -0,1-1,5 THz frekans aralığı- sinyal kaynağında fotoiletken antenin
öngerilim modülasyonu sağlanmış ve elektro-optik kristal + fotodetektör alıcıda
modülasyonun etkisi gözlenmiştir. Fotodetektörün frekans tepki limiti sebebi ile veri hızı
125 kB/s olarak sınırlanmıştır. Farklı alıcıların denenmesi ile daha yüksek veri hızlarına
ulaşılacaktır.
Anahtar kelimeler: terahertz, kablosuz komünikasyon.
Kaynaklar:
[1] Cisco, “Cisco visual networking index forecast and methodology 2010–2015,” [Online].
Available:http://www.ciscosecure.net/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns7
05/ns827/white_paper_c11-481360_ns827_Networking_Solutions_White_Paper.html)
[2] D. J. Richardson, “Filling the light pipe,” Science, vol. 330, no. 6002, pp. 327–328, Ekim
2010.
[3] J. Federici and L. Moeller, “Review of terahertz and subterahertz wireless
communications,” J. Appl. Phys., vol. 107, pp. 111101-1–111101-22, 2010.
[4] H. J. Song and T. Nagatsuma, IEEE Trans. Terahertz Science and technol., vol. 1, pp.
256–263, Eylül 2011.
24
FOTONİK 2012
[5] R. Herschel and C. G. Schäffer, “Architectures for multi Gbps radioover-fiber systems,”
the Photonische Netze, No. 24. Leipzig, Germany, 2011, 2-3 Mayıs 2011
[6] C. Jastrow, K. Munter, R. Piesiewicz, T. Kurner, M. Koch, and T. Kleine-Ostmann, “300
GHz channel measurement and transmission system,” 33rd Int. Conf. on Infrared,
Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW), 2008, pp. 1–2.
[7] J. Antes, J. Reichart, D. Lopez-Diaz, A. Tessmann, F. Poprawa, F. Kurz, T. Schneider, H.
Massler, and I. Kallfass, “System concept and implementation of a mmW wireless link
providing data rates up to 25 Gbit/s,” IEEE COMCAS, 2011.
[8] I. Kallfass, J. Antes, T. Schneider, F. Kurz, D. Lopez-Diaz, S. Diebold, H. Massler, A.
Leuther, and A. Tessmann, “All active MMIC-based wireless communication at 220 GHz,”
IEEE Trans. THz. Sci. Technol., vol. 1, no. 2, pp. 477–487, Kasım 2011.
[9] J. C. Pujol, J. M. Jornet, and J. S. Pareta, “PHLAME: A physical layer aware MAC protocol
for electromagnetic nanonetworks,” in Proc. 1st IEEE Int. Workshop on Molecular and
Nano Scale Commun. (MoNaCom), Nisan 2011, pp. 431–436.
[10] J. M. Jornet and I. F. Akyildiz, “Graphene-based nano-antennas for electromagnetic
nanocommunications in the terahertz band,” in Proc. 4th Eur. Conf. Antennas Propag.
(EuCAP), Nisan 2010, pp. 1–5.
[11] A. Hirata, R. Yamaguchi, T. Kosugi, H. Takahashi, K. Murata, T. Nagatsuma, N. Kukutsu,
Y. Kado, N. Iai, S. Okabe, S. Kimura, H. Ikegawa, H. Hishikawa, T. Nakayama, and T. Inada,
“10-Gbit/s wireless link using InP HEMT MMICs for generating 120-GHz-band millimeterwave signal,” IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 57, no. 5, pp. 1102–1109, Mayıs
2009.
[12] T. Nagatsuma, H. Song, and Y. Kado, “Challenges for ultra high-speed wireless
communications using Terahertz waves,” Terahertz Sci. Technol., vol. 3, no. 2, pp. 55–65,
Haziran 2010.
[13] T. Schneider, A. Wiatrek, S. Preußler, M. Grigat, and R. Braun, “Link Budget Analysis
for Terahertz Fixed Wireless Links” , IEEE Trans. THz. Sci. Technol., vol. 2, no. 2, Mart 2012
[14] K. Ishigaki, M. Shiraishi, S. Suzuki, M. Asada, N. Nishiyama and S. Arai, “Direct intensity
modulation and wireless data transmission characteristics of terahertz-oscillating resonant
tunnelling diodes”, Elec. Lett. Vol. 48, No. 10, Mayıs 2012
[15] T. Nagatsuma, “Terahertz Communications Technologies Based on Photonic and
Electronic Approaches”, European Wireless 2012.
Kobalt ve Bakır Alaşımlarının LIBS Tekniği ile İncelenmesi
1,5
1
2
3
4
1
B. Genc Oztoprak , E.Akman , M. Hanon , M.Günes , S. Gümüs , E. Kacar , O.
3
4
1
Gundogdu , M. Zeren , A.Demir
1)
Ü v s s,L
j
v U u
2)
d Ü v s s,L
s s
3)
Ü v s s,
- p
s
ds
ö
4)
Ü v s s,
j v
ds
5) BEAM Ar-G , L
v p
j
, U
p
Lazerle oluşturulan plazma spektroskopi (LIBS) tekniği endüstriyel, adli tıp, askeri,
kültürel miras, çevresel görüntüleme ve biomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır [1-4].
Bu çalışmada, milisaniye (ms) atımlı Nd:YAG lazer kullanılarak farklı kalınlıkta iki bakır
plakanın kaynak edilmesinde, lazer enerjisinin soğurumunu ve kaynak kalitesini arttırmak
amacı ile kaynak sırasında sisteme kobalt alaşımı (stellite 6) toz ilave edildi. Bakır
plakaların lazerle kaynak edilmesinde oluşan kaynak bölgesindeki kobalt ve bakır alaşımları
yüksek çözünürlüklü çok kanallı spektrometre ve nanosaniye (ns) atımlı Nd:YAG lazer
kullanılan LIBS tekniği ile analiz edildi. LIBS sistemi ile bakır plakaların kaynak bölgesinin
elemental bileşimi ve stellite 6 tozunun bu bölgedeki nüfuz ettiği derinlik belirlendi. Lazerle
kaynak işlemini optimum hale getirmek ve yüksek kalitede kaynak elde etmek için lazer pik
gücü ve pals süresi parametreleri incelendi, toz besleme ünitesi kullanılarak stellite 6
tozunun miktarı optimize edildi. Farklı lazer parametreleri için çekme testi ve sertlik
değerleri ölçüldü. LIBS, EDX ve SEM sonuçları stellite 6 tozunun bakır plakalara işlediğini ve
sertliğini arttırdığını gösterdi.
25
FOTONİK 2012
MEMS MİKROAYNA İLE TÜMLEŞİK MRG ALICI MİKROSİSTEMİ TASARIMI
5000
2400. atım
atım
2400.
31200. atım
31200.
atım
31200.
atım
Cu I
Cr II
220
240
260
280
300
320
Co I
Co I
340
u
Cr I
Co I
Cr I
Cr I
Cu
II
W II
N II
Cr I
Co I
Cr II
Cr II
Cr I
N II
500
0
200
B. Sarıoğlu, B. Çamlı, A. U. Çakacı, Ş. Mutlu, G. Dündar, A. D. Yalçınkaya
Ü v s s,
ds
ö
,
34342 s
[email protected]
Cu I
Cr I
Cr II
Cu II
Co II
Co I
WI
W II
Cu II
WI
WI
W II
WI
W
I
Co I
Co II
WI
Cu
II
Cu
II
1000
Cu
II
2000
1500
Cu
II
Cu
II
Cu I
Cu
II
Cu I
2500
Cu I
3000
Cu II
Cu II Cu
II
Şiddet (a.u)
3500
WI
Co II
Cu II
4000
Cr II
Cu II
4500
360
Wavelength (nm)
Dalgaboyu (nm)
Şekil 1. Co-Cu element
oranlarında en yüksek sapma
olan 2400. ve 31200. lazer
atımındaki LIBS spektrumları.
.
Şekil 2. LIBS spektrumlarındaki
normalize 238,48 nm Co ve
324,75
nm
Cu
spektral
çizgilerinin derinlik profili.
Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) rehberliğinde cerrahi müdahaleler
yapılması nispeten yeni bir yaklaşımdır. MRG’nin görüntüde iyi yumuşak doku ayrıklığı
sağlarken hasta ve klinik personeli iyonize edici radyasyona maruz bırakmama üstünlüğü
vardır. Öte yandan bu tip müdahalelerde MRG ile kateter ucunun yerinin tespiti metal
malzeme kullanımı söz konusu iken sıkıntı yaratmakta, MRG uyumlu malzemeden yapılmış
pasif kateter uçları ise görüntüde kolayca kaybolmaktadır. Bu çalışmada kateter ucunun
konumunun aktif olarak belirlenmesi ile bu tip operasyonların MRG altında rahatlıkla
yapılabilmesini sağlayan optoelektronik bir mikrosistem anlatılmaktadır. Mikrosistemin dış
dünya ile tüm haberleşmesi ve güç aktarımı, MRG cihazında uzun metal kabloların
kullanımı sakıncalı olabileceği gerekçesiyle optik yollarla yapılmaktadır.
Kaynaklar:
[1] D.A. Cremers, L. J. Radziemski, John Wiley&Sons Ltd., (2006).
[2] A. Miziolek, V. Palleschi and I. Schechter, Cambridge University Press, (2006).
[3] J.P. Singh, S.N. Thakur, Elsevier, 2007.
[4] R. Noll, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, (2012).
Görüntüleme sırasında alınan yansıma işaretleri ile MRG cihazı tarafından verilen
anma değerde frekansa sahip bir işaretin frekanslarının toplam ve fark frekanslarında
bileşenleri olan bir işaret çıktısı sistem tarafından elde edilebilir; ki söz konusu fark frekansı
konum bilgisinin hesaplanmasına yaramaktadır. Fark frekansındaki işaret bileşeni, bu
amaçla bir alçak geçiren süzgeç ile diğer bileşenlerden ayrılarak bir sürücü aracılığı ile
akıma çevrildikten sonra yansıtıcı malzeme kaplı MEMS yapılarına iletilir. Söz konusu
MEMS yapılarına, MRG cihazının sağladığı sabit manyetik alanın ve sistemden gelerek
üzerlerinden geçen fark frekansındaki akımın etkisiyle bir Lorentz kuvveti etkir. Bu etkime
sonucu oluşan fark frekansındaki titreşimler, bu yapıların üzerine düşürülecek olan ışığın
geri yansıyabilirliğinin değişmesi sayesinde dış dünyaya aktarılabilir ve burada konum bilgisi
olarak okunabilir (Şekil 1). Mikrosistemde elektriksel güç harcayan bütün bileşen ve
birimler, dışarıdan gelen optik enerjiyi bir fotodiyot - yük pompası (DC-DC çevirici) ikilisi
aracılığı ile elektriksel enerjiye dönüştüren bir kaynak birimi tarafından desteklenmektedir.
Mikrosisteme tamamen optik yollarla güç aktarımı gerçekleştirilerek yapılan
ölçümler sonucu elde edilen sistem çıkış SNR değerinin besleme gerilimine göre değişimi
eğrisi Şekil 2’de verilmiştir.
26
FOTONİK 2012
SÜPERHİDROFOBİK YÜZEYLER ÜZERİNDE MİKROAKIŞKAN KANAL
OLUŞTURULMASI VE UYGULAMALARI
1
1
2
Şekil 1
p
L
uvv
s
Şekil 2
d
ö d
NR
s
s
Anahtar kelimeler: MRG alıcı, optik güç, miroayna, CMOS
Kaynaklar:
[1] S. Fandrey, S. Weiss, J. Müller, “Development of an active intravascular MR device with
an optical transmission system” IEEE Transactions on Medical Imaging, v 27, n 12, p 17231727, December 2008.
[2] M. Suster, W.H. Ko, D. Young, “An optically powered wireless telemetry module for
high-temperature MEMS sensing and communication” Journal of Microelectromechanical
Systems, v 13, n 3, p 536-541, June 2004.
s
2
2
2
1
A. Jonas , B. Yalizay , T. Ersoy , S. Akturk and A. Kiraz
Ü v s s,
ö
, Rumelifeneri Yolu, 34450
, s
u
u
Ü v s s,
ds
ö
, 34469
s , s
u
[email protected]
Akışkan tabanlı optik bileşenler, akışkanların sahip olduğu kırılma indisi çeşitliliği,
kolay şekillenebilme gibi özgün özellikleri sebebi ile oldukça ilgi çekicidir. Sıvı akışının
mikron boyutunda sağlanması ve kontrolü ile katı bileşenlerin aksine yeniden ayarlanabilir
optik sistemlerin oluşturulması mümkün olmaktadır [1, 2]. Özellikle mikroakışkan çip
üretimi alanında yapılan çalışmalarda akışkan genellikle cam, polimer veya yarıiletken
çipler üzerindeki kapalı mikrokanallara hapsedilir ve dış bir pompa kaynak aracılığı ile
sıvının akışı sağlanır [3]. Alternatif olarak, sıvının hapsedilmesi ve kılavuzlama katı
substratın ıslanabilirlik özelliği üzerinde çalışarak da elde edilebilir [4]. Bu tip serbest yüzey
mikroakışkan kanal sistemlerinin faydaları; kolay üretimi, karmaşık mikrokanal ağlarının
üretilebilmesi, sıvı yüzeyine doğrudan ulaşılabilmesi ve sıvının mikrokanalda substratın
ıslanabilliğine bağlı olarak kendiliğinden akması olarak sıralanabilir [5].
Yaptığımız çalışmalarda süperhidrofobik yüzeyler üzerinde mikroakışkan kanalı
oluşturabilmek için temel dalga boyu 1030 nm, atım etki süresi 500 fs ve tekrarlama oranı
1 kHz olan femtosaniye lazer atımları kullanılmıştır. 10 mm’ye yakın uzunluğu olan ve farklı
kalınlıklardaki (50 m - 200 m) kanalları oluşturmak için kırınımsız Bessel hüzmeleri ve
Gauss hüzmelerini kullanıldı. Her iki hüzme tipinde de oluşturduğumuz kanallara sıvının
(etilen glikol) hapsedilmesi ve kanal boyunca ilerletilmesi mümkün olmuştur. Kanal kalınlığı
arttıkça sıvının akış hızı ve oluşan sıvı filamentin uzunluğu artmaktadır.
Sonuç olarak mevcut çalışmalardan farklı olarak oluşturduğumuz bu filamentlerin
dalga kılavuzu özelliklerini inceledik. Filamentlere ışığın eşlenebilmesi için Şekil 1.a’da
düzenek kullanılmış ve ışığın bu filamentlerde ilerlediği gözlenmiştir (Şekil 1.b).
27
FOTONİK 2012
(a)
(b)
Mode-locked Fiber Laser for Highly Time-Resolved Broadband Absorption
Spectroscopy of Micro-plasmas
1
1
2
2
1
İ. L. Budunoğlu *, K. Gürel , B. Niermann2, M. Böke , J. Winter , and F. Ö. İlday
1
Department of Physics, Bilkent University, Ankara 06800, Turkey
2
Ruhr-University Bochum, Institute for Experimental Physics II, Universtatstrasse 150,
44780 Bochum, Germany
*[email protected]
Şekil 1: (a) R
vu d
vu
u
s
vu
ös
.( )Y
u
s
Anahtar kelimeler: süperhidrofobik yüzey, lazer işleme, mikroakışkan kanal, dalgakılavuzu
Absorption spectroscopy is a powerful technique to gain spatially and temporally
resolved information on excited and reactive species in a plasma discharge. Furthermore,
the interaction of the discharge with short intense laser pulses can trigger the ignition and
the transition into other transient states of the plasma. In this context laser-assisted
„pump-probe‟ experiments involving simultaneously generated supercontinuum radiation
yield highly temporally resolved and spatially well-defined information on the transient
phenomena.
Kaynaklar:
[1] Psaltis, D., Quake, S. R., and Yang, C. Nature, 442, 381–386 (2006).
[2] Monat, C., Domachuk, P., and Eggleton, B. J. Nature Photonics, 1, 106–114 (2007).
[3] Zhang, D., Men, L., and Chen, Q. Sensors, 11, 5360–5382 (2011).
[4] Zhao, B., Moore, J. S., and Beebe, D. J. Science, 291, 1023–1026 (2001).
[5] Xing, S., Harake, R. S., and Pan, T. Lab on a Chip, 11, 3642–3648 (2011).
In this work, to realize laser-assisted pump- probe experiments in micro-plasmas,
we built a unique fiber laser system that comprises two main sections that produces high
power pulses to start the ignition (pump arm) and broad spectrum pulses to span most of
the species of microplasmas (probe arm). Both of the sections are seeded by the same
mode-locked fiber laser so there has extra-ordinarily good synchronization in between two
arms with a timing jitter lower than hundred femtoseconds.
28
FOTONİK 2012
Fig. 2.
s p
sp
u
u d
23 1→23 0J (J=0,1,2)
s
s
1083
(black line). Also displayed are three Voigt functions, representing the respective transitions
from the Hem 23S1 level.
Fig. 1. Scheme of fiber laser system for time-resolved broad-band absorption spectroscopy
The laser system comprises of a mode-locked fiber oscillator, operating in the allnormal dispersion mode, and seeding a multi-stage fiber amplifier. A fiber stretcher is used
to implement chirp-pulse amplification. The system is all-fiber, with an architecture based
that of [1]. Prior to the final stage, the fiber path bifurcates into two, one seeding the
power amplifier (pump-arm), which is described in detail in [2], and another seeding a
highly nonlinear photonic crystal fiber for supercontinuum generation (probe-arm).
Supercontinuum generation without pulse compression requires high pulse energies. Thus,
the repetition rate of the pulses is reduced to 50 kHz in two steps to further increase the
pulse energies during amplification while maintaining reasonably low average power
levels.
A typical absorption spectrum around the Hem 23S1→23P0J (J=0,1,2) transitions
at 1083 nm measured with our unique fiber laser setup is shown in the figure (Fig. 2 black
curve). The result shows perfect agreement with the Voigt functions modelled with the
results obtained by tunable diode laser absorption spectroscopy measurements. Moreover
the detection limit of broad band absorption spectroscopy using supercontinuum radiation
is at least in the order of 10-3 which is far better than previous results observed using LEDs
or incandecsent lamps due to higher spectral intensity.
References:
[1] F. Ö. Ilday, H. Lim, J. Buckley, F. , Wise, “Practical all-fiber source of high-power, 120 fs
pulses at 1 μm,” Opt. Lett. 28 1362 (2003)
[2] P. Mukhopadhyay, K. Özgören, I. L. Budunoğlu, F. Ö. Ilday, “All-fiber low-noise highpower femtosecond Yb-fiber amplifier system seeded by an all-normal fiber oscillator,”
IEEE J. Sel. Top. Quant. 15 145 (2009)
29
FOTONİK 2012
NANOBİYOSENSÖR UYGULAMALARI İÇİN METALİK NANO YAPILARIN LOKALİZE
YÜZEY PLAZMON REZONANSI (LYPR) TEMELLİ ÇEVİRİCİ GELİŞTİRİLMESİ
a,b
b
b,e
b
a,c,d
Adil Burak Turhan, Demet Ataman, Yasin Sen, Mehmet Mutlu, and Ekmel Özbay
a
Ü v s s N
j
—N N
,
06800,
b
p Ü v s s,
D s
ds v
j
Gu u
(
),
06532,
c
Ü v s s,
ö
,
06800,
d
Ü v s s,
v
ds
ö
,
06800,
e
s
Ü v s s,Gd
js ö
, s
06100,
[email protected]
kayma, her yüzey modifikasyonu adımının ardından optik geçirgenlik spektrumunda tespit
edilmiştir.
Anahtar kelimeler: Lokalize Yüzey Plazmon Rezonansı (LYPR), Elektron Demeti Litografisi
(EDL), Plazma Polimerizasyonu, Çevirici, Biyosensör
Çalışma, lokalize yüzey plazmon rezonansı (LYPR) temelli nano çevirici
geliştirilmesi amacıyla yapılan nanofabrikasyon ve yüzey modifikasyonu işlemlerini
kapsamaktadır.
Altın nano yapılar safir örnekler üzerine fabrike edilmiştir. Nano desenleme
yöntemi olarak, boyut, şekil ve periyot gibi nano yapı nitelikleri üzerinde tam kontrol
sağlayan ve bu sayede ayarlanabilir LYPR sensör özelliklerinin verimli şekilde
kullanılabilmesine olanak veren elektron demeti litografisi (EDL) yöntemi uygulanmıştır.
Fabrike edilen örnekler taramalı elektron mikroskopisi (TEM) ile incelenmiş ve optik
ölçümleri geçirgenlik spektroskopisi ile yapılmıştır. Üzerinde çalışılan birçok nano yapı
dizaynının zamanda sonlu farklar (FDTD) yöntemi ile elektromagnetik simülasyonları
yapılmıştır. Simülasyon sonuçları ile deneysel veriler arasında iyi bir uyum elde edilmiştir.
Çeviricinin kullanılabilir hale getirilebilmesi için önemli bir adım altın
nanoyapıların üzerinde seçici bir biyolojik katman oluşturmaktır. Bunun için plazma
polimerizasyonu ve ıslak kimya teknikleri uygulanmıştır. İlk olarak, etilendiaminin (EDA)
kaynak olarak kullanıldığı bir plazma polimerizasyonu işlemi ile altın nano yapıların
üzerinde amin grupları oluşturulmuştur. Plazma polimerizasyonu işleminin başarısı x-ışını
fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile değerlendirilmiştir. Daha sonra yüzeye glutaraldehit
eklenmiştir. Glutaraldehit, yüzeydeki amin grupları ve kendisinden sonra eklenen avidin
arasında çarpraz bağlayıcı görevi görmektedir. Son yüzey modifikasyonu adımı olarak ise,
yüzeydeki avidin ile yüksek afiniteye sahip biyotin eklenmiştir. Avidin ve biyotin bu
çalışmada seçici algılama için model oluşturmaktadır. LYPR rezonans dalga boyundaki
30
FOTONİK 2012
33 fs Yb-doped fiber laser with net-zero cavity dispersion
1, 2
1
1
2
Çağrı Şenel , Ramiz Hamid , F. Ö. Ilday
Ü
U us
j s s (U ), G
, 41470
, u
2
Department of Physics, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey
[email protected]
We report on the numerical design and experimental demonstration of a modelocked Yb-doped fiber laser, which has precisely zero net dispersion and generates
ultrashort pulses compressible to 33 fs. Repetition rate of the laser is 50 MHz and the
intracavity pulse energy is 3.8 nJ. The laser cavity, which incorporates both dispersion
management and a bandpass filter, exhibits strongly nonlinear and dissipative pulse
evolution. Intracavity peak power and peak intensity are inferred to reach 9 kW and 27
2
GW/cm , respectively. The spectral width of the pulse varies by 8.6 times within one
roundtrip, which is achieved by constructing a balance between spectral broadening
through self-similar amplification and spectral compression in the passive fiber with a
negative initial chirp.
References:
1 John M. Dudley, Goëry Genty, Stéphane Coen, "Supercontinuum generation in
photonic crystal fiber," Rev. Mod. Phys. 78, 1135–1184 (2006).
2 Lora Nugent-Glandorf, Todd A. Johnson, Yohei Kobayashi, and Scott A. Diddams,
“Impact of dispersion on amplitude and frequency noise in a Yb-fiber laser comb,” Optics
Letters, Vol. 36, Issue 9, pp. 1578-1580 (2011).
Non-thermal tissue ablation with bursts of 1-ps pulses at 1 µm
1,*
2
3
1
3
Can Kerse , Bülent Öktem , Hamit Kalaycıoğlu , E. Atalar , F. Ömer Ilday
1Department of Electrical and Electronics Engineering, Bilkent University,
06800, Ankara, Turkey
2Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University,
06800 Ankara, Turkey
3
Department of Physics, Bilkent University,
06800 Ankara, Turkey
*[email protected]
Highly controllable ablation of various types of tissue using laser beam is an
application target that originates shortly after the invention of the laser. Over the past
decades, a large variety of lasers have found medical applications as highly precise
scalpels, from ophthalmology to dentistry and dermatology. However, a common
problem is the onset of undesired thermal effects. Use of ultra-short pulses has
been clearly documented to reduce, and in some cases, eliminate thermal effects.
However, ultrafast tissue ablation suffers from very low ablation rates, rendering it
uncompetitive to mechanical methods except for few niche applications.
Here, we report on the use of a laser operating in the burst mode, where a
group of closely spaced (2 – 10 ns) pulses (typically 10 – 20) of moderate individual
energy (few 10’s of µJ), but high total energy per burst (~0.5 mJ) are generated.
Since the pulse-to-pulse temporal delay within the burst is in the nanosecond range,
which is too short for diffusion of heat from the targeted region (few µm in
diameter) into the bulk of the tissue, deposited heat is practically trapped during the
burst. As ablated and ejected tissue carries most of the heat energy with itself, highly
efficient ablation is expected to occur during the burst, after the first few pulses
have prepared the target material.
Ultrafast lasers used in tissue processing are typically solid state lasers that
produce very high pulse energies with pulse durations ranging from hundred
femto-second to few tens of picoseconds with pulse repetition rates of a few Hz
3
or few kHz. In their work, Loesel et al. precisely removed 1 mm volume of bovine
brain tissue at 165 µJ and 74 µJ pulse energies with 180 fs and 35 ps pulse durations
respectively at 100 Hz [1]. The main ablation mechanism is optical breakdown inside
31
FOTONİK 2012
the target material. In order to induce optical breakdown in solids (liquids),
11
2
14
2
intensities of 10
W/cm (10
W/cm ) are needed [2]. Above the threshold level
for ionization, a plasma will be formed on the surface. With continued laser illumination,
within few ps a very large free electron density is obtained, which dramatically
increases the absorption of tissue. The pulse heats up the free electrons inside the
plasma and within a few ps to 10 ps, energy is transferred to lattice via phonons.
Once the lattice temperature exceeds a critical value, that region is ejected (ablated).
Since the ejected material is in gaseous state, there will be no heat exchange between
the ejected material and the remaining lattice, carrying away most of the heat energy.
Recently, Hu et al. have shown that burst delivery (Fig. 1) of ultra-short laser
pulses on Cu surface significantly increases the ablation rate with respect to pulsed
mode under same total fluence [3]. In order to investigate non-thermal ablations with
a burst-mode ultrafast laser, we used the laser described in [4]. The system produces
1 ps pulses with 2 or 10 ns pulse-to-pulse separation within the burst, with typically 1
kHz burst repetition rate (Fig. 2). We focused the output beam onto muscle tissue
samples obtained from the grocery and rat brain tissue samples that were freshly
excised 1 h before the ablation. We scanned an area of 500 µm by 500 µm for each
sample by a computer-controlled motorized stage. The focal diameter was 7 µm. For
each ablation, pulse-to-pulse separation time was 2 ns, burst period was 1 ms and
number of pulses inside one burst was 25. We observed the samples after ablation under
a stereomicroscope and the results are given in Fig. 3.
Fig. 1 (a) Pulsed mode of operation. (b) Burst mode of operation. t p : pulse length, τs
: pulse to pulse separation time, tb : burst length, τb : burst period
Fig. 2 An example output of the temporal distribution of burst mode of operation for the
system in use [4]
32
(a)
(b)
Fig. 3 500 µ x 500 µ scanned and ablated tissue samples. Total number of
passes: 4. Scan speed: 500 µm/s. Focal diameter: 7 µm. (a) Muscle tissue sample
exposed to 240 mW overall average power. (b) Mouse brain tissue exposed to 540
mW overall average power
References:
t
τs
tb
τb
t
[1] F. H. Loesel,“Non-thermal ablation of neural tissue with femtosecond laser pulses,”
Appl. Phys. B 66, 121 (1998).
rd
[2] M. H. Niemz,“Laser tissue interactions: Fundamentals and applications,”3 Ed.,
New York, Springer,(2004).
[3] W. Hu,“Modeling of multi-burst mode pico-second laser ablation for improved material
removal rate, Appl. Phys. A. 98, 407 (2010).
[4] H. Kalaycioglu, et al., “Fiber amplification of pulse bursts up to 20 μJ pulse energy at 1
kHz repetition rate,” Opt. Lett.36, 3383 (2011).
FOTONİK 2012
Effect of Electrical Poling on Conductivity In Guest-Host Polymers
GENİŞ-ALAN GERİ YANSITMASIZ BİYOMİMETİK NANOYAPILI YÜZEYLER
1,2*
Y.Karakus
Univesity of Sakarya, Science Faculty, Physics Department, Serdivan, Sakarya
A comparative study on DAN doped polycarbonate (PC) and poly-methylmethacrilate (PMMA) shows that electrical poling enhances electrical conductivity. Besides
the increase of the magnitude of electrical conductivity, a hysteresis loop is obtained. The
effect of poling depends on guest molecules as well as host polymers. The increase in
conductivity is higher in DAN/PC than in DAN/PMMA. This is due to the higher poling
efficiency of DAN molecules in PC.
Bihter Dağlar
2
3
d
1,2
1,2
3
, Hakan Deniz , Tural Khudiyev , Fatih Büyükserin ,
1,2,4
Mehmet Bayındır
1
UNAM-U us N
j
,
v N
j s s ,
Ü v s s , 06800
,
4
ds
ö
,
Ü v s s , 06560
,
Fizik
ö
,
Ü v s s , 06800
,
[email protected]
Optik yüzeylerde, ışığın geri yansıması, cihaz performansını düşürdüğü için
istenmeyen bir durumdur. Işık yayan diyotlar (LED), güneş pilleri ve optik elemanların
yüzeylerinde ışığın geri yansımasını azaltıp geçişini arttırmak üzere çeşitli geri yansıtmasız
1-3
kaplamalar geliştirilmektedir. Çoğu geri yansıtmasız yüzey, tekli/çoklu katmanlar halinde
ince dielektrik filmlerdir ve yüzeyden geri yansıyan ışık ışınlarının yıkıcı girişimleri sonucu
şiddetlerinin düşmesini temel almaktadır. Bununla beraber, bu yüzeylerin sağlamış olduğu
geri yansıtmasız yüzey özelliği, gelen ışığın açısına bağlı olarak değişmekte ve dar bir dalga
boyu aralığında çalışmaktadır. Bu kısıtlamaları yenmek amacıyla kırılma indisinin dereceli
olarak düştüğü çok katmanlı tabakalar veya geri yansıtmasız yapıları içeren kaplamalar
kullanılmaktadır. Geri yansıtmasız yapıların oluşumuna ilham veren örnekleri doğada
görmek mümkündür. Kelebekler veya güveler gibi çeşitli gece böceklerinin gözleri açıdanbağımsız geri yansıtmasız özellik göstermektedir ve çok sayıda sıralı olarak dizilmiş iğne gibi
yapılar içermektedirler.
Bu çalışmada, cam yüzey üzerinde hidrojen silsesquioxane (HSQ) nanoçubuklar
üretilmiştir. Çalışma nanobaskı litografi (NBL) metodunun kullanılmasını temel almıştır ve
alüminyum oksit (AAO) membranlar taşıdıkları üstün özelliklerden dolayı her iki yöntemde
de farklı amaçlarla kullanılmışlardır. AAO membranlar, yüksek yoğunluklu sıralı gözenekleri
ve altıgensel simetriye sahip esnek yapıları ile bir çok uygulamada şablon olarak
kullanılmaktadırlar. Böylece, istenilen şekilde, periyodik düzende ve boyutta nano yapıların
üretilmesine olanak kılmaktadırlar. Bu çalışmanın diğer bir avantajı ise, NBL kullanılarak
nano yapıların üretilmesidir. Bu yöntem kolay ve yüksek çözünürlükle beraber düşük
maliyetli olmasıyla geri yansıtmasız yüzeylerin elde edilmesinde yarar sağlamaktadır. HSQ
ise NBL’de, oda sıcaklığında kullanılabilmesi ve herhangi bir ek işlem gerektirmemesi
33
FOTONİK 2012
nedeniyle seçilmiştir. Ayrıca, polimerleştirilmiş HSQ filmleri, 400-800 nm dalga boyu
aralığında 1.43 ile 1.40 arasında değişen kırılma indisleri ile tek katmanlı geri yansıtmasız
kaplamaların özelliklerini göstermektedirler.
Birinci yönteme göre, üretim oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. AAO
membranlar bu yöntemde birer şablon olarak kullanılmıştır. HSQ cam altlık üzerine
döndürerek kaplama cihazı ile kaplanmıştır. AAO membranlar mika altlık üzerine, açık olan
gözenekleri üste gelicek şekilde yerleştirilmiştir. HSQ kaplı cam altlık ile AAO membranlar
FTIR numune hazırlama cihazında 2000-2500 psi basınç altında bir araya getirilmiş ve AAO
membran cam yüzeye aktarılmıştır. Daha sonra membran fosforik asit çözeltisinde
ortamdan uzaklaştırılarak, HSQ nanoçubukların üretimi tamamlanmıştır. Üretilen HSQ
nano çubuklar açıdan-bağımsız geri yansıtmasız özellik göstermektedir ve ortalama
4
yansıma oranı görünür bölgede (400-800 nm) %2’nin altında tesbit edilmiştir.
Yapılan simülasyonlara göre, cam altlık üzerinde çift taraflı olarak elde edilen
konik HSQ nano çubukların ışık geçirgenliği %99 olarak saptanmıştır. Bu amaçla ikinci
yöntemde konik HSQ nanoçubukların üretilmesi hedeflenmiştir. AAO membranlar bu
yöntemde şablon değil maske görevi görmektedir. Şablon görevini yerine getirecek
malzeme ise silikon devre levhasıdır. Tek tarafındaki gözenekleri açık olan AAO
membranlar gözeneklerin kapalı olduğu taraf yukarı gelicek şekilde silikon devre levhasının
üzerine yerleştirilmiştir. Öncelikle Ar plazma kullanılarak 10 mTorr basınç altında
indükleyici birleştirilmiş plazma (ICP) ile gözeneklerin kapalı olan tarafı açılmıştır. Daha
sonra, maske görevi gören membran yardımıyla üç basamaklı olarak, farklı basınçlarda ICP
ile Ar/Cl2 karışımı altında silikon altlığın aşındırılması gerçekleştirilmiştir. Üç basamak içinde
optimize edilen basınç ve basınç süreleri sonucu, konik yuvalar içeren silikon devre
levhasının aşındırılması tamamlanmıştır. AAO membran fosforik asit ile ortamdan
uzaklaştırılarak silikon kalıp elde edilmiştir. Bu yöntemin son aşamasında planlanan, birinci
yöntemde olduğu gibi NBL kullanılarak cam yüzey üzerine kaplanmış HSQ ile silikon kalıbın
optimum basınç altında bir araya getirilerek konik HSQ nanoçubukların üretimidir.
Geliştirilen konik nanoçubukların üretim yönteminin, tek bir malzemeye bağlı
kalmaksızın farklı malzemeler ile de çalışılması düşünülmektedir. Özellikle, kızılötesi
bölgede çalışma imkanı sağlayan kalkojen malzemeler ile çeşitli optik elemanlarda
kullanılması amaçlanan yüzeylerin geliştirilmesi planlanmaktadır.
Şekil 1.
Q
ö
u
u u
ö
Q
s
( )
ö
u u
ö
(ö
= 200
)
v ( )
(d)
ö
ö
.( )
d
34
Anahtar kelimeler: Geri yansıtmasız yüzeyler, AAO membranlar, Nanobaskı litografi
Kaynaklar:
[1] C. H. Sun, B. J. Ho, B. Jiang, and P. Jiang, Opt. Lett. 33, 2224 (2008).
[2] C. Y. Park, J. M. Lim, J. S. Yu, and Y. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 96, 151909 (2010).
[3] X. T. Zhang, O. Sato, M. Taguchi, Y. Einaga, T. Murakami, and A. Fujishima, Chem.
Mater. 17, 696 (2005).
[4] H. Deniz, T. Khudiyev, F. Buyukserin, and M. Bayindir, Appl. Phys. Lett. 99, 183107
(2011).
FOTONİK 2012
FOTO-UYARIMLI ZAMAN EKSENLİ TERAHERTZ SPEKTROSKOPİ ÇALIŞMALARI
1
1
2
2
2
D. Köseoğlu , H Berberoğlu , T. Çolakoğlu , H. Altan
Ü v s s,L s
L
uv , 34450, s
D u
Ü v s s,
ö
, 06800,
[email protected]
2
u
Bu çalışmada moleküler hüzme epitaksi yöntemi ile büyütülmüş katkısız GaAs
örneklerin zaman eksenli terahertz spektroskopisi yöntemi ile karakterizasyonları fotouyarılma altında incelendi. Foto-iletken anten ile terahertz alanı oluşturan ve elektro-optik
belirleme yöntemi ile ölçüm yapan bir THz sistemi ile foto-uyarılma altındaki örneklerin
mobilite gibi kritik parametrelerindeki değişmeler incelendi. Spektroskopik yöntem
sonuçları, foto-uyarılmış Hall Etkisi ve van der Pauw teknikleri ile elde eldilen sonuçlarla
karşılaştırıldı. Analizlerde, terahertz sistemlerinde sıkça görülen etalon etkilerinin
kaldırılmasını sağlayan bir algoritma kullanıldı. Sonuç olarak, sayısal algoritma ile
desteklenen zaman eksenli terahertz spektroskopi yöteminin foto-uyarılmış örneklerin
kontaksız karakterizasyonu için elverişli bir teknik olduğu gösterildi.
Anahtar sözcükler: Foto-uyarılma (photo-excitation), zaman eksenli terahertz
spektroskopisi (THz-TDS), foto-iletken anten, elektro-optik belirleme, Drude Modeli,
Teşekkür: Bu çalışma TÜBİTAK tarafından desteklenmektedir.
Kaynaklar:
[1] D. Grischkowsky, et al., JOSA-B, 7, 2006-2015, 1990
[2] Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett., 67, 3523-3525, 1995
[3] G. Zhao, et al., Rev. Sci. Instrum., 73, 1715-1719, 2002
[4] T.D. Dorney, et al., JOSA-A, 18, 1562-1571, 2001
[5] Naftaly and M., Miles, R.E., Opt. Commun., 280, 291-295, 2007
[6] L.J. van der Pauw, Philips Res. Repts.,13, 1-9, 1958
[7] ASTM International, F76 - 08, 2002
[8] T. Bauer, et al., Semicond. Sci. Technol., 18, 28-32, 2003
[9] D. Koseoglu, H.H. Gullu, and H. Altan, Journal of Physics: JPCS, 193, 012088, 2009
DOĞRUSAL OLMAYAN FOTONİK UYGULAMALAR İÇİN KALKOJEN CAMLAR
ÜZERİNDE REZONANT ANTEN TASARIMI VE ÜRETİMİ
1,2
1,2
1,2
3
H. Duman , T. Khudiyev , B. Dağlar , M. C. Kılıç and M. Bayındır
UNAM-U us N
j
,
Ü v s s
2
v N
j s s ,
Ü v s s
3
ASELSAN
4
ö
,
Ü v s s
[email protected]
1,2,4
1
Optik nanoantenler rezonans durumlarında elektromanyetik dalgaları dalga
[1]
boyundan daha küçük hacimlere yoğunlaştırabilen metal yapılardır . Plazmonik
nanoantenlerin biyolojik ve kimyasal algılamalar, tek molekül spektroskopisi, geniş bantlı
[2-4]
ışık üretimi ve yönlendirilmesi gibi uygulama alanları vardır . Plazmonik rezonant
nanoantenlerin elektromanyetik alanları yoğunlaştırabilmesi ve kalkojen camların yüksek
doğrusal olmayan indisi sayesinde düşük eşik değerli, geniş bantlı ışık, dalga boyunun
altında, çip ölçeğinde üretilebiliyor. Plazmonik nanoyapılarda düşük pompalama gücü ile
yeni frekansların oluşturulması kompakt ışık kaynakları üretilmesinin önünü açarak tek
moleküll spektrokopisi, optik sinyal işleme ve geniş bant lazerler gibi uygulama alanları
[5]
bulabilir .
35
FOTONİK 2012
Simülasyon sonuçlarının ümit verici olması dolayısı ile tasarlanan yapıları elektron
ışın litografisi ve kimyasal yöntemler kullanarak ürettik. Elektron ışın litografisi yöntemi ile
tasarladığımız iki yapıyı üretmeyi başardık. İlk tasarımımızda kare kesit alanına sahip
antenler kolkojen cam üzerine yerleştirildi. İkincisinde ise Si alttaş üzerinde üretilen
antenlerin üzerine termal buharlaştırma yöntemi ile As2Se3 kaplayarak üretimi
kolaylaştırdık. Bu üretim yönteminin avantajı istenilen boyutlardaki aygıtların düzenli bir
şekilde üretilebilmesidir. Dairesel kesit alanına sahip antenleri ise kimyasal yöntemler
kullanarak ürettik. Bu üretim tekniği aynı anda ve kısa sürede birçok antenin sıvı içerisinde
üretimine imkan sağladığı için geniş alan uygulamalarına uyumlu olması avantajına sahip.
Son olarak anodize aluminyum oksit membranları kullanarak, kısa süreli elektrik darbeleri
vasıtasıyla elektro kimyasal olarak dairesel kesitli nanoantenleri istediğimiz ebatlarda
üretmeyi başardık. Tüm bu üretim tekniklerini çeşitli denemeler yaparak optimize ettik.
Sonuç olarak, rezonans nanoantenlerin yakın bölgelerinde ışığı optik olarak
yoğunlaştırması sayesinde doğrusal olmayan etkilerin gözlemlenebilmesi için gerekli olan
eşik değeri düşürülerek 500 nm’den daha fazla bir tayf genişlemesi elde edildi. Bu
aşamadan sonra üretilen nanoantenler kullanılarak simülasyon sonuçları optik ölçümler ile
teyit edilmesi hedefleniyor.
Şekil 1. ( )
j
ös
.( )
v
litografisi ile As2Se3
dizileri.
d
s
u u
uu u u s
d
s
s
s
d
s
fs
p
u
. ( )
. (d) Üretilen nanoanten
Bu çalışmada doğrusal olmayan optik mekanizmaların düşük eşik değerlerde
başlatılması için plazmonik nanoanten kalkojen cam kombinasyonları önerdik. Bu
sistemlerde nanoantenler dairesel veya kare kesit alanına sahip şekilde kalkojen camın
üzerinde veya cam ile Si alttaş arasına yerleştirilmiş şekilde bulunuyor. Tüm farklı
tasarımlar için FDTD simülasyonları yaparak antenlerin boyut ve şekillerini alttaşın ve
ortamın kırılma indisine göre optimize ettik. Antenlerin yakın çevresinde rezonans
davranışları ve optik olarak yüksek nanlineeriteye sahip kalkojen camın doğrusal olmayan
tepkisi incelendi. Rezonans durumda altın çubuk ve As2Se3 cam arasında oluşan güçlü alan
2
birikimi 3 W/µm gibi düşük eşik değerinde üçüncü harmonik oluşumunun eşlik ettiği,
gelen ışık etrafında tayfsal genişlemenin başlangıcını tetikliyor.
Anahtar kelimeler: Plazmonik nanoanten, Doğrusal olmayan optik, Kalkojen camlar, Geniş
bantlı ışık üretimi
Kaynaklar:
[1] P. Mühlschlegel, H. J. Eisler, O. J. F. Martin, B.Hecht, D. W. Pohl, Resonant optical
antennas, Science, vol. 308, page 1607 (2005).
[2] Mark L. Brongersma, Engineering optical nanoantennas, Nature Photonics, vol. 2,
page270 (2008).
[3] L. Tang, S. E. Kocabas, S. Latif, A. K. Okyay, D. S. L. Gagnon, K. C. Saraswat and David A.
B. Miller, Nanometre-scale germenium photodetector enhanced by a near-infrared dipole
antenna, Nature Photonics, vol. 2, page 226 (2008).
[4] S. Kim, J. Jin, Y. J. Kim, I. Y. Park, Y. Kim and Seung-Woo Kim, High-harmonic generation
by resonant plasmon field enhancement, Nature, vol. 453, page 757 (2008).
[5] D. I. Yeom, E. C. Magi, M. R. E. Lamont, M. A. F. Roelens, L. Fu and Benjamin J. Eggleton,
Low-threshold supercontinuum generation in highly nonlinear chalcogenide nanowires,
Optics Letters, vol. 33, page 660 (2008).
36
FOTONİK 2012
Nonlinear chirped-pulse amplification of a soliton-similariton laser to ~1 µJ at
1550 nm
1,3
2
2
2
2
2,4
Fig. 1. Schematic drawing of the experimental setup; MPC, multiple pump signal combiner;
DCF, double-clad fiber, WDM, wavelength-division multiplexer.
2
E. Dülgergil , E. Ilbey , I. Pavlov , B. Öktem , S. Yavas , A. Rybak , Z. Zhang , F. Ömer
2
Ilday
1
DEPARTMENT OF P Y C , Middle East Technical University (METU), Ankara, Tutkey
2
Department of Physics, Bilkent University, TR-06800 Ankara, Turkey
3
Meteksan Savunma Inc., Ankara, Turkey
4
Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine
[email protected]
We report the development of an all-fiber-integrated nonlinear chirped-pulse
amplifier (NL-CPA) system at 1.55 µm. The amplifier is seeded by a soliton-similariton Erdoped fiber laser oscillator [1]. The system produces chirped pulses with 3.3-µJ energy,
which are compressed to 740 fs with 0.82 µJ energy. The shortest pulse duration that can
be achieved with this system due to partial compensation between self-phase modulation
(SPM) and third order dispersion (TOD) [2] is 550 fs obtained for 1.2 µJ pulse energy which
is consistent with simulation results. The amplifier output is through standard singlemode
fiber (SMF-28). To the best our knowledge, this is the highest pulse energy with strictly
singlemode operation at 1550 nm. Since beam propagation everywhere in the amplifier is
waveguided in fiber or fiberized components until the grating compressor, we expect this
robust, misalignment free system to be of use in various application requiring high pulse
energy, low repetition rate pulses at an eye-safe wavelength.
Fig. 2. ( )
su d p
sp
f
s d(
,d s d
) d
2 µJ,
p f d
output (red, solid line). (b) Measured autocorrelation result after dechirping yielding 740-fs
pu s du
w
0.82 µJ
. I s s ws
-range autocorrelation where the
satellite pulses are due to birefringence of the AOM
Keywords: Nonlinear chirped-pulse amplification, Er-fiber amplifier
References:
[1] B. Oktem, C. Ülgüdür and F. Ö. Ilday, “Soliton-similariton fibre laser,” Nature Photon.
4, 307 (2010).
[2] S. Zhou, L. Kuznetsova, A. Chong, and F. Wise, “Compensation of nonlinear phase
shifts with third-order dispersion in short-pulse fiber amplifiers,” Opt. Express 13,
4869 (2005).
37
FOTONİK 2012
Yarıiletken Kristal X ışını Algılayıcıları ve Kullanım Alanları
1
1.
1
2
3
E. Kalemci , A. Atasever , H. Şahin , İ. Kuvvetli
Ü v s s 2. N
s I .,, 3. Danish Technical University, Space
[email protected]
X ışınlarının yönünü ve enerjisine algılamak için kullanılan bir çok algılayıcı türü
mevcuttur. Bu algılayıcılar tıpta görüntüleme, savunma, astrofizik gebi bir çok alanda
kullanılmaktadır. Laboratuvarımızda CdZnTe yarıiletken kristalleri kullanılarak astrofizik
amaçlı yüksek enerjili (>10 keV) X–ışın algılayıcı sistemleri üretilmektedir.. Bu kristaller
üzerine çeşitli elektrot geometrileri kaplanmakta ve sistemlerin kalibrasyonları yapılarak en
iyi elektrot geometrisi tasarımı benzeni yöntemleri de kullanılarak bulunmaya
çalışılmaktadır. Şu aşamada astrofizik amaçlı üretilen sistemlerin okuma elektroniği üzerine
de çalışmalar devam etmektedir. Kodlanmış maske tekniği ile görüntüleme yapılması
düşünülen sistemle ilgili bilgiler verilecek ve genel olarak bu tip algıların kullanım alanları
tartışılacaktır.
Anahtar kelimeler: X ışın algılayıcıları, CdZnTe, kodlanmış maske
Design, Analysis and Optimization of Photonic Crystal Demultiplexer with Ring
Resonators
Emrah Guven, Fulya Bagci, Baris Akaoglu
Department of Engineering Physics, Faculty of Engineering, Ankara University,
Ankara, Turkey
[email protected]
All-optical devices for signal processing as filtering, routing, switching,
demultiplexing and modulating have received very much attention. Photonic crystals
provide a promising platform for these applications due to their photonic band gap
effect. In this work, a highly efficient photonic crystal ring resonator (PCRR) based
wavelength demultiplexer is proposed for demultiplexing three optical communication
wavelengths. The square and hexagonal ring resonators are obtained by removing a ring
shape of columns from a square lattice of dielectric rods. Demultiplexing of three
wavelength channels is achieved by modifying the properties of two ring resonators in two
dimensional photonic crystal structure. The band structures are obtained with the
BandSolver and the transmission spectrums are calculated with the finite-difference timedomain module of the CrystalWave software package [1]. The radius of the rods in the
coupling region is optimized by considering the radius of the rods as free parameters in the
Kallitos optimization tool of Photon Design program [1].
Fig. 1. The electric field pattern of double ring PCRR based demultiplexer.
38
FOTONİK 2012
Keywords: photonic crystals, photonic crystal waveguides, ring resonators, demultiplexer.
Acknowledgement : We gratefully acknowledge Ankara University for the financial
support (BAP project 12B4343011).
Yüksek hassasiyetle malzeme işleme için 15 W, 30 MHz, 50 ps Yb-katkılı fiber
lazer-yükselteç sistemi
1
1
References:
[1] PhotonDesign, CrystalWave, http://www.photond.com
[2] Optics Communications 285 (2012) 274–276
2,
2
2
Bülent Öktem , Emre Yağcı *, Ozan Aydın , Koray Eken , F. Ömer Ilday
v N
j s s ,
Ü v s s , 06800
3
,
2
3
ö
L
, .Ş., 06800
,
,
Ü v s s , 06800
*[email protected]
,
Son on yılda lazer ile malzeme işleme uygulamaları büyük bir hızla gelişmekte ve
yaygınlaşmaktadır. Yüksek hassasiyete dayalı mikroişleme, güneş pillerinin fabrikasyon
sırasında hasarsız kesilmesi ve kenar izolasyonlarının gerçekleştirilmesi, sert endüstriyel
malzemelerin ve ısıya hassas biyomedikal malzemelerin mikroişlenmesi (örneğin, stentler)
ve elektronik devrelerin, mikroçiplerin şekillendirilmesi uygulamaları büyük önem
kazanmaktadır. Yüksek hassasiyetle mikroişleme için nanosaniye ve daha uzun atımlı
lazerler, oluşan termal etkiler nedeniyle uygun olmamakta, daha kısa atımların kullanılması
gerekmektedir. Isıl etkilerin minimize edilmesi için pikosaniye atımlarla malzeme işleme
uygulamaları, gelişen lazer teknolojisine paralalel olarak gittikçe daha fazla ilgi çekmektedir
[1-3]. Isınma olmaksızın malzeme işleme uygulamaları yaklaşık 10 pikosaniye veya daha
kısa atımlar gerektirmekle birlikte, malzeme işleme hızı da nanosaniye atımlara göre 10100 kat daha yavaştır. 100 ps mertebesinde atımlar ısıl etkileri büyük oranda elimine edip,
işlem hızında nanosaniye atımlara daha yakın performans göstererek cazip bir ara rejim
oluşturmaktadır.
Bu çalışmada yüksek hassasiyette malzeme işlemek için 50-ps Yb-katkılı fiber
lazer yükselteç sistemi geliştirilmiş ve çeşitli malzemeler üzerinde uygulamalar yapılmıştır.
Fiber lazer sistemi, salt normal saçılımlı, kip kilitli, 30 MHz tekrar frekansındaYb- katkılı
fiber lazer salıngacı, fiber atım uzatıcı ile birlikte önyükselteç ve güç yükseltecinden
oluşmaktadır (Şekil 1). Salıngacın çıkış portundan, merkez dalgaboyu 1062 nm olan (Şekil
2a) 65 mW güce sahip, 2.2 nJ enerjili atımlar elde edilmiştir. Salıngaçtan elde edilen
atımlar, atım başına daha fazla enerji depolanabilmesi için 100 m’lik HI-1060 tek kipli
fiberden geçirilerek yaklaşık 62 ps’ye genişletilmektedir. Genişletilen atımlar, 300 mW’lık
pompa diyot lazeri ve 50 cm uzunluğunda Yb-katkılı kazanç fiberinden oluşan
39
FOTONİK 2012
önyükselteçte 270 mW güç değerine çıkarılmıştır. Yüksek güçlü lazer yükselteç sistemi 25
W optik güce ve çok kipli fiber çıkışına sahip lazer diyot, 2-kapılı çok-kipli pompa-sinyal
birleştirici (MPC) ve Yb-katkılı çift kılıflı (DC) kazanç fiberinden oluşmaktadır. Lazer
yükselteç sisteminin çıkışından elde edilen lazer parametre değerleri aşağıdaki Tablo 1’de
özetlenmiştir. Salingaç ve yükselteç çıkışından ölçülen ışık tayfı, otokorelasyon sinyali, çıkış
gücünün pompa gücüne göre grafiği Şekil 2’de gösterilmektedir.
Geliştirilen fiber lazer yükselteç sistemiyle alimünyum, paslanmaz çelik, kot
kumaşı ve silikon plaka üzerinde çeşitli mikro desenler oluşturulmuştur (Şekil 3). Bu
örnekler üzerinde termal etkiler gözlemlenmemiştir.
40
Şekil 2.
u
d
f
Şekil 1.
s
s
-
s
d
( )v
d
s
s
s
( )
p u d
, (d)
s
ö
p
f , ( ) 15 W p
p
ö
s.
Tablo1: Yükselteç çıkışındaki lazer parametre değerleri.
Lazer
Parametreleri
Yükselteç
Ortalama
Güç
(W)
15
Tekrar
Frekansı
(MHz)
30
Atım Uzunluğu
(ps)
Atım Enerjisi
(μJ)
TepeGüç
(kW)
50
0.5
10
Şekil 3.
u
u ,p s
u uu
s
,
v d s
u
ö
(d
.
)v s
p
d ps
FOTONİK 2012
Anahtar kelimeler: pikosaniye lazer, fiber lazer, malzeme işleme, lazer mikroişleme
Kaynaklar:
[1] L. Shah, M. E. Fermann, J. W. Dawson, and C. P. J. Barty, Opt. Express 14, 12546–12551
(2006).
[2] P. Gečys, G. Račiukaitis, E. Miltenisa, A. Braun, and S. Ragnow, Phys. Procedia 12, 141–
148 (2011).
[3] P. Molian, B. Pecholt, and S. Gupta, Applied Surface Science 255 (8), 4515–4520 (2009).
Nanosaniye Fiber Lazerle Renkli Markalama
1,
2
1
1
Emre Yağcı *, Bülent Öktem , Y. Ozan Aydın , Koray Eken , F. Ömer Ilday
1
L
, .Ş., 06800
,
2
v N
j s s ,
Ü v s s , 06800
3
ö
,
Ü v s s , 06800
*[email protected]
3
,
,
Lazerle renkli markalama uygulaması son yıllarda ortaya çıkan ve endüstriyel
uygulama potansiyeli yüksek bir konudur. Lazerle renkli markalama, işlem sonrasında
metal üzerinde kalıcı renklerin oluşturulması, kimyasal madde gerektirmemesi, ucuz olması
ve tek adımda gerçekleştirilmesi gibi diğer boyama tekniklerine göre önemli avantajlara
sahiptir [1,2]. Metal üzerinde renklendirme işleminin temel mekanizması metal yüzeyin
üzerinde kontrollü bir şekilde ince oksit film tabakasının oluşturulmasıdır. Bilindiği gibi
birçok malzeme hava ile temasa geçtiğinde kendiliğinden oksitlenme eğilimi gösterir,
sürecin hızı sıcaklık ve ortamdaki oksijen yoğunluğu ile ilişkilidir. Oluşan ince metal-oksit
tabakaları görünür dalgaboylarında büyük oranda geçirgendirler ve yüksek kırınım
indislerine sahiptirler. İnce filmin kalınlığı proses parametreleri tarafından belirlenir. Oluşan
filmin kalınlığı ve film üzerine dalgaboyu mertebesindeki yapılar algılanan rengi
belirlemektedir. İnce filmde oluşan girişim etkisi basit olarak Şekil 1’de gösterilmiştir. İnce
film beyaz ışık ile aydınlatıldığında, metal üzerinde gözlenen rengi yapıcı ve yıkıcı
girişimlerin bütünlüğü belirler.
Lazer ışını açısından, metal üzerinde farklı kalınlıklarda ince filmler oluşturulması
sürecine etki eden birçok parametre vardır. Bu parametreleri ortalama güç, tekrar frekansı,
atım uzunluğu, tarama hızı, tarama sıklığı, odak çapı olarak sıralayabiliriz. Bu parametreleri
hassas bir şekilde ayarlayarak, işlem yapılan bölgenin yüzey sıcaklığını sabit tutmak,
homojen ince oksit film oluşturmak ve birim alana aktarılan enerjiyi ayarlayarak ince film
kalınlığını kontrol etmek, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için gereklidir. Bu nedenlerle
lazer sisteminin atım uzunluğu ve güç miktarı gibi parametrelerinin hem kısa dönem (<1 s)
hem de uzun dönem (>1 s) kararlılığı, sırasıyla, işleme anında etkileşim mekanizmasının
sabit tutulması ve işlenen geniş bir yüzeyde tekdüzeliğin sağlanması için önemlidir. Metal
üzerinde renklendirme yapabilmek için lazer parametrelerinin birbirinden bağımsız olarak
41
FOTONİK 2012
ayarlanması önemlidir. Endüstriyel markalama uygulamaların kullanılan nanosaniye atımlı
lazerlerin büyük çoğunluğu Q-anahtarlamalı olup, bu tip lazerlerde atım süresi, enerjisi ve
tekrar frekansı birbirine bağlı olduğundan renklendirme optimizasyonuna uygun
değillerdir. Buna karşın, son yıllarda geliştirilen, elektronik olarak sürülen direk diyot
modülasyonuna sahip master-oscillator power-amplifier (MOPA) mimarili fiber lazerler,
tüm bu parametrelerin birbirinden bağımsız olarak ayarlanmasına uygundur.
Bu çalışmada kendi geliştirmiş olduğumuz MOPA mimarili bir fiber lazer sistemi
(FLAST-NanoMark-25W) kullanılmıştır (Şekil 2). Ön optimizasyon yapıldıktan sonra Tablo
1’de belirtilen parametreler sabit tutulup tarama hızı 300-1800 mm/s arasında
değiştirilerek paslanmaz çelik üzerinde renk matrisi ve farklı renklere sahip desenler
oluşturulmuştur (Şekil 3). Farklı malzemeler için malzeme işleme parametrelerinin yeniden
optimizasyonu gerekmektedir, ancak MOPA mimarisi sayesinde bu işlem kolaylıkla
gerçekleştirilebilir.
Şekil 2.
s
L
ss
d
d
;
f
C
, DC
-kipli pompa-s
f- f f
.
s,
Tablo1. Nanosaniye fiber lazerle renkli markalama parametreleri
Lazer İşleme
Parametreleri
Ortalama
Güç
(W)
10.7
Tekrar
Frekansı
(kHz)
60
Atım
Uzunluğu
(ns)
70
Atım
Enerjisi
(µJ)
178
Tepe
Güç
(kW)
2.55
Tarama
Sıklığı
(µm)
1
42
Şekil 3.
s
d
ö
f
f
Anahtar kelimeler: nanosaniye lazer, fiber lazer, renkli markalama
Kaynakça:
Şekil 1. L
u uu
f
d
prensibi.
[1] A. Lehmuskero, V. Kontturi, J. Hiltunen, and M. Kuittinen, Appl Phys B 98, 497–500
(2010) .
[2] Md. Shamim Ahsan, Y. G. Kima, and M. S. Leea, Proc. of SPIE Vol. 7925 792512-1
(2011).
FOTONİK 2012
PLAZMONİK İNCE-FİLM DÜZLEMSEL AYNALAR İLE KIRINIM SINIRININ ÖTESİNDE
OPTİK BENEKLER ELDE EDİLMESİ
A1. Erdem Öğüt, A2. Kürşat Şendur
Ü v s s,
ds v D
s,
, 34956,
- u , s
u
ds
Kırınım sınırının ötesinde boyutları olan optik benekler ısı destekli manyetik
kayıtlama [1] teknolojisine yol açarak hard disk sürücülerinde önemli bir performans artışı
sağlamıştır. Optik benekleri oluşturan yapıların [2] düzlemsel geometriye sahip olması
yapıların seri üretimi ve çeşitli düzlemsel yapılarla birleştirilmesi açısından gereklidir.
Bu çalışmada, bir plazmonik ince-film parabolik ayna ile boyutları kırınım sınırının
ötesinde olan optik benekler elde edilmiştir. İnce-film parabolik ayna,
quartz/altın/dielektrik/altın katmanlarından oluşmaktadır. Gelen dalgaboyu λ = 633 nm’dir.
2
Parabolik aynanın kenarları ile sınırlanan yüzeyindeki elektrik alan dağılımı |E(x, y = 0, z)|
Şekil 1(a)’da görülmektedir. Görüldüğü gibi, yapının odak noktasında boyutu 216 nm olan
bir optik benek elde edilmiştir. Şekil 1(b)’de, parabolik aynanın katmanlı yüzeyindeki
2
elektrik alan |E(x, y, z = 0)| , 80 nm kalınlığındaki dielektrik içerisinde sınırlandırılmıştır.
Şekil 1. Plazmonik ince-f
( )
belirtmektedir.
v
d
( )
d
.
p
Anahtar kelimeler: Isı Destekli Manyetik Kayıtlama, Parabolik Ayna, Yüzey Plazmonları.
Kaynaklar:
[1] Challener W. A. Peng C., Itagi A. V., Karns D., Peng W. et. al., “Heat-assisted magnetic
recording by a near-field transducer with efficient optical energy transfer”, Nature
Photon., 3, 220-224, (2009)
[2] Challener W. A., Mihalcea C., Peng C. ve Pelhos K., “Miniature planar solid immersion
mirror with focused spot less than a quarter wavelength”, Optics Express, 13 (18), 71897197, (2005)
43
Özetle, bir plazmonik ince-film ayna ile kırınım sınırının ötesinde optik benekler
elde edildiği gösterilmiştir.
(a)
p
(b)
(b)
FOTONİK 2012
iKİ MKH
316 Paslanmaz Çelik Yüzeylerde Femtosaniye Lazer ile Mikro ve Nanoyapıların
Oluşturulması ve Biyolojik Uygulamaları
HUVEC
Fibroblast
Düz plaka
9000
8000
7000
c
a
c
c
75 µm
d
6000
5000
Düz Plaka
75
125
4000
175
3000
d
Ü v s s,
BEAM Ar-G p
- p
,L
s
j
d s , 41380 U u p ,
L d. Ş ., 41275 Y
ö ,
,
,
2000
175 µm
c
125 µm
b
Tutunan hücre sayısı
a
E. Akman , H. Kenar , B.Genc Oztoprak , M. Gunes , E. Kacar , O. Gundogdu , A.Demir
a
Ü v s s,L
j
v U u
, 41275 Y
ö ,
,
b
ö
v G
d v
v U u
, 41380 Umuttepe, Kocaeli,
1000
0
iKİ MKH
Yüzeylerinde oluşturulan mikro ve nanoyapılar sayesinde fonksiyonel malzemeler
üretmek son zamanlarda üzerinde yoğun çalışmalar gerçekleştirilen alanlar arasında yer
almaktadır. Malzeme yüzeyinde gerçekleştirilen modifikasyon ile malzemelerin mekanik,
optik, kimyasal özelikleri değiştirilerek malzemelerin uygulamalardaki verimlilikleri
arttırılmaya çalışılmaktadır. Lazer ile yüzey işleme çalışmalarının önemli uygulamalardan
biri implant yüzeylerinin işlenerek hücrelerin bağlanmasını arttırmaktır. İmplant
malzemelerin yüzey topolojisi, hücrelerin biyomalzemelere bağlanmasında önemli rol
oynadığı bilinmektedir. Bu çalışmada femtosaniye atım uzunluğuna sahip lazer kullanılarak
yüzeyleri işlenen 316L paslanmaz çelik plakalarda, kemik öncülü kök hücre ve kemik
dokusu (Osteogenesis) oluşumu ve büyüme davranışları belirlenmeye çalışıldı. Hücre
davranışlarının incelenmesi amacı ile yüzeyler 50 mm/s hızda 75 µm, 125 µm ve 175 µm
aralıklı çizgiler halinde işlendi. Lazerle işlenmiş plakaların üzerine insan kemik iliği
ortamında bulunan hücre türleri (sünnet derisinden izole edilmiş fibroblast hücreleri, insan
kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücreleri (iKİ MKH) ve insan göbek bağı veni kaynaklı
endotel hücreleri (HUVEC)) ekildi ve 24 saat sonunda WST testi ile hücre tutunması
değerlendirildi. WST testi sonuçlarına göre düz plakalara en çok fibroblast hücreleri
tutunurken, yüzeyleri lazerle işlenmiş plakalarda fibroblast hücrelerinin tutunma oranının
azaldığı belirlendi. Fibroblast hücrelerinin aksine iKİ MKH ve HUVEC hücrelerinin tutunma
oranının arttığı gözlendi. Lazerle işlenmiş plakalar üzerindeki hücre tutunması kendi
aralarında değerlendirildiğinde iKİ MKH ve fibroblast hücrelerinin tutunma oranı açısından
anlamlı bir fark göstermediği, HUVEC hücrelerinin 175 µm aralıklarla işlenmiş yüzeyde daha
çok tutunduğu belirlendi. Şekil 1’de düz plakalar ve lazerle işlenmiş plakalar (75, 125, 175)
üzerinde 24 saat sonunda tutunan hücre sayıları ve SEM görüntüleri yer almaktadır.
Şekil 1. D p
s u d uu
HUVEC
v
Fibroblast
p
(75, 125, 175)
d 24 s
s
44
FOTONİK 2012
316 Paslanmaz Çelik Yüzeylerde Femtosaniye Lazer ile Oluşturulan Mikro ve
Nanoyapıların Su Tutmazlık Davranışı Üzerindeki Etkisi
a
a
b
c
b
a
b
E. Akman , B.Genc Oztoprak , M. Gunes , E. Kacar , O. Gundogdu , A.Demir
Ü v s s,L
j
v U u
, 41275 Y
,
Ü v s s,
- p
s
d s , 41380 U u p ,
,
c
BEAM Ar-Ge Optik, L
j
L d. Ş ., 41275 Y
ö ,
,
b
ö ,
Lazer aşındırma yönteminin kullanıldığı önemli uygulamalardan biri malzemelerin
yüzeylerinde oluşturulan mikro ve nanoyapılar ile fonksiyonel yüzeylerin elde edilmesidir.
İlk olarak Birnbaum tarafından gözlemlenen fizik, kimya ve malzeme bilimi alanlarında
oldukça geniş uygulama alanı bulan “lazer kaynaklı periyodik yüzey yapıları” (LKPYY)
üzerine yoğun çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Atımlı lazerler ile gerçekleştirilen bu
çalışmaların ana hedefi malzemelerin fiziksel, kimyasal, mekanik ve hatta biyolojik
özeliklerini kontrol etmek ve geliştirmektir. Bu çalışmada periyodik yüzey yapıları elde
etmek için yüzeyler 10 mm/s hızda 20 µm, 40 µm, 80 µm ve 160 µm aralıklı çizgiler halinde
işlendi. Üretimden hemen sonra örneklerin temas açı ölçümleri gerçekleştirildiğinde
işlenmemiş yüzeyin temas açısı 75° iken, yüzeyi işlenmiş tüm örneklerin su tutan (hidrofilik)
bir özelik gösterdiği ortaya çıkmıştır. Üretimden 86 gün sonra yapılan ölçümlerde 20 µm
aralıklarla yapılan örnekler üretimden hemen sonra olduğu gibi tamamen su tutan
(hidrofilik) bir özelik gösterirken, 40 µm aralıklarla yapılan örnek su tutma özeliği cihazın
ölçemeyeceği düzeydedir. 80 µm aralıklarla yapılan örneklerin üretimden 86 gün sonra
temas açıları ortalama 141° olarak ölçüldü. Benzer olarak 160 µm aralıklarla yapılan
örneklerin 86 gün sonundaki kontak açı değerleri ortalama 153° olarak ölçüldü. Üretimden
186 gün sonra temas açı ölçümleri tekrarlandığında 20, 40, 80 ve 160 µm aralıklı örnekler
için sırasıyla 72, 109, 147 ve 148° olarak ölçüldü. Literatür incelendiğinde birçok çalışmada
lazer ile modifiye edilmiş yüzeylerin gösterdiği su tutmaz özeliğinin nedeni lazerin etkisi ile
yüzeylerde oluşan pürüzlülük olarak belirtilmektedir. Yapılan bu çalışmada yüzey
modifikasyon işleminin hemen ardından yüzeylerin su tutmaz davranışın aksine su tutan
özelik göstermesi pürüzlülüğe ek olarak farklı mekanizmalarında su tutmazlık davranışta
etkin olduğunu göstermektedir. İşlenmiş yüzeylerde meydana gelen su tutma özeliğinin
nedenini belirleyebilmek için yüzeylerde X-Işın Fotoelektron Spektroskopi ölçümleri
gerçekleştirildi. Yapılan ölçümlerde yüzeyde var olan karbon ve Oksijen elementi
oranlarında dikkate değer bir farklılık olduğu dikkati çekmektedir.
a) 20
d= µm
20 µm
a) d=
b) 40
d= µm
40 µm
b) d=
153
141
d) d=
µmµm
d) 160
d= 160
c) d=
c) 80
d= µm
80 µm
Şekil 1. Y
10
u u
/s
d
d
p s
) 20 µ , ) 40 µ , ) 80 µ d) 160 µ
X
s u
.
45
FOTONİK 2012
FEMTOSANİYE LAZER İLE TARİHİ ESER TEMİZLENMESİ
1
1
2
Y d
3
s
1
2
3
1
T. Ersoy , T. Tunay , M. Uguryol , G. Mavili , S. Akturk
u
Ü v s s,
. ö
, 34469
s , s
Ü v s s,
v
Y p
Y , 34349
Ü v s s,G
s
ö
, 34427 d
[email protected]
u
, s
, s
u
u
a)
Tarihi ve sanat eserlerin temizlenmesi, bu eserlerin korunması sürecinin önemli
bir parçasıdır. Lazer, tarihi mirasın ve sanat eserlerinin korunması ve temzilenmesi için
kullanılabilecek çok etkili bir yöntemdir. Bu yöntem, farklı malzemelerin renklerine göre
farklı soğurma katsayılarına sahip olmaları esasına dayanır. Bazı durumlarda, kaldırılmak
istenen kirli tabaka koyu renklidir ve lazer hüzmesini soğurur, gerçek yüzey ise daha açık
renktedir ve gelen ışığı büyük ölçüde yansıtır [1]. Böylece kirli veya istenmeyen tabakalar
lazerle yakılır ve eserin kendisi temizlenme süresince korunur.
Tarihi eserlerin
temizlenmesi için darbeli lazerlerin kullanılması, özellikle temas-olmadan uygulanabilmesi
nedeniyle son zamanlarda çok ilgi çekmektedir [2-6]. Bu yöntemde herhangibir çözücü
veya kimyasal malzeme kullanımı gerekmez, mikro hassasiyetle çalışılabilir ve temizleme
sürecini eş zamanlı olarak gözlemek mümkündür [2,3]. Ayrıca darbe etkin süresi, darbe
tekrarlama süresi, lazer ışığının dalgaboyu, gücü ve uzaysal hüzme profili gibi parametreler
kontrol edilerek, bu teknik güvenilir ve çok yönlü bir şekilde kullanılabilir [3].
Bu çalışmada, femtosaniye darbeli lazer kullanılarak taş, ahşap ve kağıt gibi
değişik tarihi ve sanat eserlerinde temizleme işlemleri yapıldı. Lazer kaynağı olarak
dalgaboyu 1030 nm olan Yb:Cam femtosaniye lazeri kullanıldı. Örnekler mikrometre
hassasiyetli üç boyutta hareket edebilen motor üzerine yerleştirildi. Küresel veya silindirik
mercekler kullanılarak Gaussiyen lazer hüzmesi örnek yüzeyi üzerine odaklandı. Lazerin
gücü, motorun hızı, motorun adım aralığı ve kullanılan merceğin odak uzaklığı değiştirilerek
örneğin orjinal rengini ve yüzeyini bozmadan etkin bir temizlik yapabilmek için uygun
parametreler belirlendi. Şekil 1’de ahşap ve kağıt örneklerin yüzeyinde yapılan lazerle
temizleme işleminin sonuçları görülmektedir.
.
Şekil 1. (a)
p
ö
. Gö
b)
s
s
f
v ( ) s
,s
ö
f s
5x
s p
ö
.
Anahtar kelimeler: Lazer temizleme, tarihi eser.
Kaynaklar:
[1] http://www.elengroup.com/laser-restoration-conservation/
[2] K. Ochocinska, A. Kaminska, G. Sliwinski, Journal of Cultural Heritage 4, 188–193 (2003)
[3] J. Krüger, S. Pentzien and A. Conradi, Appl. Phys. A 92, 179–183 (2008)
[4] P. Rudolph et. al., Appl. Phys. A 79, 181–186 (2004)
[5] A.V. Rode, K.G.H. Baldwin, A. Wain, N.R. Madsen, D. Freeman, Ph. Delaporte and B.
Luther-Davies, Appl. Sur. Sci. 254, 3137–3146 (2008)
[6] M. Walczak et. al., Appl. Sur. Sci. 255, 3179–3183 (2008)
46
FOTONİK 2012
is a 320x256 array of InGaAs photodiode operating between wavelengths of 0.9 µm and
1.7 µm. The electronic control unit of laser gated imaging system is provided by a field
programmable gate array (FPGA).
Design and Implementation of An Eye Safe Laser Illuminated Gated Imaging
System with an InGaAs Camera
1*
1, 2
Evren Togay, Emrah İlbey,
1
1,2
1
İrem Sökmen, Beyza Akarca, K. Yiğit Baran, Yasin Tür,
1
1
Ersin Doğan, and Kartal Yoltay
1
Fotoniks Electronics and Electro Optics Industry Company, 06550 Ankara Turkey
2
Department of Physics, Gebze High Technology Institute, 41400 Kocaeli, Turkey
3Department of Physics Engineer, Ankara University, 06100 Ankara, Turkey
*
evren @ fotoniks.com.tr
1
The drawbacks of passive imaging using middle wave infrared (MWIR, 3-5 µm)
cameras and long wave imfrared (LWIR, 8-12 µm) cameras are well known. In order to
have a high resolution at LWIR and MWIR cameras, aperture size of the objective used in
the system should be very large which will increase the cost. With the objectives having
smaller aperture sizes, the camera tends to become photon starved and need long
integration times which will increase the noise coming from atmospheric turbulance and
platform vibrations. However, in shortwave infrared (SWIR, 0.9-2.5 µm) band, glass optics
with their antireflaction coatings can be used even for large aperture sized objectives
which will decrease the cost significantly. Another important limitation in passive imaging
is image distortion coming from smoke, mist and other atmospheric particles in front and
behind the target. [1, 2] However, active imaging with pulsed laser can be used to exclude
general image distortion. [3]
Figure 1: Eye-Safe Gated Imaging System (BMX: Beam Expander)
The capability of the system is demonstrated through acquiring images on field. Figure 2
shows the passive imaging and active gated imaging. Gate delay and gate depth are set to
500 ns and 1 µs which gives 150 m gate depth respectively. The image demonstrates how
the bright image clutter features behind the target are extinguished.
a
b
Gated imaging, which eliminates the lots of drawbacks in general passive imaging
methods, is based on the time of flight (TOF) principle in which a camera opening and
closing times are controlled in syncronization with a pulsed laser. Depth of range is
controlled by exposure time of the camera. The camera should be open at a time ,which is
a TOF value for a distance D, after laser pulse is emitted from the laser head [1, 2, 4]. This
principle can be used to increase the image quality where the target is obscured by smoke,
mist, etc. or powerfull light sources that are bluring and saturating the image.
Here, we demonstrate a gated imaging system with an eye-safe laser for target
identicification. A high peak power laser and a dedector ,having high spectral response at
the laser wavelength, is sycronized by a control circuit. The eye-safe illumination source is
a high peak power optical parameter oscillator (OPO) intracavity pumped by Q-switched
Nd:YAG laser. The laser source generates ~ 35 mJ, ~ 10 ns pulses at 1574 nm. The dedector
Figure 2: Images taken with InGaAs camera a- passive imaging b-active gated imaging.
In conlusion we have demonstrated eye-safe laser gated imaging system. The laser pulses
at 1574 nm illumunates the target in a corrolation with an InGaAs camera. Different
images taken with different delays which is controlled by FPGA illustrates the system
47
FOTONİK 2012
capability. Image enhancement is also applied to the images to increase the identification
ability of the system.
Nanofotonik Devreler İçin Kompakt Fotonik Kristal Tabanlı Optik Filtre Tasarımı
*
1
Keywords: Infrared sensors, Gated imaging, range gating, pulsed lasers, SWIR, eye-safe
wavelengths
Gökhan Kurt, Ahmet E. Akosman , Mehmet Mutlu, ve Ekmel Özbay
ds
ö
,N
j
(N N
Ü v s s , 06800,
,
*
[email protected]
),
References:
[1]I. Baker, S. Duncan, and J. Copley, “A low-noise, lasergated imaging system for longrange target identification”, Proc. SPIE 5406, 133–144 (2004).
[2]J. Bentell1, P. Nies, J. Cloots, J. Vermeiren, B. Grietens ,O. David ,A. Shurkun and R.
Schneider, "Flip chipped InGaAs photodiode arrays for gated imaging with eye-safe lasers",
Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference, (2007).
[3]P. Andersson, L. Klasén, M. Elmqvist, M. Henriksson, T. Carlsson, and O. Steinvall, “Long
range gated viewing and applications to automatic target recognition,” in Proc. SSAB’03
Symp. on Image Analysis—Swedish Society for Automated Image Analysis, pp. 89–92,
2003.
[4]R. G. Driggers, R. H. Vollmerhausen, and N. Devitt, “Impact of speckle on laser rangegated shortwave infrared imaging system target identification performance,” Opt. Eng, vol.
42, no. 3, pp. 738–746, 2003.
Optik Filtreler, optik devre tasarımlarında ve optik iletişim teknolojisinde önemli
bir kullanım ve araştırma sahasına sahiptir [1,2]. Optik filtrelerin kullanım ve entegrasyon
kolaylığı için düşük maliyetli, kompakt, polarizasyondan bağımsız ve tek ya da ikili bant
olarak çalışan yapılar amaçlanmaktadır. Fotonik kristallerin, küçük işlem alanında (çalışılan
dalga boyundan daha küçük kristal periyotlarında) zengin dağılım (dispersiyon) özelliklerine
sahip olması optik devre araçlarının fotonik kristaller ile yapılmasını cazip kılmaktadır [3,4].
Bu çalışmada klasik fotonik kristal dalga kılavuzu tasarımı farklı bir bakış açısıyla
incelenmiştir. Nispeten düşük kırılma indisli (n=2.2) bir alttaşın içinde kare örgü şeklinde
periyodik delikler açılmış olup, bu deliklerle tek modlu bir fotonik kristal dalga kılavuzu
oluşturulmuştur. Ancak, yapıya gönderilen ışık geleneksel dalga kılavuzlarından farklı
olarak, dalga kılavuzuna dik gönderilmiş ve bir “Fabry-Perot” kavite oluşturulması
amaçlanmıştır. Böylece ışığın ilerleme yönüne dik olacak şekilde periyodik bir optik kapan
hazırlanmıştır. Bu kapan, yapıdan çıkan ışığı belirli bir frekansa filtrelemiş ve bu ışığın
yüksek bir optik güce sahip olmasını sağlamıştır.
Şekil-1 p
f
s
p
s
u.
48
FOTONİK 2012
Hazırlanan bu kavitenin boyutu ışığın ilerleme yönünde değiştirilmiş ve tek bant
yerine çoklu bant rejimine ulaşılmıştır. Ayrıca kare örgü fotonik kristalin geometrik
parametreleri ayarlanarak her iki doğrusal (TE ve TM) polarizasyonda da optik filtre olarak
çalışması sağlanmıştır. Daha ileri nümerik çalışmalarla, her iki polarizasyondaki
filtrelemenin aynı dalga boyunda gerçekleşmesi sağlanarak polarizasyondan bağımsız bir
optik filtre tasarımı da hedeflenmektedir.
Polimer Yarıiletken Kullanılarak Mikro Akışkan Kanal ile Tümleşik Çözelti Bazlı
Işık Yayan Diyot (LED) Oluşturulması
Yapının nümerik analizi iki boyutlu “Finite Difference Time Domain (FDTD)”
yöntemi ile gerçeklenmiştir. Optik deney hazırlıklarına da başlanmış olup, alttaş olarak
Lityum Niyobat (LiNbO3) kristali ve nanofabrikasyon aracı olarak da “focused ion beam
milling (FIB Milling) [5]” tekniği kullanılmıştır.
Son yıllarda elektrolüminesan konjuge polimerlerle ilgili yapılan çalışmalar
polimer ışık yayan diyotların (PLED) üretimine olanak sağlamıştır. Bu ürünler hafif, esnek
yapıları ve geniş alanlı üretimdeki düşük maliyetleri ile öne çıkmaktadır [1]. PLED
uygulamalarında geleneksel olarak polimer yarıiletkenler katı ince film halinde
kullanılmaktadır. Polimer zincirleri katı film halindeyken birbirlerine dolaşmakta ve
düzensiz bir yapı oluşturmaktadır, bu da katı filmde yük taşıyıcı iletimini zorlaştırarak
kuantum verimliliğini düşürmektedir. Çözelti bazlı ışık yayan diyot mimarisi bu soruna
çözüm getirebilir. Önceki bir çalışmamızda çözelti bazlı polimer diyotta katı ince film tabanlı
olana nazaran daha yüksek yük taşıyıcı mobilitesi elde edilmiştir [2]. Bu da
elektrolüminesans verimliliğini arttıran bir unsurdur. Ayrıca polimer zincirlerinin çözelti
içerisinde katıdakine oranla birbirlerinden daha ayrık durmaları sebebiyle delik-boşluk
çiftleri sonucu oluşan fotonlar daha az saçılmaya uğramakta, bunun sonucu olarak da dış
kuantum verimliliğini artmaktadır. Bu diyot yapısına entegre edilen mikro akışkan kanal
sayesinde polimer çözeltisinin ortamla bağlantısı kesilmekte ve olası kuruma veya ortam
etkilerinin önüne geçilmektedir. Ayrıca kanal ile polimer çözeltisi yenilenebilmekte veya
değiştirilebilmektedir, bu da aynı yapıda farklı polimerlerin kullanılmasına olanak
sağlayarak önemli bir uygulama esnekliği getirmektedir.
Sonuç olarak, bu çalışmada, oldukça basit ve kompakt bir fotonik kristal tasarımı
ile nanofotonik devreler için verimli bir optik filtre tasarımı önerilmiştir. Yapının avantajları,
küçük işlem alanına sahip olması, kullanılan alttaş nedeniyle maliyetinin düşük olması,
ışığın iki polarizasyonunda da kullanılabilirliği ve yapıdan alınan optik sinyalin saçılmadan
tekrar düzlem dalga şeklinde ilerlemesi olarak sıralanabilir.
Anahtar Kelimeler : Fotonik kristal kaviteler, Lityum niyobat (LiNbO3), Optik
filtreler
Kaynaklar:
[1]M. Koshiba, “Wavelength division multiplexing and demultiplexing with photonic
crystal waveguide couplers,” IEEE J. Lightwave Technology 19(12), 1970-1975 (2001).
[2] M. Notomi, A. Shinya, S. Mitsugi, E. Kuramochi, and H. Y. Ryu, “Waveguides, resonators
and their coupled elements in photonic crystal slabs,” Opt. Express., 12(8), 1551–1561
(2004).
[3] M. Soljacić and J. D. Joannopoulos, “Enhancement of nonlinear effects using photonic
crystals,” Nat. Mater. 3(4), 211–219 (2004).
[4] M. Roussey, F. I. Baida, and M.-P. Bernal, “Experimental and theoretical observations of
the slow-light effects on a tunable photonic crystal,” J. Opt. Soc. Am. B 24(6), 1416–
1422 (2007).
[5] F. Lacour, N. Coujal, M.-P. Bernal, A. Sabac, C. Bainier, and M. Spajer, “Nanostructuring
lithium niobate substrates by focused ion beam milling,” Opt. Mater. 27(8), 1421–1425
(2005).
Bedri Gürkan Sönmez, Şenol Mutlu
ds
ö
,
Ü v s s, s
[email protected]
a)
Şekil 1 ( )
ö
.
u , 34342,
b)
ss
s. ( ) Ü
ss
s
49
FOTONİK 2012
Bizim ürettiğimiz yapıda anot ve katot olarak sırasıyla silisyum ve alüminyum
kullanılmıştır. Elektrotlar arası mesafe 40 nm olup SiO2 aralayıcı katman ile gerçeklenmiştir.
Elektrotlar paralel hatlar halinde şekillendirilmiş ve farklı sayıda hat içeren gruplar halinde
birbirlerine bağlanmıştır. Böylece efektif kesit alanı ve bunun performans üzerindeki etkisi
incelenebilmektedir. Sistemde poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT):diklorobenzen
çözeltisi kullanılmıştır. Yaklaşık 200 µm genişliğinde ve 10 µm yüksekliğindeki mikro akışkan
kanal, elektrot yapısı üzerinde polivinil alkol (PVA) ile oluşturulmuştur. Deneylerde diyot
performansı başarılı bir şekilde ölçülmüş ve kesit alanı ile ilişkisi gösterilmiştir, fakat verimli
bir ışık oluşumu sağlanamamıştır. Bu durumun nedeninin çözeltiye difüze olmuş oksijen
molekülleri olduğu düşünülmektedir [3]. Çözeltinin mikro akışkan kanala azot ortamında
uygulanması ile bu sorunun ortadan kaldırılması planlanmaktadır. Ayrıca polimer
çözeltisine fotolüminesan boya eklenmesi ile ışık veriminin arttırılması amaçlanmaktadır.
Anahtar kelimeler: Çözelti bazlı diyot, mikro akışkan kanal, PLED, elektrolüminesans
Kaynaklar:
[1] D. Voss, “Cheap and cheerful circuits,” Nature, vol. 407, pp. 442-444, September 2000.
[2] S. Mutlu and B. G. Sonmez, “A solution state diode using semiconductor polymer
nanorods with nanogap electrodes,” Nanotechnology, vol. 23, pp. 245203 1-6, May 2012.
[3] F. Cacialli, R. H. Friend, S. C. Moratti, and A. B. Holmes, “Characterization of properties
of polymeric light-emitting diodes over extended periods,” Synth. Met., vol. 67, pp.
157-160, November 1994.
Switchable Glazing Windows By using PVB / LiClO4
*,a
a
a
a
b
a
H. Arslan , A. Tasdemir , G. Aygun , U. Unal , L. Ozyuzer
b
D p
fC
s ,
U v s ,
, 34450, Is
u, u
*
Corresponding author
E-mail: [email protected]
Electrochromic (EC) devices which consist of 5 layers and can control sun light,
save energy in terms of heating and cooling, and also protect from harmless light [1]. In
this study, we prepared all layers of EC device and fabricated the EC test window. First of
all, two glasses were coated Transparent Conductive Oxide (TCO) Indium Tin Oxide (ITO) by
magnetron sputtering technique [2] and their surface resistivities were measured. One of
ITO coated glass was deposited electrochromic film Tungsten Oxide (WO 3) and the other
was deposited ion storage film Prussian Blue (PB) by electrochemical method. The
thickness and optical transmittance of both WO3 and PB were measured. Polyvinyl butyral
(PVB) was investigated as ionic conductive polymer electrolyte. PVB was used because of
its unique properties such as high, adjustable adhesion to glass, high optical transparency,
excellent toughness and flexibility, high impact strength and temperature resistance [3].
LiClO4 was added to PVB for improvement of ionic conductivity. The temperature
dependence of ionic conductivity is measured for various addition of LiClO 4 to PVB using
impedance analyzer. (We measured real and imaginary part of impedance following that
Z'' and Z' is being in the first place various graphics were plotted for determine the relation
between temperature/amount of salt and conductivity). Then these two multilayer glasses
were laminated with PVB, and EC window was obtained. The final window is going to be
Glass/ITO/PB/PVB/WO3/ITO/Glass structure.
Keywords: Electrochromic, Thin film Growth, Smart glasses, Ionic conductors, Polymer
electrolyte, Transparent Conducting Oxide
References :
[1] C. G. Granqvist et al., Appl. Phys. A 89, 29–35 (2007)
[2] Teknoma Tech. Materials Ltd. Izmir, www.teknoma.net
[3] H. Stenzel et al., Glass processing days 2003, Conference Proceedings Book, pp. 423–
426.
50
FOTONİK 2012
FİBER DÖNGÜ KAVİTE SÖNÜMLENME SPEKTORSKOPİSİ İLE GENİŞ ÇAPLI FİBER
BÜKÜM KAYIP KARAKTERİZASYONU
Halil Berberoğlu, Fırat İdikut, Hakan Altan
D u
Ü v s s,
ö
, 06800,
[email protected]
Bu çalışmada 1535 nm de 3 ns atılımlı lazer kullanılarak 20 metre uzunluğundaki
silika tabanlı standard tek-modlu fiberlerin (SMF-28) üç farklı çapdaki (48, 64, 80 mm)
makaralara sarılması sonucu meydana gelen büküm kayıpların fiber döngü kavite
sönümlenme spektroskopisi ile analizi yapıldı. Kullanılan lazer, pasif Q-anahtarlı3.3 kHz
tekrarlama frekansında ve yaklaşık çıkış gücü ortalama 20 mW kadardır. Bilindiği üzere
kavite döngü spektroskopisi (Cavity Ringdown Spectroscopy) oldukça düşük kayıpları
belirlemede etkin bir yöntem olarak kullanılmaktadır [1,2,3]. Buradaki kayıp belirleme
hassasiyeti optik sinyalin kavite içerisinde çok kere geçiş yapmasından kaynaklanmaktadır.
Kavite içerisinde dolanan laser atımlarının soğurulma büyüklüklerinin yerine soğurulma
oranı izlenerek ölçüm hassasiyeti artmaktadır. Kavite içerisind dolanan lazer atımlarının
osiloskop yardımıyla kayıt edilmesi sayesinde sönümlenme sabiti çıkarılabilmektedir.
Sönümlenme sabiti kavitedeki bütün kayıplarla ters orantılıdır. Kurulan fiber tabanlı
düzenekte 0.01 dB hassaiyetinde fiber kayıp ölçümleri yapılabilmektedir.
SOLID-CORE SQUARE LATTICE PHOTONIC CRYSTAL FIBERS WITH SQUARE AIR
HOLES: COMPARATIVE STUDIES OF DISPERSION AND CONFINEMENT LOSS
H. Demir Inci, S. Ozsoy
sÜ v s s
[email protected]
Solid-core fiber designs constructed by omitting one air-hole and nine air-holes
at the center of square-lattice silica photonic crystals with square shaped air-holes have
been investigated theoretically for the constant pitch length of air-holes (Λ=4.2μ ). The
cladding consists of the two dimensional silica-air photonic crystal with the 4-ring of air
holes. The dispersion and confinement losses were obtained and compared for both of the
structures at the wavelength region of 0.8-2 μm for different values of d/Λ (0.1, 0.3, 0.5,
0.7, 0.9). From the dispersion point of view, zero dispersion points do not change
significantly with the wavelength for the structures with large core, but it’s not correct for
the structures with small core. It is clear that the dispersion behavior and the zero
dispersion points of the PCF studied have weak dependence on d/Λ for the structures with
large core, especially for the smaller wavelengths. From the confinement loss point of
-3
0
-6
-7
view, the structures investigated have low losses (~10 -10 and ~10 -10 dB/m for small
and large cores, respectively), decreasing with the increasing d/Λ.
Anahtar kelimeler: kavite sönümlenme spektroskopisi, sönüm süresi, fiber büküm
kayıpları,
Kaynaklar:
[1] Cavity Ring-down Spectroscopy, Techniques and Applications, Giel Berden, Richard
Engeln, Wiley, 2009.
[2] C. Wang, “Fiber Loop Ringdown- a Time-Domain Sensing Technique for Multi-function
Fiber Optic Sensor Platforms: Current Status and Design Perspectives”, Sensors, 9, 2009.
doi:10.3390/s91007595.
[3] [9] D. E. Vogler, A. Lorencak, J. M. Rey, M. W. Sigrist, “Bending los measurement using a
fiber cavity ringdown scheme”, Optics and Laser Engineering, 43, 2005, 527-535.
Cross section of the solid core PCFs with square air holes
Anahtar kelimeler: photonic crystal fiber, square lattice, dispersion, confinement loss.
51
FOTONİK 2012
Kaynaklar:
[1]T. A. Birks, J. C. Knight, P. S. J. Russell, Opt. Lett. 22 (1997) 961-963.
[2]K. Tajima, J. Zhou, K. Kurokawa, K. Nakajima, Proc. ECOC 2003, Rimini, Italy,
Postdeadline paper Th.4.1.6.
[3]E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 2059-2062 .
[4]J.C. Knight, T. A. Birks, P. S. J. Russell, D. M. Atkin, Opt. Lett. 21 (1996) 1547-1549 .
[5]A. Mafi, J. V. Moloney, D. Kouznetsov, A. Schulzgen, S. Jiang, T. Luo, N. Peyghambarian,
IEEE Photon. Tech. Lett. 16 (2004) 2595-2597.
[6]A. Ferrando, E. Silvestre, J. J. Miret, P. Andrés, Opt. Lett. 25 (2000) 790-792.
[7]A. H. Bouk, A. Cucinotta, F. Poli, S. Selleri, Opt. Exp. 12 (2004) 941-946.
[8]F. Poli, M. Foroni, M. Bottacini, M. Fuochi, N. Burani, L. Rosa, A. Cucinotta, S. Selleri, J.
Opt. Soc. Am. A 22 (2005) 1655-1661.
[9]M. O. Faruk, M. ul Aftab, R. Ahmed, M. B. Hossain, M. S. Islam, S. B. Alam, WCECS 2010,
San Francisco, USA, II (2010).
[10]A. Dabas, R. K. Sinha, Opt. Commun. 283 (2010) 1331-1337.
Kesik Halka Rezonatörleri Kullanan Mikrodalga Soğurucu Yapılar
S.A. Sagehzadeh, A.D. Yalçınkaya, H. Torun
Ü v s s,
. ö . 34342,
s
u
Bu çalışmada, ikili kesik halka rezonatörleri tasarımları üzerine kurulmuş
mikrodalga frekansında çalışan soğurucu yapılar sunulmaktadır. Mikro algılayıcılar üzerinde
tümleşik metamalzeme şeklinde gerçeklenmesi planlanan soğurucu tasarımları zamanda
sonlu farklar yöntemi kullanan yazılımlar aracılığı tasarlanmış ve bu aygıtlara ait iletim
karakteristikleri frekansa bağlı olarak deneysel olarak sınanmıştır. Benzetim yöntemini
doğrulamak için tasarlanan ilk rezonatör yapıları FR4 alttaş üzerinde bakır metal halkalar
olacak şekilde ürettirilmiş ve vektör ağ analizörü yardımıyla deneysel karakterizasyonları
tamamlanmıştır. Şekil 1(a)’da gösterilen deney düzeneğinde bir ağ analizörünün çıkışları
(Rohde and Schwarz ZVA40, Vector Network Analyzer, 2 ports, 40GHz) boynuz antenlere
bağlanmış ve üretilen kesik halka rezonatörlerinin s-parametre ölçümleri yapılmıştır. 130
µm kalınlığındaki bir FR4 taban üzerine 14 µm kalınlığındaki bakır yapılar ile oluşturulan
kesik halka rezonatöründe dış halka 4 mm, iç halka ise 2.9 mm yarıçapındadır. Bu rezonatör
için koşulan benzetim sonucu beklenen iletim karakteristiği ile deneysel ölçüm sonuçları
Şekil 1(b)’de gösterilmiştir. Ölçülen rezonans frekansı ile benzetim sonuçları arasında <%3
hata payı vardır. Üretim toleransları da göz önünde bulundurulduğunda oluşturulan
benzetim yöntemlerinin doğruluğu görülebilir. Literatürde anlatılan soğurucu yapıları [1][2]
doğrulanan benzetim yöntemleri ile daha da geliştirilecek ve MEMS tabanlı elektromekanik
bir Terahertz (THz) algılayıcı için optimize edilmiş THz soğurucuları tasarlanıp,
gerçeklenecektir.
52
FOTONİK 2012
Şekil 1. ( )
ös d s21
s
d v
d
. ( )
s
ö
1 mJ Atım Kümeleri Üretebilen Yb-katkılı Fiber Yükselteç
.
Kaynaklar:
[1] O. Sydoruk, E. Tatartschuk, E. Shamonina, L. Solymar, “Analytical formulation for the
resonant frequency of split rings” J. Appl. Phys. vol.105, 014903, 2009.
[2] B. Sauviac, C.R. Simovski, S.A. Tretyakov, “Double Split-Ring Resonators: Analytical
Modeling and Numerical Simulations", Electromagnetics vol.24, 317, 2004.
1
2
1
1
1
2
H. Kalaycıoğlu , * Y. B. Eldeniz , Ö. Akçaalan , S. Yavaş , K. Gürel , M. Efe , and F. Ö.
1
İlday
1
ö
,
Ü v s s,Ç
,
06800,
2
ds
ö
,
Ü v s s,
d
,
06100,
*[email protected]
Yüksek güçlü ve ultrakısa (birkaç pikosaniye veya daha kısa) lazer atımlarının
malzeme ile etkileşimi sonucu yıkımlama (ablation) yapılması mümkündür. Bu sırada
malzeme üzerine düşen lazer enerjisinin önemli bir kısmı yıkımlama sonucu buharlaştırılan
veya fırlatılan malzeme ile birlikte ortamdan uzaklaşmaktadır. Geri kalan ısı termal
difüzyonla malzemenin geri kalanına (bulk) iletilmektedir. Ultrahızlı malzeme işleme için
gerekli yüksek atım enerjileri nedeniyle, bu işlem genellikle 1 kHz ile 1 MHz arası tekrar
frekanslarında yapılmaktadır. İki atım arasında geçen süre uzun olduğundan termal
difüzyon, özellikle metal hedefler için, büyük oranda tamamlanmaktadır. Bunun aksine
birbirine yakın (<10 ns) ultrakısa atımlardan oluşan kümeler içeren (küme-modlu) lazer
ışınının malzeme işlerken yaratacağı etki oldukça farklı olacaktır. İki atım arasında ısının
yayılması için yeterli süre geçmeyeceğinden hedef malzemenin atımın düştüğü alanı sürekli
olarak yüksek sıcaklıkta kalacaktır. Diğer bir değişle, bu zaman skalasında termal etkiler
donmuş durumdadır. Dolayısıyla, herbir atım kümesinin toplam enerjisine sahip tek tek
atımlara benzer olması beklenebilir [1-3]. Bu da fiber yükselteçler ile efektif olarak
ulaşılabilecek milijüller (mJ) seviyesinde atım enerjilerinin yolunu açmaktadır.
53
FOTONİK 2012
yükselteci ile senkronize atım seçme ve darbeli pompalama elektroniğinden oluşmaktadır.
Atım seçme sinyali ve darbeli pompalama sinyalinin kaynak salıngaç ile senkronizasyonu
labaratuarımızda geliştirilen alanda programlanabilir kapı dizisi (field programmable gate
array, FPGA) tabanlı bir elektronik devre sistemi ile sağlanmaktadır. Yükselteç sistemi
içerisinde atım geçişi tümüyle fiber ve entegre fiber birimler içerisinden olmakta ve sadece
en son çıkış kısmında kırınım ağı sıkıştırıcıya geldiğinde fiber dışında gerçekleşmektedir, bu
da son derece dayanıklı bir yapı sağlamaktadır [5].
Şekil 1.
-
Günümüze değin geliştirilen az sayıda küme modlu sistemler katıhal lazerleri
içermiştir ve mimari yapıları uygulamalara uygun pratiklikte değildir. Kısa bir süre önce, biz
üretebilen, ilk senkronize darbeli pompalanan yüksek enerjili küme-modlu Yb-katkılı fiber
lazer sistemini geliştirdik [4]. Ancak, bu çalışmada küme içerisindeki atım başına kazanç
tam olarak kontrol edilemediği için küme içerisindeki atımlar arasında oldukça fazla enerji
farklılıkları oluşmakta idi. Bunun üzerine biz ileri bir önşekillendirme yöntemi geliştirerek,
küme içerisinde atım enerjilerinin arasındaki farklılığı %2’nin altına indirmeyi ve bu halde
kHz frekansında tekrarlanan kümeler
içeren Şekil 1’de görülen lazer ışınını elde etmeyi başardık. Ayrıca küme modlu sistemimizle
ve bu kümelerin içerisindeki atımların enerjileri arasındaki farklılığı %7’nin altında
gerçekleştirdik. Yüksek enerjili kümelerin tekrar frekansı 1 kHz ve herbir atım arasındaki
sıkıştırdık, ancak yüksek doğrusal olmayan etkiler sonucu olarak oluşan kanat yapıları,
sıkıştırılan atımların efektif genliğinin 1.2 pikosaniye (ps) olmasına yol açtı. Sistemimiz,
elektronik olarak ayarlanabilir atım desenleri ile hızlandırıcılardaki fotoenjöktör lazerleri ve
elektron ışın teşhis sistemleri için uygun yapıya sahip olmakla birlikte doku işleme için de
ısısal etkileri ayarlama açısından avantajlara sahiptir. Şekil 2’de görülen küme-modlu laseryükselteç sistemimiz, üç adet tek-kipli (SM) fiber yükselteç silsilesini besleyen bir 100 MHz
tekrar frekanslı tümüyle normal saçılımlı salıngaç (ANDi), ve çift-kipli (DC) bir fiber güç
54
Şekil 2.
-modlu Yb-fiber lazer-
s
ss
vs d
.
Kaynaklar:
[1] M. Lapczyna, et al. “Ultra high repetition rate (133MHz) laser ablation of aluminum
with 1.2-ps pulses,” Appl. Phys. A 69, S883 (1999).
[2] W. Hu, et al. “Modeling of multiburst mode pico-second laser ablation for improved
material removal rate,” Appl. Phys. A 98, 407 (2010).
[3] 6. R. Knappe, et al. “Scaling ablation rates for picosecond lasers using burst
micromachining,” Proc. SPIE 7585, 7850H-1 (2010).
[4] H. Kalaycıoğlu, et al. “Fiber amplification of pulse bursts up to 20 J pulse energy at 1
kHz repetition rate,” Opt. Lett. 36, 3383-3385 (2011).
[5] H. Kalaycıoğlu, et al. “1-mJ pulse bursts from a Yb-doped fiber amplifier,” Opt. Lett. 37,
2586-2588 (2012).
FOTONİK 2012
InN/InGaN Epitaksiyel Yapılarının MOCVD Yöntemi ile Büyütülmesi ve Güneş Pili
Uygulamaları
1
2
1
1,2,3
Hüseyin ÇAKMAK, Ayça EMEN, Pakize DEMİREL, Ekmel Özbay
N
(N N
),
Ü v s s,
2
ö
,
Ü v s s,
3
/
ds
ö
,
Ü v s s,
1
InGaN epitaksiyel yapılarının yasak bant aralığının ( Eg) InN bant aralığı olan 0,7eV
ile GaN bant aralığı olan 3,4eV aralığında ayarlanabilmesi ve yüksek absorbsiyon katsayısı (
5
-1
10 cm ) nedeni ile başta güneş pili uygulamaları olmak üzere LED ve transistor yapılarında
da yaygın olarak kullanılmaktadır. InGaN malzemesinin büyütülmesindeki temel
termodinamik ve alttaş bulunmasındaki zorluklar kaliteli InGaN yapılarının büyütülmesi
önündeki en büyük engeller olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bu çalışmada MOCVD yöntemi ile büyütülen ve epitaksiyel yapı kalınlığı ~200nm
olan InxGa1-xN ( x: 0.2→1.0) yapılarının karakterizasyon ( XRD, AFM ve Hall Etkisi ) sonuçları
gösterilecektir. Ayrıca InGaN Güneş pili dizaynı, MOCVD yöntemi ile büyütülmesi ve aygıt
karakterizasyon sonuçları gösterilecektir.
TERAHERTZ IŞIMASI ELDE ETMEK İÇİN ÜÇLÜ-MESA YAPILARIN OLUŞTURULMASI
VE KARAKTERİZASYONU
1
1
1
1
Hilal Sağlam , Yasemin Demirhan , Hasan Koseoğlu , Fulya Turkoğlu , Lütfi Özyüzer
1
Y s
j s s ,
ö
,U ,
[email protected]
1
Terahertz (THz) bölgesi, elektromanyetik spektrumun 0.1 ile 10 THz frekans
aralığında olup, mikrodalga ile uzak kızılötesi bölgenin arasında yer almaktadır. Bu
aralıktaki ışıma birçok kimyasal ve biyolojik malzelerin temel titreşim frekansı ile
örtüştüğünden ve x-ışınlarından farklı olarak canlı dokulara zarar vermediğinden dolayı
sağlık güvenlik ve malzeme bilimi alanlarında önemli uygulamalara sahiptir [1]. Bütün bu
üstün özelliklerin aksine elektromanyetik spektrumun bu bölgesinde ışıma yapacak
kompakt, frekansı ayarlanabilir ve sürekli ışıyan cihazlara hala ihtiyaç vardır. Bu aralıktaki
ışımanın avantajlarını kullanabilmek için, son yıllarda çeşitli çalışma grupları bu alanda
araştırmalar yapmıştır. Özyüzer ve grup arkadaşları, Bi 2Sr2CaCu2O8+δ (Bi2212) tek
kristalinden elde edilen dikdörtgen mesa yapının, yüksek çıkış gücüne sahip terahertz
dalgası yayan cihaz olarak kullanılabileceğini göstermişlerdir [2]. Burada bahsedilen
Bi2212 tek kristali, c-ekseni boyunca sıralanmış süperiletken CuO2 katmanları ile yalıtkan
Bi-O ve Sr-O katmanlarından oluşmaktadır ve bu süperiletken-yalıtkan-süperiletken (SIS)
yapı Josephson eklemleri olarak tanımlanır.
Şekil 1. Ü
d
- s
s
d
ps
p
s
ö
s
Şekil 2. Ü
s
p
55
FOTONİK 2012
Bu çalışmada, kritik akım yoğunluğunun mesa alanı ile ilişkisini araştırmak adına,
aynı Bi2212 tek kristal üzerinde farklı alanlarda mesa yapıları oluşturulmuştur. Daha sonra,
Atomik Kuvvet Mikroskopu ve Yüzey Profilometresi kullanılarak mesaların boyutları tespit
edilmiştir. Son olarak elektriksel özellikleri hakkında bilgi elde etmek için direnç-sıcaklık (RT) ve akım-gerilim (I-V) ölçümleri alınmıştır. I-V karakteristikleri incelenerek kritik akım
değerleri hesaplanmıştır. Yüksek güçte terahertz ışıması elde etmek için, elde eilen
mesaların alanları ile kritik akım yoğunlukları arasındaki ilişki incelenmiştir.
Karbon Nanotüp Doyabilen Soğurucular İle 1247 nm Dalgaboyunda
Yüksek Enerjili Femtosaniye Darbe Üretimi
1
1
L s
L
Ü v s
2
uv
s , Ru
s,
Fen- d
3
v
Anahtar kelimeler: BSCOO tek kristal, Josephson eklemleri, Terahertz dalgaları.
4
[1] M. Tonouchi, Nature Photonics 1, 97-105 (2007).
[2] L. Ozyuzer et al., Science 318, 1291 (2007).
1
,
v
ö
*Bu çalışma TÜBİTAK 110T248 nolu proje ile desteklenmektedir.
Kaynaklar:
2
3
3
I. Baylam, S. Ozharar, H. Cankaya, S. Y. Choi, K. Kim, F.
3
4
4
1,*
Rotermund, U. Griebner, V. Petrov, and A. Sennaroglu
Max-
D
j
us
s
f
-
ds
,
,
, s
Ü v s s,
u , 34450,
, s
e
u , 34353,
ö
j u Ü v s s ,443-749
uw ,G
Cu u
p v s D
p
s ps s s ,2
x-BornStr., 12489 Berlin, Almanya
*
[email protected]
Karbon nanotüp tabanlı doyabilen soğurucular, pikosaniye mertebesinde yaşam
sürelerine sahip olup, son yıllarda yarı iletken doyabilen soğuruculara alternatif olarak kip
kilitleme (mode locking) deneylerinde kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmamızda, çok
4+
yansımalı kovuk içeren ve 1247 nm dalgaboyunda çalışan bir Cr :forsterite lazeri
kullanarak, karbon nanotüp soğurucuların, daha yüksek enerjili femtosaniye lazerlerde de
4+
kullanılabileceğini deneysel olarak gösterdik. Cr :forsterite lazeri gibi, 1300 nm civarında
çalışabilen kip kilitli, yüksek enerjili femtosaniye lazerlerinin biyomedikal görüntülemede
birçok potansiyel uygulamaları bulunmaktadır. Deneylerde, 1064 nm dalgaboyunda çalışan
4+
bir Yb-fiber lazeri ile Cr :forsterite lazeri sürekli dalga rejiminde uyarıldı. Rezonatörün
boyunu uzatmak ve aynı zamanda darbe enerjisini artırmak için, lazer içerisine çok
yansımalı, q parametresini koruyan bir optik kovuk (q preserving multi-pass cavity) ilave
edildi. Çok yansımalı kovuk sayesinde, lazerin uzunluğu 60 m civarına artırıldı ve darbe
tekrar frekansı ise 4.51 MHz’e indirildi. Soliton darbeleri üretebilmek için, rezonatöre ayrıca
eksi dispersiyona sahip aynalar ilave edildi ve bir döngüdeki toplam dispersiyon miktarı 2
4400 fs düzeyine getirildi. Deneylerde kullanılan karbon nanotüp örnekleri, yüksek basınç
altında HiPCO tekniği ile üretilmiştir. Karbon nanotüp soğurucu, resonator içerisine konup
4+
üzerindeki odak ayarı yapıldıktan sonra, Cr :forsterite lazeri başarılı bir şekilde kip kilitli
rejimde çalıştırılabilmiştir. 1247 nm dalgaboyunda, darbe enerjisi 10 nJ civarında, uzunluğu
121 fs olan darbeler elde edilmiştir. Ölçülen darbe-spektral kalınlık çarpımı 0.37 civarında
2
olup, darbe profilinin yaklaşık olarak sech şeklinde olduğunu göstermektedir. Elde edilen
56
FOTONİK 2012
darbe tepe gücü (84 kW), karbon nanotüp soğurucular ile şimdiye kadar elde edilebilen en
yüksek tepe gücüdür. Bu çalışma sonucunda, karbon nanotüplerin de yüksek enerjili
femtosaniye darbe üretimi için elverişli olduğu gösterilmiştir. Sunumda deneysel düzeneğin
ayrıntıları anlatılacak ve elde edilen sonuçlar tartışılacaktır.
All-fiber-integrated soliton-similariton Er-fiber laser
Zuxing Zhang1, B. Öktem2, F. Ö. Ilday1
1Department of Physics, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey
2Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University, 06800 Ankara,
Turkey
[email protected]
We demonstrate an all-fiber-integrated Er-doped fiber laser operating in the
soliton-similariton mode-locking regime. The similariton and the soliton pulses are
dechirped to 75.5 fs and 167.2 fs, respectively, outside of the cavity. Mode-locked
operation is very robust, owing to the influence of the two similariton and soliton
attractors that predominate each half of the laser cavity.
References:
[1] B. Öktem, C. Ulgudur, and F. Ö. Ilday, “Soliton-similariton fibre laser,” Nature Photon. 4,
307, (2010).
[2] Z. Zhang, B. Öktem, F. Ö. Ilday, “All-fiber-integrated soliton-similariton laser with in-line
fiber filter,”
to be published in Optics Letters.
57
FOTONİK 2012
X-Ray Mapping Tecnique And Morhological Study Of Gunshot Residue Of
Scanning Electron Microscopy And Energy Dispersive X-Ray Spectrometry
İlker Kara
Emniyet Genel Müdürlüğü Ankara Kriminal Polis Laboratuvarı
[email protected]
Ateşli silah ile işlenen suç olaylarında ateş eden kişinin belirlenmesi, olayın
kaynağının (intihar, kaza, cinayet) tespit edilmesi nedeniyle büyük önem taşır. Silah
ateşlendiği zaman sevk edici baruttan ve fişek kapsülündeki başlangıçtan gelen organik ve
anorganik maddeler atış artıklarını oluştururlar. Bir kişinin ateş edip etmediğini belirlemek
için atış artıkları analizi yapılır. Ateşli silah atış artıkları içerisinde bulunan inorganik
artıkların analizinde partikül çalışmaları ile günümüze kadar yoğun çalışmalar yapılmıştır.
Aynı silah ile yapılan atışlarda farklı mühimmatlardan farklı atış atığı kompozisyonları
oluşabilmektedir(Zeicher A,levin N , Springer E). Bu nedenle bu çalışmada; Türkiye’de
yaygın olarak kullanılan MKE yapımı 2010 yılı üretimi 9 mm Parebellum tipi fişek ile
Sarsılmaz Marka Kılıç 2000 Mega model yarı otomatik tabanca ile bir defa ateş edip namlu
ucundan atış artıkları(GSR) toplanan atış artıkları için Scanning Electron Microscopy/Energy
Dispersive X-Ray Spectrometry (SEM/EDS) tekniği ve X-Mapping ile analiz edilerek yüzey
morfolojileri ve kimyasal özellikleri belirlendi.
Temassız Kalp Ritmi ve Oksijen Doyumu Ölçer
Kaan Akşit, Pelin Kübra İşgör, Biran Gökşen, Hakan Ürey
Ü v s s
ds
s Elektrikds ,
N UL
Ru
f
p s
N UL/ ÜR Y
(+90) 212 338 10 00
[email protected]
Projemiz temassız kalp ritmini ve kandaki oksijen doyumunu ölçen bir cihaz
geliştirmeyi hedeflemektedir. Geliştirdiğimiz düzenek kanda bulunan hemoglobin proteinin
damar içerisinde bulunan oksijen miktarını kalbin kan pompalaması sayesinde düzenli
olarak değişmesi prensibinden faydalanmaktadır [1]. Kandaki oksijen miktarının ve kanın
periyodik değişimi ortamdan gelen ve vücut içinde oluşan ısı kaynaklı ışınların periyodik
şekilde dışarıya yansımasına sebebiyet vermektedir. Bu durum göz önünde
bulundurulduğunda, kontrollü bir ışık kaynağı ve fotodiyot kullanılarak bahsedilen
değişimin gözlemlenebileceği açıkça anlaşılmaktadır. Bu hedef doğrultusunda, bir prototip
tarafımızdan geliştirilmiştir. Prototip iki farklı dalga boyunda aydınlatma yapabilen ışık
kaynaklarının sürülmesi, kullanıcıdan yansıyan ışığın ölçülmesi ve fotodiyottan alınan
analog işaretlerin sayısal veriye dönüştürülüp tarafımızdan geliştirilen bir algoritma ile
anlamlı veri haline getirilmesi sonucunda kişinin kalp ritmini ölçebilme özelliğine sahiptir.
Geliştirilen yapı mevcut sistemlerle bütünleştirilerek yeni nesil medikal
cihazlarda, tekstil ürünlerinde, bireysel kullanımda ve tüketici elektroniğinde kullanıcıya
yaşam kalitesini artıracak yenilikler sunabilecektir. Mevcut düzeneklere kıyasla sistemimiz
temassız ve belirli bir uzaklıktan (1-4m)ölçüm yapabilmektedir. Geliştirdiğimiz cihazın
düşük maliyetli ve taşınabilir olması, cihaz kullanımı için herhangi bir medikal bilgi
gerektirmemesi sebebiyle kullanıcıya kolay kullanım sağlamaktadır. Ayrıca yaptığımız ön
araştırmaya göre piyasada bu özelliklere sahip herhangi bir cihaz bulunmamaktadır.
Yapı yeni bir optik düzenek ile çok uzaktaki kişilerin kalp ritmini ölçebilir hale getirilmeye
uygundur. Bu yönüyle askeri uygulamalar için de düşünülebilir. Aygıt, sağlık sektörü dışında
da kullanıma açık olup, mevcut sistemin cep telefonu ve benzeri yapılara gömülmesi de
mümkündür.
Anahtar kelimeler: fotodiyot, nabız oksimetresi
Kaynaklar:
[1] G. Cennini, J. Arguel, K. Akşit, and A. van Leest, “Heart rate monitoring via remote
photoplethysmography with motion artifacts reduction,” Optics Express 18, 4867–4875
(2010).
58
FOTONİK 2012
Influence of modulation of pump and seed signals on fiber
amplification of broadband pulses
K. Gürel, P. Elahi, I. L. Budunoğlu, Ç. Şenel, P. Paltani and F. Ö. Ilday
Department of Physics, Bilkent University, TR-06800 Ankara, Turkey
[email protected]
Lasing in Optically Manipulated, Dye-Doped Emulsion Microdroplets
D p
f
s s,
M. Aas, A. Jonáš, and A. Kiraz
U v s , Ru
f
Y u, 34450
email: [email protected]
, Is
u, u
,
We have characterized, for the first time to our knowledge, the transfer
functions for seed and pump modulations to the output of a Yb-fiber amplifier. We
developed a simple theoretical model describing these dynamics, which shows excellent
agreement with the experiments. We find that seed (pump) modulations are not
transferred at low (high) frequencies. If broadband modulation is desired, it is necessary
to modulate both the seed and the pump at high and low frequencies, respectively. We
use our model to predict the intensity noise of an amplifier, obtaining excellent
agreement with experiments. Finally, we show that fiber amplification can be achieved
with little excess noise if the low-frequency noise of the pump is suppressed and the seed
is strong enough to suppress ASE. Armed with our model, design of high-power, low-noise
fiber laser systems can be guided by theory with high accuracy.
We introduce a portable, all-liquid microlaser based on optically pumped dyedoped emulsion microdroplets held in a single beam optical trap[1-4]. We show high
stability of the laser emission spectra during prolonged optical manipulation of the
droplets within an immiscible host liquid. We investigate the effects of droplet size and
dye concentration on the spectral position of lasing wavelength and show how these
parameters can be used for the emission wavelength tuning. We also study shifting of the
average lasing wavelength to the blue side of the spectrum due to dye photobleaching.
The presented optically manipulated fluidic microlasers are disposable and can be easily
combined with microfluidic chip technology. This makes them especially attractive for onchip applications in chemical and biological analysis and sensing.
Referances:
Anahtar kelimeler: microlaser; emulsion microdroplet; optical tweezers; whispering
gallery mode; optofluidics
[1] I. L. Budunoglu, C. Ülgüdür, BulentOktem, and F. Ö. Ilday, “Intensity noise of
mode-locked fiber lasers”,Opt. Lett. 34, 2516 (2009).
[2] T. D. Mulder, R. P. Scott, B. H. Kolner, “Amplitude and envelope phase noise of a
modelocked laser predicted from its noise transfer function and the pump noise
power spectrum”,Opt. Express,16, 14186 (2008).
[3] R. P. Scott, C. Langrock, and B. H. Kolner, “High dynamic range laser amplitude and
phase noise measurement techniques,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 7, 641 (2001).
[4] C. R. Giles and E. Desurvire, “Modeling erbium-doped fiber amplifiers”,
J. Lightwave Technol. 9 (2), 271 (1991). [5] H. Hodara, “Statistics of thermal
and laser radiation”, Proc. IEEE 53, 696 (1965).
Kaynaklar:
[1] H.M. Tzeng, K. F. Wall, M.B. Long, and R.K. Chang, Opt. Lett. 9, 499–501 (1984).
[2] A. Ashkin, J.M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Opt. Lett. 11(5), 288–290 (1986).
[3] J. P. Reid, H. Meresman, L. Mitchem, and R. Symes, Int. Rev. Phys. Chem. 26, 139–192
(2007).
[4] K. Sasaki, H. Fujiwara, and H. Masuhara, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2786–2790 (1997).
59
FOTONİK 2012
Fabrication Process of CZTS Absorber Layer on Mo Coated SLG for Solar Cells
a*
b
b
b
b
b
Kısa DC deşarj plazmaların Zamana Dayalı Terahertz Ölçüm Sistemiyle
Karakterizasyonu
a
M.A. Olgar , S. Yazici , M.D. Yaman , M. Kurt , A. Cantas , G. Aygun , E. Yanmaz , L.
b
Ozyuzer
a
Department of Physics, Karadeniz Technical University, Merkez, 61080, Trabzon, Turkey
b
[email protected]
The thin film solar cell technologies receive increasing interest from the
photovoltaic industry because of their potential producing low cost electricity compared to
wafer based crystalline Si technologies. Although CIS and CIGS such some important
absorber layers and have maximum efficiencies approaching %20 [1], they contain rare
and expensive materials like In, Ga, Te and also include toxic elements like Cd and Se that
represent disadvantages. Cu2ZnSnS4 (CZTS) can be good choice for new absorber layer in
-4
-1
terms of presenting absorption coefficient over 10 cm and band gap energy near 1.45
eV [2]. Unlike the others, CZTS thin films are one of the most viable materials which
contain earth abundant elements for low cost and less toxic elements for the environment.
In this study, we fabricate CZTS absorber layer with dc magnetron sputtering in-situ growth
by two steps. The first step is sequential metallic precursor deposition layer by layer on Mo
coated soda lime glass (SLG). We optimize the order and thickness of each layer, Cu, Zn
and Sn. These layers are then heated up in a Sulphur (S) + Argon (Ar) atmosphere. Then we
find the optimum method and temperature for sulfurization process. The details of the
fabrication process will be discussed.
ö
,
K. Çınar, H.M. Bozacı, H. Altan
D u
Ü v s s , 06800 Ç
[email protected]
,
Bu çalışmada kısa doğru akım elektriksel deşarj plazmaların Terahertz
dalgaboyunda zamana dayalı karakterizasyonu incelenmiştir. Yüksek kuvvetli elektrik alan
altında; kısa elektrot mesafesinde oluşturulan plazmanın Terahertz atımıyla etkileşimi
araştırılmıştır. Farklı elektrik alan şiddetinde oluşturulan plazmaların 0.1 – 1 THz frekans
aralığında yansıtma / soğurma spektrumları incelenmiş, plazma yoğunluğun terahertz
geçişine etkisi araştırılmıştır. İlk bulgulara göre, terahertz geçişinin belli frekans
aralıklarında etkilendiği gözlemlenmiştir. Belli THz frekanslarındaki görülen soğurma, bu tip
DC deşarj plazmaları üreten aygıtların terahertz uygulamalarında kullanılabilme olasılığını
doğurmaktadır.
60
Anahtar kelimeler: Terahertz, DC elektriksel deşarj plazma, THz-TDS,
Keywords: Thin film solar cells, Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film, Sulfurization, DC magnetron
sputtering.
*This research is partially supported by TUBİTAK project with number 112T068.
References:
a)
Şekil 1.
s DC D
d
a) j p
u
s,
p
), v
v
b)
f
u u d
s d
ö
).
b)
Bu çalışma TÜBİTAK tarafından TBAG-1001-110T849 projesi kapsamında desteklemektedir.
[1] I. Repins et al., Prog. in Photovolt.: Research and Applications 16, 235–239 (2008).
[2] J.M. Raulot et al., J Phys Chem Solids 66, 2019–2023 (2005).
[3] H. Araki et al., Thin Solid Films 517, 1457-1460 (2008).
FOTONİK 2012
Bilayer Mo Film Deposited by DC Magnetron Sputtering as Back Contact
for Thin Film Photovoltaics
Saydam Ekran Teknolojisi ve HUD Uygulaması
1
*
M. Kurt , S. Yazici, A. Cantas, H. Koseoglu, L. Ozyuzer, G. Aygun
[email protected]
Due to the increasing shortage of natural source and costs of materials and
electricity, it is inevitable transition to renewable energy to satisfy the global energy
demand. Nowadays, the photovoltaic cell is the most popular and promising segment of
renewable energy. Thin film solar cells such as CuInSe2 (CIS), Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) and CdTe
are commercially available and will dominate the market soon. Molybdenum back contact
is preferred for these solar cells. Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film solar cells are novel and has
great potential because of earth abundant material usage. There are many candidate
materials, such as W, Mo, Cr, Ta, Nb, V, Ti, Mn have been examined for optimum back
contact material for CIS, CIGS and CdTe. Molybdenum is the most commonly used one
since it has lower resistivity, relative stability during the growth of thin film solar cell at the
high temperature and it supplies the graceful adhesion between the soda lime glass and
the absorber layer [1]. On the other hand, it is not verified which material is most suitable
for CZTS as a back contact. In this study, we optimized the deposition parameters of the
bilayer Mo back contact with dc magnetron sputtering [2]. We grow bilayer Mo thin film as
a back contact owing to the fact that the bottom layer was formed at the higher working
pressure to achieve a better adhesion and the top layer was deposited at the lower
working pressure to get a lower resistivity. After the deposition process, we measured the
structural and electrical properties of back contacts. The resistivity, sheet resistance,
thickness and adhesion tests were done. The optimal properties for good back contact to
CZTS will be discussed in detail.
*This research is partially supported by TUBİTAK project with number 112T068.
Keywords: Thin film solar cells, Molybdenum film, DC magnetron sputtering, Back contact.
References:
[1] S. J. Kwon et al. Applied Surface Science 257 (2011) 9682.
[2] O. Tuna et al. J. Phys. D: Appl. Phys. 43 (2010) 055402.
1
p
ss
2
1
M. K. Hedili , M. Freeman , H. Ürey ,
L .,
ds
s,
Ü v s
2
Microvision Inc.,WA, ABD
[email protected]
s,
Mevcut otomobillerde kullanılan başüstü gösterge sistemlerine (HUD) göre çok
az hacim kaplayan, mikrolens dizini tabanlı saydam bir ekran, mevcut sistemlere alternatif
olarak geliştirilmiştir. 10x20cm boyutlarındaki ekran, otomobilde cam ile konsol arasında
kullanıcının bakış açısına dik bir şekilde yerleştirilir. Konsol üzerine yerleştirilmiş lazer
tabanlı bir piko-projektör kullanılarak gerekli içerik saydam ekran üzerine doğrudan
yansıtılır ve ekran üstünde gerçek görüntü elde edilir. Ekran altıgen şeklinde üretilmiş
binlerce mikrolensten oluşmuştur. Mikrolenslere ince metal kaplama yöntemi ile yarı
saydam, yarı ayna özelliği kazandırılmıştır. Bu yarı saydam mikrolens dizini iki tarafı da aynı
kırınım indisi olacak şekilde koruyucu cam katmanlar arasına yerleştirilir. Elde edilen ekran
iki tarafının da kırınım indisleri aynı olduğundan ancak mikrolensler tarafından yansıtılan
ışık açılarak görme penceresini oluşturur; geçen ışık mikrolens dizini tarafından etkilenmez.
Bu sayede saydam ekrandan yansıyan ışık kısıtlı bir alana yönlendirilerek kısıtlı bir görme
penceresi oluşturulur ve oldukça parlak bir görüntü elde edilir. Görme penceresi yatay
eksende 65cm’dir. Sistem hiçbir ayna, mercek gibi optik malzeme içermediğinden son
derece küçük hacimlidir. Ekran prototipi üretilip gerçek bir otomobilde test edilmiş ve
başarılı olmuştur.
Anahtar kelimeler: ekran, başüstü gösterge, HUD, head-up display.
Kaynaklar:
[1] M.K. Hedili, M. O. Freeman, H. Urey, “Microstructured head-up display screen for
automotive applications”, Proc. SPIE 8428, (2012).
[2] Liu, Y.-C. and Wen, M.-H., "Comparison of head-up display (HUD) vs. head-down display
(HDD): Driving performance of commercial vehicle operators in Taiwan", Int. J. HumanComput. Studies, vol. 61, p.679 , (2004).
[3] Freeman, M. O., “MEMS scanned laser head-up display”, Proc. SPIE 7930-13, Photonics
West, (2011)
61
FOTONİK 2012
[4] Goodman, J.W., [Introduction to Fourier Optics, 2nd edition], McGraw-Hill Book Co.,
New York, 207, (1996)
[5] Urey, H. and Powell, K. D., "Microlens-array-based exit-pupil expander for full-color
displays", Appl. Opt., vol. 44, pp.4930 - 4936 , (2005).
[6] Urey, H., "Diffractive exit-pupil expander for display applications," Appl. Opt. 40, 58405851 (2001).
NANOKRİSTAL GÖMÜLÜ POLİMER NANOFİBERLER:FİZİK ve UYGULAMA
Muhammet Celebi, Hülya Budunoğlu, Mehmet Bayindir
UNAM-Ulusal Nanoteknoloji Ara t rma Merkezi ve Fizik Bö
[email protected]
, Bilkent Ü versitesi
Yarıiletken nanokristaller bir kısmı yığın yarıiletkenlerebir kısmı ayrık
moleküllere benzeyen elektronik özelliklere sahiptirler. Bu özellikleri onları hem temel
fizik açısından hem de potensiyel uygulamalar açısından ilginç kılar. Bu kristallerin
değişik geometride ve dizilimdeki yapılara gömüler ek incelenmeleri farklı bir seçenek
olarak karşımıza çıkar. Bu geometriler kristallerin çözelti içerisinde incelenmeleri
mümkün olmayan özelliklerini ortaya koyabilirler. Ayrıca kristalleri teknolojik açıdanda
daha kullanılabilir hale getirirler.
Nanokristal gömülü polimer fiberler hem nanokristallerin özelliklerinin altında
yatan fiziği anlamak hem de yeni teknolojilere kapı aralamak açısından yüksek bir
potansiyel teşkil etmektedir. Bu motivasyondan yola çıkarak değişik dalga boylarında
ışıyan Si-nanokristal gömülü, termal boyut küçültme ile polimernanofiber üretimi hem
temel fizik hem de önemli optik ve fotonik uygulamalar için önemlidir. Bu çalışmada
silisyum nanokristallerin üretimi için öncülmadde olarak Hydrogen silsesquioxane (HSQ)
kullanıldı. HSQ yüksek sıcaklık fırınında 1100 C ye kadar çıkartılarak Si/SiO kristaller elde
edildi. Elde edilen kristaller havanda mekanik olarak ince toz haline getirildi ve cam
kürecikler kullanılarak da geometrilerinin iyice düzgünleşmesi sağlandı. Daha sonra bu
mikrokristaller HF kullanılarak istenilen bölgede ışıma yapacak şekilde boyutları azaltıldı.
Bu yöntemle UV ışık altında kırmızı, sarı/turuncu ve yeşil renklerde ışıma yapan kristaller
sentezlendi (Şekil 1a). Sentezlenen kristaller polimerin içine gömülerek ince film haline
getirildi. Bu ince filmlerin sıcalığa bağlı davranışları incelendi ve yalnız başına ısıtılan
silisyum kristallerin aydınlanması düşerken filme gömülü kristallerin tam tersi yönde bi
davranış göstererek arttı(Şekil1 b). Bu aşamadan sonra ince filmler sarılıp fırında
katılaştırılarak öncülfiber formu elde edilecek. Daha sonra kristal gömülü bu polimerler
termal boyut küçültmeyle micro ve nanofiberler haline getirilecek[1] (Şekil1 c). Bu
teknik, literaturde halihazırda var olan gömme tekniklerine nazaran hizalama gibi bazı
avantajlara sahiptir. Ayrıca bu fiberlerle değişik uygulamalar geliştirilebilir. Örnek olarak,
ışık yayan diyotlar(LED), laserler ve ışık detektörleri gösterilebilir. Nanokristal gömülü
fiberler geometrilerinden kaynaklanan bazı avantajları sayesinde iç ışık kaynaklı fotonik
kristal, yönelimli yayıcı(directional emitter) yada fiberlere ışık eşleyici(light coupler)
62
FOTONİK 2012
olarak da kullanılabilirler. Ayrıca bu geometride tek bir nanokristal elde etmek
mümkün olduğundan çeşitli teoriler olmasına rağmen henüz tam olarak anlaşılamamış
olan nanokristallerde fotolimünisansın kaynağı probleminin çözümü için de ipuçları
verebilir.
Şekil 1: Nanokristal katk l nanofiberler (a) UV k alt nda de i ik renklerde
yapan Si nanokristaller (b) Polimere göm l Si nanokristallerin s cakl a ba l
karakteristi i grafi i (c) nanokristal göm l fiberlerin ill strasyonu
ma
ma
Anahtar kelimeler: Silikon nanokristaller, nanofiberler, nanoteller, tek-foton kaynağı
nanoyapılar, yönelimsel ışık yayıcılar, nanokristal fiziği
XRD and XPS Studies of Large Area Grown ITO
1,2,*
1
1,
1
Mutlu D. Yaman
, Ayten Cantas , Sebnem Yazici , Hasan Koseoglu ,
1
1
1,2
Hilal Saglam , Gulnur Aygun , and Lutfi Ozyuzer
1
Department of Physics, Izmir Institute of Technology, Izmir, Turkey
2Teknoma Technological Materials Ltd., Izmir, Turkey
*[email protected]
Among the TCOs, indium tin oxide (ITO) is promising material due to its low
-4
resistivity (~10 ohm.cm), high transparency (~90%) [1]. Due to its unique properties, ITO
has several application areas. They are used as electrodes in LCD displays, photovoltaic
cells, antireflection coating, heat reflecting mirror, transparent electromagnetic shielding,
optical sensors and optoelectronic devices. Studies of structural properties of ITO films
deposited by various methods, point out that, there is change in the type of
crystallographic orientation (222) and (400) that are preferentially occurs on the film
surface that depends on the deposition conditions and post-deposition annealing process.
Also, it is reported that (211)-oriented films shows excellent wide spectrum transparency
and comparably highest surface energy and highest conduction band [2]. In this study, we
4+
investigate annealing effects on crystallization of ITO, Sn activation conditions and
oxygen vacancies of ITO films. The motivation for our research is to optimize parameters
for deposition and post-annealing procedure of ITO thin films by a magnetron sputtering
system and obtain (211) peaks by reducing sputtering ambient containing 0.25-0.5 % H2.
The ITO thin films having thickness of 230 nm were deposited using magnetron sputtering
from a ITO target (90:10 wt. % of In2O3 and SnO2) on glass substrate. The film structure was
-70˚ with a step of
0.016˚. Main growth planes were (222), (400), (440) and (622) which are related to the
cubic structure of In2O3. It is found that interplanar distances, average optical surface
resistivity and transmission of the films have their optimum values when the relative
intensity of the (222)/(400) is equal to 1. Chemical states were examined by XPS and
compared to understand that oxygen content in the film is closely related to its band gap.
Kaynaklar:
[1] M. Yaman, T. Khudiyev, E. Ozgur, M. Kanik, O. Aktas, E. O. Ozgur, H. Deniz, E. Korkut,
Mehmet Bayindir, Arrays of indefinitely-long, uniform nanowire and nanotube, Nature
Materials, vol. 10, page 494 (2011).
Keywords: Transparent Conducting Oxides, Surface Resistance, XPS
References:
[1] O. Tuna, Y. Selamet, G. Aygun, L. Ozyuzer, Journal of Physics D: Applied Physics, 2010
43, 055402
[2] D. Wan, P. Chen, J. Liang, S. Li, F. Hung, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2011 3, 4751-4755
63
FOTONİK 2012
Anahtar kelimeler: OLED, yarı ömür
ORGANİK IŞIK YAYAN DİYOTLARDA YARI ÖMÜR VE KARARLILIK
1
1
2
1
Selin PIRAVADILI MUCUR , Neslihan BABAYİĞİT ,Emine TEKİN , Sait Eren SAN
1
2
G
Y s
j s s , Ü
U us
j s s
[email protected]
Organik ışık yayan diyotlar (OLED) gibi popüler optik teknolojilerin önemli
basamağı, üç farklı ana rengin farklı bozunma zamanlarını uzatmaktır. Bu tip teknolojilerde
degradasyona bağlı olan yarı ömür terminolojisi (ilk lüminesansın yarı değerine düşme
süresi) kullanılmaktadır.
Degradasyon fenomeni çalışma ve saklama koşulları, çalışma voltajı gibi
parametrelere bağlıdır. Küçük organik molekül yapılı bir OLED’de üç belirgin degradasyon
mekanizması vardır:



Koyu (siyah) nokta degradasyonu
Yüklerin göçü
İntrinsik Degradasyon
İlk iki bozunma mekanizması cihazın üretim koşullarının (temiz oda, eldivenli kutu
gibi) iyileştirerek ve sıkılaştırarak çözülmeye çalışılmaktadır. İntrinsik degradasyon ise hala
mavi rengin eldesinde büyük sorunlara neden olmaktadır.
Oksijen ve nemin polimerde yol açtığı kötüleşmeye halâ tam ve kesin bir açıklama
getirilmemiş olmakla birlikte, oksijen gazının polimeri kimyasal olarak katkıladığı ve
özelliğini bozduğu bilinmektedir. Bu nedenle aygıtların nitrojen/argon gazıyla dolu
ortamlarda üretilip paketlenmeleri gerekmekte ve cihazların ömrünü, oksidasyona
dayanıklı malzemeler kullanarak ve enkapsülasyon prosesini iyileştirerek artırma
çalışmaları yapılmaktadır. Üretim maliyetlerini yükselten bu duruma çare bulmak amacıyla
son yıllarda pek çok çalışma yapılmaktadır. OLED enkapsülasyonu da endüstriyel olarak
gelecek vadeden bir konudur.
Bu çalışmamızda polimer LED’leri farklı enkapsülasyon malzemeleri kullanarak ve
farklı yaşlandırma süreçlerine (sürekli akım sürme, yaşlandırma odasında sıcaklık ve nem
uygulama) tabi tutarak yarı ömür zamanlarını karşılaştırdık.
Kaynaklar:
[1] C.W. Tang, S.A. Vanslykc, Appl. Phys. Lett. 51 (1987) 913.
[2] J. S. Salafsky Phys. Rev. B 10885 (1999) 59.
[3] V.M. Burlakov, K. Kawata, H. E. Assender, G.A.D, Briggs, A. Ruseckas, I.D.W. Samuel,
Phys. Rev. B (2005) 72.
[4] J. H. Burroughes, et al. Nature 347 (1990) 539.
[5] Z. L. H. Meng, Organic Light-Emitting Materials and Devices, Taylor&Francis Group, CRC
Press, 2007.
[6] F. Hide, M. A. Dias-Garcia, B. J. Schwartz, A. J. Heeger, Acc. Chem. Rec. 30 (1997) 430.
[7] D. D. C Bradley, Adv. Mater. 4 (1992) 756
64
FOTONİK 2012
PCDTBT Polimer Güneş Pillerinin Performansının Ag Nanoparçacık Kullanılarak
Artırılması
a,b
c
a
a
c
N. Töre , E.A. Parlak , T.A. Tumay , Ş. Sarıdoğan
a
Ü
U us
j s s (U )
b
G
Y s
j s s (GY )
ö
Ü
(
)
s
[email protected]
s
Polimer güneş pilleri, yapısında p ve n tipi iki organik yarıiletken malzeme
bulunduran güneş pilleridir. İki elektrot arasında bulunan bu p-n eklem üzerine düşen
fotonun oluşturduğu eksitonun ayrışması, bu sayede serbest yüklerin elektrotlarda
birikmesi prensibi ile çalışan fotovoltaik cihazlar üretilmektedir. Polimer güneş pillerinin
performanslarının arttırılmasına yönelik çalışmalardan biri, aktif katman olarak bilinen p-n
eklem yapısında bulunan organik katman içerisine nanoparçacıkların eklenmesidir.
Böylelikle bu tabakanın nanomorfolojik özelliklerinin iyileştirilmesi ve gümüş
nanoparçacıkların plasmonik etkileri sayesinde performansın artması beklenmektedir.
Yapılan çalışmada; ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PCBM(+AgNP)/Al yapısındaki organik güneş
pilleri hazırlanmıştır. PCDTBT polimeri kullanılarak hazırlanan organik polimer güneş
pillerinde, aktif tabaka içerisine %0.4 oranında karıştırılan yaklaşık 6 nm büyüklüğündeki
gümüş nanoparçacıkların, üretilen pillerde güç dönüşüm verimi değerini %0.65 ten %1.72
değerine artırdığı gözlenmiştir. Empedans spektroskopi analizleri ile elektron ve boşluğun
tekrar birleşme zamanları (recombination timen) PCDTBT polimer güneş pili için 1.26
milisaniye olarak bulunurken, gümüş nanoparçacıkların kullanıldığı güneş pili için bu değer
0.4 milisaniye olarak bulunmuştur.
Anahtar kelimeler: Organik güneş pilleri, Polimer güneş pilleri, Ag nanoparçacık,
Kaynaklar:
[1] C.J. Brabec, N.S. Sariciftci, and J.C. Hummelen, Plastic Solar Cells, Adv. Funct. Mater. 11,
15 (2001)
[2] S. B. Darling, Energy Environm. Sci., (2009), 2, 1266
[3] P.B. Johnson and R.W. Christy, Phys. Rev. B 6,4370 (1972)
[4] V. Kochergin, L. Neely, C.Y. Jao and H.D. Robinson, Appl. Phys. Lett. 98, 133305 (2011)
[5] Di Qu,Fang Liu, Yinong Huang, Wanlu Xie and Qi Xu, OPTICS EXPRESS 19. (2011), 24795
[6] Li, Y.; Wu, Y.; Ong, B. S. J. Am. Chem. Soc. (2005), 127, 3266-3267.
Percussion microdrilling efficiency of pulsed lasers in the range of 0.1-100 ns
1,*
1
2
3
3
Bülent Öktem , Kıvanç Özgören , Can Kerse , Ozan Aydın , Emre Yağcı ,
4
3
4
Kutan Gürel , Koray Eken , F. Ömer Ilday
1
Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University, 06800 Ankara,
Turkey
2
Department of Electrical and Electronics Engineering, Bilkent University, 06800, Ankara,
Turkey
3
FiberLAST, Inc., 06800 Ankara, Turkey
4
*[email protected]
Short-pulsed laser microdrilling is capable of producing high quality holes with
large aspect ratios at high machining rates in a wide variety of materials. It has been found
that melt ejection and material vaporization are the dominant mechanisms of material
removal in the picosecond and nanosecond regimes, the rate of which determines the
drilling speed. A considerable amount of research has been reported during the last
decade, investigating the influence of pulse duration, energy, repetition rate, wavelength,
polarization, ambient gas, focal condition, and plasma effect [1, 2]. However, systematic
quantitative studies on the effect of pulse duration on the processing speed and on the
morphology of the holes are generally lacking. We present a simple theoretical model that
allows us to describe percussion microdrilling with pulses in the sub-nanosecond and
nanosecond regime for metals. Using this model, we predict the drilling speed as well as
the power threshold levels required for drilling for given metal and target thickness. The
model is validated by systematic experiments, yielding good agreement for stainless steel,
aluminum, and copper targets as functions of the pulse duration, average output power
and target thickness. The physics of the laser material interaction depends primarily on
peak power and pulse duration. To this end, we used three home-built fiber lasers
generating 100 ps, 1 ns, and 100 ns pulses, with repetition rates of 30 MHz, 3 MHz, and 30
kHz, respectively (Fig. 1). We use a single Yb-doped fiber amplifier, seeded by three
different pulse sources, all developed in our laboratory. The repetition rates have been
adjusted such that the peak power is the same for the same average power. The beam is
focused on the targets with a galvanometer-based scanner, using a special f-theta
objective lens with a focal length of 16 cm. The spot size is measured to be 25 μm. We
constructed a fully automated experimental setup with FPGA electronics to accurately
measure the completion of the microdrilling process.
65
FOTONİK 2012
A comprehensive set of experiments have been performed using the three
different pulse durations of 0.1 ns, 1 ns, and 100 ns on the stainless steel, Al, and Cu plates
with various thicknesses. Fig. 2 show variation of the microdrilling time as a function of
average power for different targets (stainless steel, Al, and Cu), pulse durations (0.1 ns, 1
ns, and 100 ns), and thicknesses (0.05 mm-0.4 mm). Several important conclusions
emerge: (i) Drilling rate increases with decreasing thermal conductivity and heat diffusivity
of the targets; that is, in the case of aluminum and copper the drilling process is generally
slower than for steel. (ii) It is evident that the drilling time is shorter for longer pulses since
with long pulses, the ablation process continues longer where the target material is at high
temperatures. With shorter pulses at higher repetition rates, the process is on and off
more often, which leads to reduced efficiency. (iii) For 100 ns-long pulses at 15-W average
output power, it is possible to drill through steel with 0.4-mm thickness in less than 50 ms.
(iv) Required exposure time to complete through drilling increases very sharply beyond a
certain laser output power; thus there is a practical laser power threshold below which
drilling is not feasible. (v) This power threshold is lower for longer pulses and higher for
larger thermal conductivities (kCu>kAl>ksteel). All the micromachined holes were inspected
with the help of a scanning electron microscope (SEM) to evaluate the morphology of the
holes, such as edge quality and the presence of burrs or surface melting (Fig. 3). We
observe liquid ejection together with large amount of spall for longer pulses, indicating
faster material removal rate as a result of higher energy deposition at shorter time. The
amount of ablated material is larger for the 1-ns laser than for the 0.1-ns laser, but smaller
than the 100-ns laser. We notice higher quality microholes on steel than Al and Cu samples
due to shorter exposure time. Crater formation can be seen for the 0.1-ns pulses for
samples that required excessively long exposure times for drilling. Such structure
diminishes with increasing pulse duration where drilling rate is higher, as well as short
pulses on thin targets, for which drilling time was short.
Fig.1. Schematic diagram of the all-fiber-integrated Yb amplifier system and the
microdrilling set-up. WDM: Wavelength-division multiplexer; MPC: Multi-pump combiner;
LMA: Large mode area; FPGA: Field programmable gate array.
66
Fig.2. Variation of microdrilling time with respect to laser average output power and
material thickness for different targets. Material thicknesses are 0.05 mm (black), 0.1 mm
FOTONİK 2012
(red), 0.2 mm (green), 0.3 mm (blue), and 0.4 mm (pink). Experimental data are plotted as
circles, while the solid lines represent simulation results.
Improved Transmission Characteristics in a Photonic Crystal Waveguide
Geometry with Two 60° Waveguide Bends
Osman Ozdemir, Fulya Bagci, Baris Akaoglu
Department of Engineering Physics, Faculty of Engineering, Ankara University,
Ankara, Turkey
[email protected]
Fig.3. SEM images of the microholes drilled at 10 W of output power on 0.1 mm thick
targets of steel (left column), Al (middle column), and Cu (right column). Upper, middle, and
bottom rows are for 0.1 ns, 1 ns, and 100 ns pulse durations, respectively. The scale bar
s ws 100 μ .
References:
[1] A. K. Dubey and V. Yadava, Int. J. Mach. Tool. Manu. 48(6), 609-628 (2008).
[2] S. Döring, S. Richter, S. Nolte, and A. Tünnermann, Opt. Express 18(19), 20395-20400
(2010).
Photonic crystals have attracted much interest due to their fascinating
characteristics and various applications. Bends are essential to integrate photonic crystals
in optical circuits. In this study, two sequential 60 waveguide bend geometry is considered
in triangular lattice symmetry. The band structures are obtained with the BandSolver and
the transmission spectrums are calculated with the finite-difference time-domain module
of the CrystalWave software package [1]. Since a full 3D calculation is time consuming and
a good agreement over a wide wavelength range is obtained, simulations are realized in
2D with effective index method [2]. Two and three holes are inserted in the bend regions
and the transmission of the photonic crystal waveguide bends is optimized by considering
the radii and the positions of the holes as free parameters in the Kallistos optimization tool
of the PhotonDesign program.
Keywords: Photonic crystals, photonic crystal waveguides, bends.
Acknowledgement: We gratefully acknowledge Ankara University for the financial support
(BAP project 12B4343011).
References:
[1]PhotonDesign, CrystalWave, http://www.photond.com/
[2]Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 1163
67
FOTONİK 2012
ELEKTRO-OPTİK ELEMANLAR KULLANILARAK YAPILAN PASİF OPTİK AĞ
UYGULAMALARI
Özge Güre, N. Özlem Ünverdi
Y ld z Teknik Üniversitesi, Elektrik - Elektronik Fak ltesi
Elektronik ve Haberleşme M hendisliği Böl m , 34220, Esenler,
İSTANBUL
Günümüzde haberleşme ağlarında, veri iletiminin yanında ses ve video
trafiğinin taşınması ve yeni uygulamaların hayatımıza girmesiyle birlikte internet
omurgasında yüksek band genişliğine duyulan ihtiyaç artmaktadır. Söz konusu olan
yüksek kapasite ihtiyacını her geçen gün gelişen fiber optik teknolojisi
karşılamaktadır. Bu yönüyle iletişim teknolojilerinde optik haberleşmenin kullanımı,
gerek kullanılan elektro-optik eleman çeşitleri, gerekse veri, ses ya da video hizmetinin
verileceği lokasyona uygun altyapı seçimiyle yaygınlaşmaktadır.
Gelecekteki sistemlerin, optik fiberin doğrudan son kullanıcıya ulaştığı
sistemler olması öngörülmektedir. Buna bağlı olarak günümüzde FTTH (Fiber-tothe-Home, Eve Kadar Fiber) sistemler kullanılmaya başlanmıştır. Bu yapıyı sağlayan
ve PON (Passive Optical Network, Pasif Optik Ağlar) olarak hizmet veren pasif
mimarilerde, optik çevrimdeki aktif elemanlar yerine pasif elemanların kullanılması
ile yatırım ve bakım maliyetinin azalmasındaki katkılarından dolayı optik fiberin
kullanıldığı erişim ağlarında önemli yere gelinmiştir.
Bu çalışmada, elektro-optik elemanların kullanıldığı pasif optik ağların performansını
etkileyen faktörler incelenmiş ve oluşturulan değişik topolojilerle uygulamalar
yapılmıştır. OptiSystem 7.0 simülasyon programı ile teorideki güç bütçesi hesabına
uygun ve optik iletişim performansının artırılması için geliştirilebilecek olan
topolojiler üzerinde çalışılmıştır. Pasif optik ağlarda kullanılan temel bileşenlerin
çeşitli karakteristik özellikleri değiştirilerek ağ performansına olan etkileri
incelenmiştir. Ağda kullanılan optik fiberin çeşidi, uzunluğu ve dispersiyon
değerlerinin, pasif optik ağ temel bileşenlerinden bölücünün ekleme kaybı, geri
dönüş kaybı ve gürültü dinamiği parametrelerinin ve verici kısmında yapılan
değişikliklerin, sistem üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Çalışmada ele alınan çeşitli
referans topolojilere optik modülatörlerin, optik kuvvetlendiricilerin, optik filtrelerin,
optik izolatörlerin, optik reflektörlerin ve optik kuplörlerin eklenmesiyle pasif ağ
yapısının verimini olumlu ya da olumsuz şekilde etkileyebilecek olan durumlar
değerlendirilmiştir. Uygulamalarda elde edilen BER (Bit Error Rate, Bit Hat Oranı)
diyagramları, zaman domeni çıktıları ve spektrum çıktılarından yararlanılarak PON
mimarisine uygun yapılar incelenmiştir. Geliştirilebilecek verimli pasif ağ yapıları
belirlenmiştir.
Anahtar kelimeler: İletişim teknolojileri, optik haberleşme, pasif optik ağ, optik
fiber, optik devre elemanları, FTTH.
Kaynaklar:
[1]
[2]
[3]
[4]
Lam C. F., Passive Optical Networks Principles and Practice, Academic
Press Elsevier, Burlington, 2007.
Keiser G., FTTX Concepts and Applications, John Wiley & Sons, New Jersey, 2006.
Brillant A., Digital and Analog Fiber Optic Communications for CATV and
FTTx Applications, SPIE Press, New Jersey, 2008.
Güre Ö., Pasif Optik Ağlar ve Uygulamalar , Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik
Üniversitesi, Fen
Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2012.
68
FOTONİK 2012
Three step numerical simulation model of laser induced surface
nanostructuring
1,2
1
1,2
1
1
I. Pavlov , B. Öktem , A. Rybak , U. Teğin , F. Ömer Ilday
1Department of Physics, Bilkent University, TR-06800 Ankara, Turkey
2
Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine
[email protected]
Here we demonstrate the result of numerical simulation of laser induced
surface nanostructuring. Self-organized nanostructuring of surface under powerful
short pulsed radiation is promising alternative for conventional methods to create
different type of nanostructure on the surface. Although laser-induced materials
15-25
nanostructuring is known for several decades
, it is not widely used owing to
stubborn problems of quality control. To investigate the possibility of quality control
of the structure computer simulations based on the 3-step model was developed and
reproduces all of the essential features observed experimentally for Ti surface. The
main steps of the model are following: (i) Incident laser beam with peak intensity close
to the ablation threshold for surface (in our case Ti) is scattered from existing
structures or any surface defects and interferes with the incoming laser beam. (ii) At
the points where intensity is maximized, sufficient energy is transferred to the surface
to cause localised melting and evaporation, which then reacts rapidly with O2 from
the air to form oxide (TiO2). (iii) AsTiO2
piles on top, the penetration of O2
through the oxide layer decreases exponentially, which slowly halts the process.
The result of numerical simulation shows possibility of control the quality of
the structure (long range order) by applying feedback mechanism from already existing
structure on the surface to new area on the surface which is going to be
nanostructured. In the experiment it can be performed simply by scanning the laser
beam with defined parameters along the surface. The experimental result is in good
agreement with numerical simulation result. Proposed method opens a door for wide
using of this phenomena in many industrial and scientific applications.
Keywords: laser induced nanostructure, nonlinear lithography.
Fig. 2. (a), (b) Results of numerical simulations with stationary beam and with
scanning beam, respectively. (c), (d) SEM imagines of the processed samples
with stationary beam and with scanning beam, respectively.
Referances:
[1] Temple, P. A. & Soileau, M. J. Polarization charge model for laser-induced ripple
patterns in dielectric materials. IEEE Journal of Quantum Electron. QE- 17, 2067-2072
(1981).
[2] Van Driel, H. M., Sipe, J. E., & Young, J. F. Laser-induced periodic surface
structures on solids: a universal phenomenon. Phys. Rev. Lett. 49, 1955-1958 (1982).
[3] S. J. E., Young J. F., Preston J. S., & van Driel H. M., Laser-induced periodic
surface structure. I. Theory. Phys. Rev. B 27, 1141-1154 (1983).
[4 ] Emel'yanov, V. I., Zemskov, E. M., & Seminogov V. N. Theory of the formation of
normal and anomalous gratings on the surfaces of absorbing condensed media exposed to
laser radiation. Sov. J. Quantum Electron. 14, 1515-1521 (1984).
69
FOTONİK 2012
10 W, 5.5 ns, 100 kHz all-fiber laser at 1.55 µm
E. Dülgergil1,3, I. Pavlov2,4, E. Ilbey2, F. Ömer Ilday2
1DEPARTMENT OF PHYS CS, Middle East Technical University (METU), Ankara, Tutkey
2Department of Physics, Bilkent University, TR-06800
Ankara, Turkey
3Meteksan Savunma Inc., Ankara, Turkey
4Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine
[email protected]
Here, we report on the development of an all-fiber master-oscillator
power-amplifier (MOPA) system, where the power amplifier is based on Er-Yb codoped double-clad (DC) fiber. The system produces more than 10 W of average output
power at 100 kHz repetition rate with 5.5 ns pulse duration, which corresponds to
about 16 kW of peak power and 0.1 mJ of pulse energy. Despite the use of a quasisingle-mode gain fiber (core diameter of 12 μm), the amplifier output is obtained
through a Corning SMF-28 fiber, which is strictly single-mode and absolutely no effort,
even fiber coiling, is applied to the gain fiber to maintain the singlemode operation.
This is the highest peak power, to our knowledge, of truly single-mode operation fiber
amplifier at 1550 nm.
Fig. 1. Schematic drawing of the experimental setup; MPC, multiple pump signal
combiner; DCF, double-clad fiber, WDM, wavelength-division multiplexer. Inset:
cooling system of the critical splice points.
The seed source was based on electronically modulated distributed feedback
semiconductor laser (DFSL), operated at 1550 nm. The DFSL current were modulated
with 500 kHz repetition rate to provide average power about 0.2 mW. Than the output
was amplified to 130 mW and repetition rate decreased to 100 kHz by acoustooptic modulator (AOM). (The DFSL, preamplifier and AOM are no shown on the
picture, and specified as a seed source). Three stage of amplifier were applied to
increase step by step pulse energy without any visible ASE creation between pulses.
Further increasing of pulse energy and peak power is limited by significant spectral
broadening due to well known nonlinear effects in the fiber [1]. We expect this robust
system to be of use in various applications requiring high pulse energy, low
repetition-rate pulses at an eye-safe wavelength.
70
FOTONİK 2012
100-W, 100-MHz, 4.5-ps YB-doped Fiber Laser System
1
1
1
1
2
1,3
P. Elahi , S. Yılmaz , Ö. Akçaalan , H. Kalaycıoğlu , B. Öktem , Ç. Şenel ,
1
4
F. Ö. Ilday , K. Eken
1
2
Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University, 06800 Ankara,
Turkey
3
Ü I
U us
j s s (U ), G
, 41470
, u
4
FiberLAST Inc., 06531 Ankara, Turkey
[email protected]
Fig. 2. (a) Temporal profile of the 5.5-ns pulses after last stage of amplifier (red line) and
after seed source (black line). (b) Spectral shape after last stage of amplifier (red line), and
after seed source (black line).
Keywords: fiber laser, Er-fiber amplifier.
Referances:
[1] D. J. Richardson, J. Nilsson, and W. A. Clarkson. "High power fiber lasers: Current
status and future perspectives," J. Opt. Soc. Am. B 27, B63-B92 (2010).
We present a 100-W, 100-MHz, 4.5-ps Yb fiber laser using doping management.
The laser system is intended for non-thermal, high-speed and high-precision
micromachining.
There is much interest and rapid progress on the use of ultrafast fiber lasers [1]
for micromachining, particularly metals, but also including dielectrics such as various
ceramics, silicon. It is well known that use of a few picosecond shorter pulses (faster than
the electron-phonon coupling time in the target material) largely avoids thermal effects
and allows higher precision. However, higher repetition rates are required to increase
material processing speed.
Here, we present a 100-MHz, 100-W, 4.5-ps Yb fiber laser system, with in-fiber
peak powers as much as 200 kW. A schematic of the laser setup, comprising of a modelocked Yb-fiber oscillator, three stage amplifiers and a pair of grating for prechirping the
seed pulses, is shown in Fig. 1.
Fig. 1. Schematic of the setup. MPC, multi-pump signal combiner; MM, multimode.
The Yb-fiber oscillator operates in the all-normal dispersion (ANDi) regime with a
repetition rate of 100 MHz. The first stage amplifier is core-pumped and produces 2.7-ps
71
FOTONİK 2012
pulses with 100 mW of average power. A grating compressor with the density of
900 line/mm is inserted after the first stage amplifier to control the seed chirp and total
group delay dispersion. The second stage, which delivers 5.2 ps pulses with 1 W of average
power, comprises a single-mode double-clad (DC) fiber pumped by a single 10-W diode.
The final amplifier is composed of a multiport pump-signal combiner (MPC) with 5 pump
ports. We employed a two–segment Yb gain fiber for power amplifier to optimize thermal
effects and nonlinearity [2]. The first gain segment is 1.8-m long low-doped Yb fiber with
6.5 dB/m absorption at 980 nm, and the second is 1.6-m long high-doped Yb fiber with
10.8 dB/m of absorption. Fig. 2(a) shows the measured amplifier output power with 72%
slope efficiency, in comparison to simulations. The optical spectrum at output power of
100 W and the corresponding intensity autocorrelation measured of the pulses obtained
with prechirping are shown in Figs. 4(b) and 4(c), respectively. A 4.5-ps pulse width was
obtained at output power of 100 W.
References:
[1] D. J. Richardson, J. Nilsson, and W. A. Clarkson, J. Opt. Soc. Am. B 27, B63 (2010).
[2] P. Elahi, S. Yılmaz, Ö. Akçaalan, H. Kalaycıoğlu, B. Öktem, Ç. Şenel, F. Ö. Ilday, and K.
Eken, Opt. Lett. 37, 3042-3044 (2012).
72
Fig. 2. (a) Measured (squares) and simulated (solid line) output power versus pump power.
(b) Measured optical spectra at output powers of 100 W. (c) Measured intensity
autocorrelation by using grating compressor at output powers of 100 W.
In conclusion, we have demonstrated a 100-W, 4.5-ps, 100-MHz Yb-doped fiber
laser system, which is ideally suited for non-thermal, high precision and high-speed
processing of metals and most dielectrics. We have utilized discrete doping management,
i.e., a combination of a low-doped and a high-doped fiber in the power amplifier to
circumvent the trade-off between thermal and nonlinear limitations.
Keywords: Yb-fiber lasers, Micromachining, Doping Management
FOTONİK 2012
Characterization of the Photonic Crystal Ring Resonator Structure for Optical
Sensing
G. Reha Hepguler, Fulya Bagci, Baris Akaoglu
Ankara University, Department of Engineering Physics
Ankara, Turkey
[email protected]
Recently, there has been great progress in the evolution of optical sensing
technology. Photonic crystals based on micro ring resonators offer an attractive platform
due to photonic band gap effect, small size and good sensitivity [1]. In this study, a ring
resonator based triangular lattice photonic crystal covered by water is investigated in
terms of biosensing efficiency. In the simulations, the commercial CrystalWave
PhotonDesign program [2] is employed with effective index method [3]. The ring resonator
is arranged between the input and output waveguides. After optimizing the structure, the
sensitivity of the holes at the bottom of the ring resonator and in the coupling region are
investigated in terms of resonant wavelength shift and quality factor.
Acknowledgement : We gratefully acknowledge Ankara University for the financial
support (BAP project 12B4343011)
Keywords: Biosensor, ring resonator, photonic crystal
References:
[1]IEEE Sens. J. 10 7 (2010) 1185.
[2]PhotonDesign, CrystalWave, http://www.photond.com
[3]Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 1163.
SOĞUTMASIZ KIZILÖTESİ TERMOMEKANİK ALGILAYICI
Ulaş Adiyan*, R.Burak Erarslan*, Selim Ölçer*, Hamdi Torun**, Hakan Ürey*
*
Ü v s s , Rumelifeneri Yolu 34450 Sarıyer İstanbul
**
Ü v s s , 34342 Bebek İstanbul
Termal görüntüleme; tıbbi görüntüleme, hedef tespiti, gözetleme, izleme
devreleri ve kurtarma gibi birçok termal haritalama uygulamasını içinde barındırır. Bu
çalışmada, mikro elektro-mekanik sistem (MEMS) tabanlı soğutmasız termo-mekanik
kızılötesi (IR) algılayıcı dizinlerinin tasarım, üretim sonuçları ile bu çalışma kapsamında
tümleştirmede kullanılmak üzere üretilen CMOS okuma devresine ait analizler
sunulmuştur.
Algılayıcının çalışma prensibi, gelen kızılötesi ışınımın mekanik bükülmeye
dönüştürülmesine dayanmaktadır. Pikseller, şeffaf bir alt taşa çift maddeli bacaklar
aracılığıyla bağlanan asılı zarlardan oluşmaktadır. Emilen kızılötesi ışınım, yapının sıcaklığını
değiştirir ve bu değişim, uzama katsayıları farklı olan çift madde bacakların bükülmesine
neden olur. Bu mekanik bükülme, her pikselin altına gömülmüş kırınım ızgaralarından
yansıyan okuma ışınının birinci kırınım mertebesi algılanarak nanometre altı hassasiyet ile
optik olarak ölçülür. Optik okuma için iki yöntemden yararlanılmıştır: (i) yansıyan ışının
kırınım birinci mertebesinin Fourier filtrelemesi kullanılarak tekrar görüntülenmesi, (ii)
MEMS algılayıcı dizini ile foto detektör dizini ve dizindeki her piksel için optik okuma ışığını
geçirmeyi sağlayan delikler barındıran CMOS çipinin tümleştirilmesi. Bu yöntem, optik
okuma için yeni geliştirilen ve ilk defa denenen bir yöntemdir.
Optik okuma devresi ise standart CMOS 0.18 µm üretim teknolojisi kullanılarak
üretilmiştir. Üretim sonrası işlemler olarak çipler inceltilmiş ve çiplere okuma ışınının
geçmesine izin verecek delikler açılmıştır. Elektronik çiplerin üretim sonrası işlemlerinden
sonra bu çipler MEMS çiplerle hizalanmış ve bütünleştirilmiş, bu bütünleştirme yeni bir
tümleşik optik okuma yöntemini mümkün kılmıştır.
Anahtar kelimeler: Kızılötesi algılayıcı, MEMS, CMOS tümleştirme, Optik okuma
73
FOTONİK 2012
Kaynaklar:
[1] H. Torun and H. Urey, "Uncooled thermo-mechanical detector array with optical
readout," Opto-Electronics Review, vol. 14, pp. 54-58, 2006.,
[2] H. Torun, O. Ferhanoglu, H. Urey, “Thermo-Mechanical Detector Array with Optical
Readout,” P18, IEEE-LEOS Optical MEMS Conference, Big Sky, Montana, USA, August 2006.
[3] M. F. Toy, O. Ferhanoglu, H. Torun, H. Urey, “Uncooled Infrared Thermomechanical
Detector Array: Design, Fabrication, and Testing,” Sensors and Actuators: A. Physical, Vol
156, p. 88-94, 2009.
FEMTOSANİYE LAZER KULLANARAK İNCE FİLMLER ÜZERİNDE PLAZMONİK
NANOYAPILAR OLUŞTURMA
s
u
Ramazan Şahin, Selçuk Aktürk
Ü v s s
d
s
[email protected]
ds
ö
Femtosaniye lazerler (Fs-Lazer) icadından bügüne birçok alanda değişik
uygulamalar için kullanılmaktadır. Örneğin Femtosaniye lazer kullanarak materyallerin
yüzeyinde nanometre mertebesinde yapılar oluşturulabildiği gibi materyallerin iç özellikleri
de (kırınım indeksi) değiştirilebilir. Fs-Lazer kullanılarak yüzey işleme yöntemi yüksek
kalitede yüzey yapılandırma sağlar [1]. Bu özellik lazerin etkileşme süresinin ısı difüzyonu
süresinden çok kısa olmasından kaynaklanmaktadır. Fs-Lazer işleme yönteminin
faydalarının yanısıra bazı dezavantajları vardır. Yüksek NA odaklama ekipmanları
kullanıldığında dikkat edilmesi gereken noktalar vardır. Örnek konumlama düzeneği, optik
aberasyonlar ve Ultraviyole (UV) dalgaboyları kullanıldığında gerekli olan pahalı optik
ekipmanlar. Bu çalışmada Bessel hüzmeleri kullanıldığında bu problemlerden kolaylıkla
kurtulunabileceği gösterilmiştir. Bessel hüzmeleri kırınımsız ilerlediğinden lazer
uygulamaları için ilgi odağı olmuştur. UV dalgaboyları kullandığımızda ise pahalı ve ekstra
odaklama ekipmanlarına ihtiyaç duymadan çözünürlüğü kolayca artırabilmekteyiz. Lazer
sistemimiz merkez dalgaboyu 1030 nm olan, 1 kHz tekrarlama süresi ile 550-fs’ lik Gauss
hüzmeleri üretmektedir. Özel kristaller kullanılarak aynı sistemden 515 nm, 343 nm ve 257
nm dalgaboylarında temel lazer modunun sırasıyla 2. , 3. ve 4. harmoniklerini
üretebilmekteyiz. Gauss hüzmelerini konik mercek kullanarak Bessel hüzmelerine
dönüştürüyoruz.
Enerjiyi kademeli olarak düşürerek yüzeyde yapılar oluştururken yapıların
boyutlarının küçüldüğü gözlenmiştir [2]. Yaptığımız deneylerde 3. ve 4. harmonik
kullanarak 125 nm çözünürlüğe ulaşıldı.
İnce metal filmler üzerindeki 2 boyutlu periyodik yapılar plazmonik uygulamaları
sebebiyle önemli hale gelmiştir. Metal yüzeylerdeki 2 boyutlu yapılar yerel ve ilerleyen
yüzey plazmon modlarını tetiklemektedir. Yüzey plazmon polaritonları ve yerel yüzey
plazmonları sensör uygulamalarında, yüksek çözünürlük görüntülemede ve diğer
uygulamalarda önemli bilgiler taşımaktadır.
74
FOTONİK 2012
PLAZMONİK LENS TABANLI YÜZEYDE ZENGİNLEŞTİRİLMİŞ RAMAN SAÇILIM
SUBSTRATI
1
Şekil 1.
du 700
v
u
300
p
d
Fused silica üzerine 25 nm kalınlıkla kaplanmış altın film üzerine boyutları 150500 nm civarında ve periyodu 700-110 nm arasında değişen nanoparçacık dizilimleri
üretimi gerçekleştirildi. Bu yapılar üzerinde geniş dalga boyunda ışık üreten kaynak
kullanılarak geçirgenlik ölçümleri yapıldı. Yapılan ölçümlerde yüzey plazmonlarının
uyarıldığı gözlemlendi.
Bu sunumda yaptığımız deneylerin ayrıntıları ve sonuçları paylaşılacaktır.
Bu çalışma TUBİTAK ve TÜBA tarafından desteklendiğinden teşekkürlerimizi sunarız.
Anahtar kelimeler: femtosaniye lazer, plazmonik yapi, nanoyapilandırma,nanofabrikasyon
Kaynaklar:
[1] C. Momma et al., Appl. Surf. Sci. 109-110, 15 (1997).
[2] Akturk S. et al. APL January2012
2
2
1
Semih Cakmakyapan , Mehmet Kahraman , Mustafa Culha , Ekmel Ozbay
1
ö
,
v
ds
ö
,N
j
,
Ü v s s , 06800
,
,
2
Department of Genetics and Bioengineering, Faculty of Engineering and Architecture,
Yeditepe University, Istanbul, Turkey
[email protected]
Metal nano yapıların optik özellikleri bir çok grup tarafından araştırılmıştır [1].
Moleküller ve plazmonik nano yapılar arasındaki etkileşimin incelenmesi de yüzey
zenginleştirilmiş Raman spektroskopi (SERS) uygulama alanı açısından önem taşımaktadır
[2]. Yüzey plazmonlarının özellikleri metal film kalınlığı, metal yüzeyin pürüzsüzlüğü ve
etkileşim halindeki dielektrik ortamın kırıcılık indisine bağlıdır. Raman aktif bir molekül
yüzey plazmonları ile uyarıldığında indüklenen dipol momentin şiddeti artar ve böylece
aktif molekülden elde edilen Raman saçılmaları da artış gösterir [3]. İki bağımsız
mekanizma olan kimyasal ve elektromanyetik olayların birlikte rol aldığı bu durum surfaceenhanced Raman scattering (SERS) olarak adlandırılmaktadır [4]. Elektrik alandaki artışın
temel nedeni yüzey plazmonlarıdır. Bu sebeple, yüzey plazmonlarının artmasını sağlamak
için plazmonik yapıların oluşturulması ve optimize edilmesi gerekmektedir [5]. Metal film
üzerine gönderilen elektromanyetik dalganın yoğunluğu metal üzerindeki yarık bölgesinde
artış gösterebilir ve lokalize olabilir [6]. Lokalize olmuş elektrik alan metal üzerindeki yüzey
plazmonları ile etkileşime girebilir. Böylece yüzey plasmon polaritonları metal yüzey
boyunca ilerleyebilir. Dairesel yarıklarda yüzey plasmon polaritonları dairenin merkezine
doğru odaklanır ve böylece plazmonik lens özelliği görülebilir [7].
Şekil 1:
s
ps
ö
s v
p
d
d
75
FOTONİK 2012
Bu çalışmada farklı yarıçaplara ve yarık aralıklarına sahip dairesel plazmonik lens
yapıları electron demet litografisi ile fabrike edilmiştir. Litografinin ardından örnek 100 nm
gümüş kaplanmıştır. Fabrikasyonu tamamlanmış örnek bir yapının SEM görüntüsü ve
yüzeydeki elektrik alan dağılımının simulasyon sonucu Şekil 1’de gösterilmiştir. Bu yapıların
SERS ile ilişkileri p-ATP molekülleri kullanılarak test edilmiştir. SERS’teki artış yapılardan
alınan sonucun düz alına oranına bakılarak hesaplanmıştır. Plazmonik lens yapısındaki
halkanın çapı 2 μm olarak sabit tutulup, yarık aralığının SERS üzerine etkisi araştırılmıştır.
Ardından yarık aralığı sabit tutulup halka çapının SERS’e etkisine bakılmıştır. Sonuçlar Şekil
2’de gösterilmiştir.
Şekil 2:
sp
u
v
p
s
p p
s
p
R
Anahtar kelimeler: Yüzey plazmonları, plazmonik lens, SERS
Kaynaklar:
[1] R. Elghanian, J. J. Storhoff, R. C. Mucic, R. L. Letsinger, and C. A. Mirkin, "Selective
colorimetric detection of polynucleotides based on the distance-dependent optical
properties of gold nanoparticles," Science 277, 1078-1081 (1997).
[2] B. Pettinger, B. Ren, G. Picardi, R. Schuster, and G. Ertl, "Nanoscale probing of
adsorbed species by tip-enhanced Raman spectroscopy," Phys Rev Lett 92 (2004).
[3] C. L. Haynes, A. D. McFarland, and R. P. Van Duyne, "Surface-enhanced Raman
spectroscopy," Anal Chem 77, 338a-346a (2005).
[4] M. Moskovits, "Surface-Enhanced Spectroscopy," Rev Mod Phys 57, 783-826 (1985).
[5] S. J. Lee, Z. Q. Guan, H. X. Xu, and M. Moskovits, "Surface-enhanced Raman
spectroscopy and nanogeometry: The plasmonic origin of SERS," J Phys Chem C 111,
17985-17988 (2007).
[6] Y. Xie, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, and M. Mansuripur, "Transmission of light
through slit apertures in metallic films," Opt Express 12, 6106-6121 (2004).
[7] Z. W. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and Z. X, "Focusing surface
plasmons with a plasmonic lens," Nano Lett 5, 1726-1729 (2005).
Fotoakustik Mikroskopide Kullanılmak Üzere Sürekli Tayflı
Nanosaniye Atımlı Fiber Lazer Sistemi
1
1
2
3
4
1
S. Yavaş *, E. A. Kipergil , Y. B. Eldeniz , Ö. Akçaalan , M. Erdoğan ,
2
2
4
H.Erkol , M. B. Ünlü , F. Ö. İlday
v N
j s s ,
Ü v s s , 06800
2
ö
4
ö
3
,
ds
,
,
Ü v s s , 06800
,
Ü v s s , 06800
Ü v s s , 06800
,
*[email protected]
,
,
Fotoakustik mikroskopi, son yıllarda gittikçe önem kazanan, kullanımı
gün geçtikçe artan ve elde edilen sonuçlar itibariyle gelecek vadeden bir
görüntüleme tekniğidir. Özellikle damar gelişimi [1], deri altı habis tümörlerin
bulunması [2], diyabet [3], hipertansiyon [4] gibi sistemsel hastalıkların teşhisi,
ilacın vücut içinde takibi ve etkinliğinin izlenmesi [5], yaraların iyileşme sürecinin
gözlenmesi [6], beyin
görüntülenmesi ve haritalanması [7] gibi önemli alanlarda kullanımı giderek
artmaktadır. Çözünürlük açısından optik görüntülemeye, örneğe nüfuz etme
açısından da ultasonik görüntülemeye yakın sonuçlar elde edildiği için bu aradaki
büyük boşluğu dolduran görüntüleme tekniği olarak önümüzdeki yıllarda giderek
gelişmesi beklenmektedir.
Fotoakustik mikroskopi ile görüntüleme yapmak için nanosaniye atımlı
lazerler kullanılmaktadır. Bu lazerlerin atımlarının süresi, enerjisi, sıklığı ve atımlar
arası kararlılık alınan fotoakustik sinyalin genliğini, kalitesini, görüntü elde edilme
hızını ve görüntü çözünürlüğünü etkilemektedir. PAM lazer sistemlerinde
günümüzde genellikle Q-switch lazerler, düşük-güçlü diyot lazerler ve son
zamanlarda da fiber lazerler kullanılmaktadır. Bu lazer sistemlerinin hiçbirinde
lazer parametreleri birbirlerinden bağımsız olarak kontrol edilememektedir ve
görüntülenecek duruma bağlı olarak, örneğin damar gelişimi izlenmesi ve hücre
düzeyinde görüntüleme için birden fazla lazer gereksinimi doğmaktadır. [8,9]
76
FOTONİK 2012
Bu çalışmada fotoakustik mikroskopide kullanılmak üzere 600-1100 nm
aralığında dalgaboylarında nanosaniye atımlar verebilen bir sistem geliştirdik ve
fotoakustik mikroskopide kullanılmak üzere hazır hale getirdik.Sistem Yb-fiber
lazer salıngaç ve yükselteç, akusto-optik mudülatör ve sürekli
tayf(supercontinuum) üreten fotonik kristal fiber kısımlarından oluşmaktadır.
Atımların sıklığı ve tamamen isteğe bağlı atım dizilerinin oluşturulması akustooptik modülatörün alanda programlanabilir kapı dizileri (FPGA) sağlanmaktadır.
Fotoakustik mikroskopi için gerekli önemli en önemli parametrelerin; atım
süresinin(1-3 ns), atım enerjisinin (10 mikrojule kadar), atım sıklığının (50 kHz3MHz aralığında) birbirinden bağımsız olarak ayarlanabilmesi açısından dünyada
ilktir. Bu özelliği sayesinde değişik fotoakustik probları üretilen geniş spektrum
aracılığıyla uyarılabilecek ve bütün önemli parametreler kontrol edilebildiği için
değişik amaçlar için tek lazer sistemi yeterli olacaktır. Sistemin tamamı fiber
bileşenlerden oluştuğu ve mekanik bileşen içermediği için sistemin çıkışında elde
edilen huzme için herhangi bir ek ayarlama gerekmemekte ve mekanik
titreşimlerden etkilenmemektedir. Ayrıca herhangi ek bir sıcaklık konrolüne ve
izolasyona gerek duymadan kararlı bir şekilde çalışmaktadır. Lazerin yapımında
halihazırda ticari olarak satılan fiber bleşenleri kullanılmıştır ve kendisinden daha
az yetiye sahip sistemlere oranla daha ucuza maledilmiştir.
Şekil-1. s
s
f sp
u uv
s
s
Şekil-2. Fiber lazer-fotoakustik mikroskopi sistemi
77
Anahtar kelimeler: fotoakustik mikrokopi, fiber lazer, sürekli tayf
Kaynaklar:
[1] C. G. A. Hoelen, F. F. M. de Mul, R. Pongers, and A. Dekker, Opt. Lett. 23, 648 (1998).
[2] H.F. Zhang, K. Maslov and L. Wang, Nature Prot. 2, 797 (2007).
[3] R. Weiss, Y. Yegorchikov, A. Shusterman,, I. Raz, Diabetes Tech. & Ther. 9, 68 (2007)
[4] S. Hu, K. Maslov, L. Wang , Opt. Exp. 17, 7688 (2009).
[5] I. Varghese, C. Cetinkaya, J. Pharmac.. Sciences 96, 2125 (2007)
[6] R.J. Talbert, S.H. Holan, J.A. Viator, Phys. in Med. and Bio. 52, 1815 (2007)
[7] H.F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, L.V. Wang, Nature Biotech. 24, 848 (2006)
[8] E.I. Galanzha, E.V. Shashkov, P.M. Spring, J.Y. Suen and V.P.Zharov, Cancer Res. 69,
7926 (2009)
[9] L.V. Wang, IEEE J. Quantum Electron. 14, 171(2008)
FOTONİK 2012
DOĞADAN ESİNLENMİŞ FONKSİYONEL NANOYAPILARDA YAPISAL RENKLENME
UNAM-U us N
T. Khudiyev, T. Doğan, M. Bayindir
j
v
ö
[email protected]
,
Ü v s
s
Doğada mevcut olan renklenme metodları genelde pigment ve yapısal renklenme
olarak ikiye ayrılmaktadır. Pigment renklenmesinden farklı olarak yapısal renklenme
fotonik kristal, ince film girişimi, saçılım mekanizmalarından [1] veya onların
kombinasyonlarından oluşabilmektedir. Bunlar arasında fotonik kristal tabanlı renklenme
orjinalliği ve fonksiyonelliği dolayısıyla en dikkat çekenidir. Canlılardaki bu yapıları periodik
yapılardan ve en önemlisi bu effekte has olan yanardönerlik özelliğinden anlamak
mümkündür. Yapısal renklenmenin en çok bulunduğu canlı türleri kuşlar ve böceklerdir.
Canlılardakı bu yapılar son yıllarda sıkça araştırılmakta ve fonksiyonelliği dolayısıyla taklit
edilmeye çalışılmaktadır [2].
Bu çalışmada yaban ördeğinin boynunda bulunan çok özel fotonik kristal türünün olduğu
gözlemlenmiş ve bu yapıyı yeni fabrikasyon tekniği [3] kullanarak bio-taklidinin yapılması
hedeflenmiştir [4]. Yaban ördeğinin kafasında bulunan yeşil tüyler mikroskopla
incelendiğinde parlak yeşil rengi kolay bir şekilde görmek ve hatta mikroskop objektifini
büyüttüğümüzde rengin maviye doğru kaydığını gözlemlemek mümkündür. Elektron
mikroskopu ile tüyün kesit alanına baktığımızda tüyün özellikle çevre bölgesinde periodik
ve heksagonal bir dizilime sahip fotonik kristal yapısının olduğu anlaşılıyor.
78
Şekil 1: Y
öd
d
f
Y
öd . ( ) Y
s u ö
s
d
f s s
v
p
u
sp
d d
ö
s u
s
s v
s p ö
p
s
. (d)
d
d
s
s u. (a)
s . ( )
s u d
d
u s
s u
v
s.
Günümüzde çubuk kısmı yüksek indise ve altıgen dizilime sahip fotonik kristaller
pek rastlanmayan bir sistemdir. Yeşil rengin yansımasına sebep olan ve fotonik kristali
oluşturan iki farklı madde, kırılma indisi sırasıyla 2 ve 1.54 olan keratin ve melanin
pigmentleridir. Tekbaşına bu yapılar belirgin bir renge sahip değiller. Mikroskop
görüntülerinden yararlanılarak, bu yapıların kafes sabiti ve çapı belirlenerek FDTD nümerik
tekniğiyle simülasyonu yapıldı. Optik mikroskop ve MAYA spektrometresi kullanılarak yeşil
bölgeden gelen yansıma spektrumu elde edildi. Simulasyon ve ölçüm sonuçlarının uyumu
Şekil 1d’den kolayca anlaşılabiliyor.
FOTONİK 2012
Tekrarlamalı fiber çekme metodu kullanılarak yaban ördeğindeki fotonik kristal
mekanizmasının gözlemlendiği periyodik nanoyapılar geniş-alanda ve istenilen uzunlukta
elde edilebilir. Bunun için bir birini takip eden iki veya üç fiber çekme aşaması yeterli
olacaktır. Her aşamada fiber 20-500 arası küçültme faktörüne tabi tutulursa istenilen
ölçülere kolayca ulaşılabiliyor. Fiberi oluşturan yapı ve malzemeler tümü polimer,
çekirdek-kabuk (PES ve PVDF sırasıyla) olarak dizayn edildi. Bunun sebebi polimerlerin
keratin ve melanin gibi düşük indise ve transparanlığa sahip olmasıdır.
Kaynaklar:
[1] T. Khudiyev, E. Ozgur, M. Yaman and Mehmet Bayindir, Size-dependent structural
coloring in large scale core-shell nanowires, Nano Letters, vol. 11, page 4661 (2011).
[2] M. Kolle, P. M. Salgard-Cunha, M. R. J. Scherer, F. Huang, P. Vukusic, S. Mahajan, J. J.
Baumberg and U. Steiner, Mimicking the colourful wing scale structure of the Papilio
blumei butterfly, Nature Nanotechnology, vol. 5, page 511 (2010).
[4] T. Khudiyev, T. Dogan, Mehmet Bayindir, Bio-mimicking of mallard feather using
iterative size reduction technique, in preparation (2012).
79
Şekil 2:
edilmesi. ( )
du u
mi s p ö
f
ö
f
d
d
d
du u
p d
d
f
s
ös
. ( )
d
s
. (b) Yeni fabrikasyon
p
uu
s
s .
Ayrıca ikinci aşama sonucunda yapıdakı kabuk kısmı sıcaklıkla eriyerek içine
çekirdek kısmının periyodik olarak gömülü olduğu tek bir yapı haline gelecektir. Bu şekilde
iki aşamada fotonik kristal mekanizmasının sebep olduğu istenilen renk elde edilebilecektir.
Fiber çekme mekanizması sonucu elde edilen nanoyapılar, dizilimi ve kitle-üretimi olarak
bakıldığında doğada bulunan tüy yapısını taklit etmede kolaylık sağlayacağı
gözlemlenebiliyor.
Anahtar kelimeler: Nanofotonik, Nanoteller, Bio-taklit, Fotonik kristal, Yukarıdan-aşağıya
üretim tekniği
FOTONİK 2012
POLİMER ÇEKİRDEK-KABUK NANOTELLERDE REZONANT OLMAYAN MİE
SAÇILMASI
UNAM-U us N
j
T. Khudiyev, M. Bayindir
v
ö
[email protected]
,
Ü v s
s
Nanoboyutta ışık malzeme etkileşimi farklı malzeme türlerinde değişik optik
etkilere neden olabilmektedir. Yüksek indisli ve dalgaboyundan çok küçük nanoyapılarda
rezonant Mie saçılması [1] gözlemleniyor. Nanoboyuttaki metaller ise ışığı dalgaboyundan
daha küçük bir bölgeye hapsetmede ve burada ışığın gücünü artırmada kullanılıyor. Diğer
bir malzeme özelliği olan emilme yine nanoboyutta hassas bir şekilde rezonant emilme için
dizayn edilebilir. Tüm bu optik olaylar özellikle nanoteknoloji araştırmalarının etkin olduğu
son yıllarda kendine özgün uygulama alanları ortaya çıkarmıştır. Düşük indise sahip
malzemelerin özellikle polimerlerin nanoboyuttaki optik etkiler için uygun olmaması bu
nanoyapılarda bir eksiklik olarak düşünülmüştür ve bu sebepten literatürde nanotel
polimerlerin optik uygulamalarına nadir rastlanmaktadır.
Polimerler tüm malzemeler arasında belki de en ucuzu ve en kolay elde
edilebilenidir. Fakat bir boyutlu polimer yapıları makroboyuttan farklı olarak nanoboyutta
çok az kullanılmaktadır. Bu malzemelerin özellikle optikte az kullanılmasının sebepleri
olarak, metal ve yarıiletken malzemelerdeki optik ve optoelektronik özelliklerin
bulunmaması, gereken özelliklere sahip polimer nanoyapılarının üretilememesi ve yoğrun
ışık altında bilhassa UV bölgesinde bozunabilirliğinin olması gösterilebilir. Tüm bu
eksikliklere rağmen polimer nanoyapılarının şu ana kadar organik ışık yayan diyotlar
(OLEDs), alan etkilli transistör (FETs) ve güneş pilleri için kullanılabilindiği gösterilmiştir.
Fakat polimer nanoyapılarının geometriye bağlı değişen optik özellikleri hala araştırma
gerektiren konu olarak duruyor.
Şekil 1: R
( )I
d
d -
s
d p
u
u
s ( )I
d kps
d d
p f .( )
d
s . (d) Y
f
s
s d u
s.
u
d
p d
s
s.
u u
-polimer
Bu çalışmada Mie saçılmasında bulunan ve sadece düşük indisli malzemeler için
uygulanabilen ve optik özellikleri itibariyle çok zengin bir bölgenin olduğunu gözlemledik.
Işığın yapının içinde rezonans göstermesi yerine dışarıda tutulması bu mekanizmanın
rezonant olmayan bir özelliğidir. Bu teknik bir çok sıfır ve bir boyutlu nanoyapılar için
dizayn edilebilir.
Bu bölgeyi daha iyi anlayabilmek için Lorens-Mie formalizmi kullanılarak ışığın
çekirdek-kabuk nanoyapılardan saçılması analitik denklemlerle ifade edildi. Bu
denklemlerin geçerliliğini diğer güçlü nümerik metod olan FDTD simulasyon tekniği ile teyit
ettik. Rezonant olmayan Mie saçılması ayrıcalıklı optik özelliklere sahiptir. Dolayısıyla bu
çalışmada yeni mekanizmayı tümü-polimer çekirdek-kabuk nanoyapılarında yapısal
renklenme için kullandık.
80
FOTONİK 2012
Fakat nanolitografi ve elektrospinning üretim tekniklerinin de içinde bulunduğu
bir çok metod yeterince uzun, hizalanmış ve çekirdek-kabuk polimer nanoyapılarının
üretilmesinde yetersiz kaldığı için burada kendi geliştirdiğimiz bir fabrikasyon tekniğini
kullandık [2]. Bu metod sayesinde kontrollü bir şekilde, istenilen uzunlukta, tutarlı
morfolojiye sahip ve kendiliğinden hizalanmış polimer nanoyapıları üretildi. Üretilen bu
dalgaboyu ölçeğindeki yapılar ışığın rezonant olmayan bir şekilde bu nanoyapılardan
saçılması için ve bu şekilde yapısal renklenmeyi gözlemlemek için tasarlandı [3]. Bu
renklenme diğer bir çok nanoboyutta gerçekleşen renklenme mekanizmalardan farklı
özelliklere sahiptir. Aynı anda bu mekanizma bir biri ile etkileşmeyen, açıdan ve
polarizasyondan bağımsız özellikleri içinde bulunduruyor. Dolayısıyla, tekrarlamalı fiber
çekme metodunu kullanarak elde edilen ve geniş malzeme seçeneği olan polimer
nanoyapıların nanoboyutta yeni fonksiyonlarının ortaya çıkacağı ve dolayısıyla bu
malzemelerin nanoteknolojideki öneminin daha da artacağı beklenmektedir.
Anahtar kelimeler: Nanofotonik, Çekirdek-kabuk nanoteller, Rezonant olmayan Mie
saçılması, Yukarıdan-aşağıya üretim tekniği, Polimer nanoyapılar
ÜÇ BOYUTLU TERAHERTZ GÖRÜNTÜ OLUŞTURMA TEKNİKLERİ
ö
,
D
v
V.A. Özkan, H. Altan
u
Ü v s s , 06800 Ç
[email protected]
A. B. Şahin
ds ,Y d
Ü v s
Ankara
,
s , 06100 U us,
Terahertz frekansındaki elekromanyetik dalgaların birçok bariyerden (giysi[1],
tahta, alçıpan, cam[2], toprak[3] vb...) geçebiliyor olması bu frekanslarda çalışan
görüntüleme sistemlerine ilginin hızla artmasına sebep olmuştur. Bu sistemlerin giysi
altında saklanmış plastik ya da porselen tabanca tespitindeki başarıları, havayolu güvenliği
için onları çok cazip yapmıştır[4]. Bu çalışmada gerek havayolu güvenliği için gerek diğer
bariyer arkası görüntüleme ihtiyaçları için kullanılan farklı görüntü oluşturma yöntemleri
özetlenecek. Farklı kullanım koşullarına ve ihtiyaçlara göre hangi sistemin en ideal
görüntüyü oluşturabileceği tartışılacak.
Kaynaklar:
81
[1] T. Khudiyev, E. Ozgur, M. Yaman and Mehmet Bayindir, Size-dependent structural
coloring in large scale core-shell nanowires, Nano Letters, vol. 11, page 4661 (2011).
[3] T. Khudiyev, and Mehmet Bayindir, Non-resonant Mie-scattering based all-polymer
core-shell nanowire coloration, in preparation (2012).
Şekil 1: ) N
ö
p s
s
3
ö
ss
)
d
/d
ö ss
Anahtar kelimeler: Terahertz, üç boyutlu görüntüleme, saklanmış silah tespiti
Kaynaklar:
[1] K. B. Cooper et al., IEEE Transactions on Microwave Theory and Technology 56 (12)
(2008).
FOTONİK 2012
[2] R. Pieciewicz et al., Electronic Letters 41 (18) (2005).
[3] H. Altan, “Mine Detection using Time-Domain THz Spectroscopy,” Proc. SPIE 7303 1Z
(2009).
[4] D.M. Sheen et al., IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques 49 1581
(2001).
Bu çalışma TC Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı tarafından 0994STZ2011-2 9 projesi
kapsamında
desteklemektedir.
Elektronik İsteğe Bağlı Atım Seçimi ve Atım Dizini Sentezi
Y.B. Eldeniz
1,*
2
3
3
1
3
, S. Yavaş , K. Gürel , H. Kalaycıoğlu , M. Efe , F. Ö. İlday
1Elektrik Elektronik M
endisli i, Ankara Ü iversitesi, 06100 Ankara, rkiye
2Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Enstit s , Bilkent Ü iversitesi, 06800 Ankara, rkiye
3Fizik öl
, Bilkent Ü iversitesi, 06800 Ankara, rkiye
*
[email protected]
Atımlı lazerlerden elde edilen, femtosaniye, pikosaniye ve nanosaniye
uzunluklarındaki atımların biyomedikal görüntüleme, malzeme işlemeden, frekans
metrolojisi, LİDAR’lar ve spektroskopiye kadar çok geniş uygulamaları vardır.
Femtosaniye ve pikosaniye atımlar ağırlıklı olarak kip-kilitli (mode-locked) lazerlerden,
nanosaniye atımlar ise Q-anahtarmasıyla elde edilmektedir. Lazer sistemleri doğal
olarak, lazer kovuğunun (cavity) belirlediği bir tekrar frekansında atımları üretirler. Pek
çok uygulamada ise bu atımların frekansının değiştirilmesi gerekir. Bu genellikle belli
sayıda atımdan birinin seçerek akusto-optik ya da elektro-optik modülatörler ile
yapılır ve temel tekrar frekansının alt harmoniklerine denk gelir. Bunun yanında,
biyomedikal görüntüleme, hızlandırıcı merkezlerinde kullanılan lazerler, LİDAR ve
benzeri uygulamalar, çeşitli spektroskopi sistemileri ve lazer-malzeme işleme
uygulamaları başta olmak üzere artan sayıda uygulamada, daha ileri seviyede, bazı
durumlarda, tek tek her atım üzerinde kontrole ihtiyaç vardır. Bu amaçla geliştirilmiş
ve modülatörleri sürmeye yönelik bazı ticari sistemler olmakla birlikte, bunların
maliyetleri yüksektir ve teknik kapasiteleri rastsal (arbitrary) denebilecek seviyede
kontrol sağlamaktan uzaktır.
Bu çalışmada, alanda programlanabilir kapı dizileri (field programmable gate
array, FPGA) yardımı ile sayısal sinyal işleme yaparak, optik sinyal içinde bulunan her
bir atım için tek tek ve rastsal herhangi bir dizini oluşabilecek şekilde
programlanabilen bir platform geliştirdik. FPGA tabanlı bu sistemle, modülatör
aracılığıyla atımların genliklerinin de üzerine kontrol edildiğinden, atım dizini
üzerine tam hakimiyet geliştirilmiştir. Bu kapasitenin birer demonstrasyonu olarak, (a)
üretilen atım treni içindeki atımların tek tek seçilmesi, (b) küme modlu olarak çalışan
bir lazer sisteminde küme yani grup halinde atımların seçilerek, ilk atımların kazancı
tüketmesi (gain depletion) sonucu enerji farklarının oluşmasının engellenmesi ve (c)
82
FOTONİK 2012
düşük tekrar frekanslı uygulamalarda
(pulsed pumping) gösterilmiştir.
Şekil 1. s
e ba l darbe s
atımlı pompalamanın
m d zene inin b s
gerçekleştirilmesi
mi blok diagram .
Şekil 1’de 32 MHz tekrar frekanslı bir fiber lazer salıngacından alınan optik sinyal,
fotodiyot aracılığı ile elektriksel sinyale dönüştürülmektedir. Bu sinyal FPGA saat sinyali
olarak girmektedir. Bu saat sinyali aracılığı ile salıngaç ile senkronize, aralarında belli
gecikme süresi olan iki sinyal üretilerek, iki tane akusto-optik modülatör (AOM)
sürülmüştür. yardımı Bu iki AOM ile tekrar sıkılığı ve atım sayısı bilgisayar ara
yüzünde kullanıcının seçtiği parametreler ile kontrol edilmektedir. Bu sistem yardımı
ile Şekil 2’deki gibi tamamen isteğe bağlı atım dizileri hiçbir kısıtlama olmaksızın
(salıngacın tekrar sıklığı dışında) üretilebilmektedir [1]. Örneğin, Şekil 2’deki isteğe bağlı
atım dizisinin ilk kümesindeki atım sıklığı ile ikinci kümesindeki atım sıklığı birbirinden
farklıdır ve atım kümeleri arasındaki süre tamamen isteğe bağlıdır. Ayrıca tek bir atım
da istenildiği an seçilebilmektedir.
Şekil 2. s e ba l
m dizilerinin FPGA sistemi ile se ilmesi sonucu elde edilen m
dizinin ö l
osiloskop taram s .
A m n
genliklerindeki
fark klar
osiloskopta datan n say s
m s ndan kaynak p,
m n g
kte enerjileri
s nda farklar olduk a d
t r.
İsteğe bağlı atım kümelerinin oluşturulmasının yanı sıra, kümelerin
içindeki atımların genlikleri de kontrol edilebilmektedir. Bu sistem ile özellikle küme
modlu fiber yükselteçleri gibi malzeme işleme için kullanılan sistemlerde, atım
genliklerinin eşit seviyeye getirilmesi (homojenizasyon) ya da istenildiği gibi atım
şekillendirilmesi ve pompalamayı gerçekleştiren diyotların atımlı olarak sürülmesi
(pulsed pumping) gerçekleştirilmektedir [2]. Şekil 3(a)’da atım genlik kontrolü
yapılmadığında,
genlik
seviyeleri
farklı yüksek tekrar sıklığında atımlar
görülmektedir. Şekil 3(b)’de atım genlik kontrolü kullanılarak küme içi atımlar eşit
genlik seviyesine getirilmiştir.
83
Şekil 3.
e
ndeki
m genlik kontrol : (a) kontrol uygulanmad
durumda
kazan n doyuma u mas (gain depletion) sonucu elde edilen
m
esi; (b)
kontrol uyguland
zaman elde edilen e ebatl
m
esi (i resim: uygulanan
d zeltme sinyali).
Kaynaklar:
[1] S. Yavaş, M. Erdogan, K. Gürel, F. Ö. Ilday, Y. B. Eldeniz, and U. H. Tazebay,
Biomed. Opt. Express
[2] H. Kalaycioglu, Y. B. Eldeniz, Ö. Akçaalan, S. Yavas, K. Gürel, M. Efe, and F. Ö.
Ilday, Opt. Lett. 37,
FOTONİK 2012
BAĞLI OPTİK SOLİTON-YÜZEY PLAZMON SİSTEMİNİN JOSEPHSON EKLEMİ
MODELİ ve DİNAMİĞİ
Y.Ekşioğlu, Ö. E. Müstecaplıoğlu, K. Güven
Üniversitesi, Fizik ö m , Rumelifeneriyolu, Sar yer, stanbul 34450
[email protected]
Doğrusal olmayan dielektrik dalga kılavuzundaki optik solitonlar ve yüzey
plazmonlar arasındaki etkileşim, güncel olarak araştırılan bir konudur1. Bu etkileşme,
yüzey plazmonu tümleşik fotonik devre uygulamaları için yeni ve farklı fiziksel olgular
oluşturabilir. Bu çalışmada, sözkonusu etkileşimin dinamiği, soliton ve yüzey
2,3
plazmonu elektrik alan genlikleri üzerinden ifade edilen bulgusal bir model
kullanılarak kuramsal ve sayısal olarak incelenmiştir. Model için tanımlanan bağıl faz (ɸ)
ve popülasyon dengesizliği (Z) değişkenleri ile, bu optik-plazmonik sistemin, ultra
soğuk atom yoğuşmalarının çift kuyulu tuzaklama potansiyeli altında oluşturdukları
Bozonik Josephson eklemi ile çarpıcı benzerliği olduğu gösterilmiştir. Z - ɸ faz uzayı
analizinde, sistemin ɸ=0 ve ɸ=π kipindeki kritik noktaları belirlenmiş ve bu noktaların
model parametrelerine bağlı olarak değişimi incelenmiştir.
Anahtar kelimeler: yüzey plazmon, optik, soliton, bozonik
Josephson eklemleri
Kaynaklar:
[1] K. Y. Bliokh, Y. P. Bliokh and A. Ferrando, Phys. Rev.A 79, 041803R (2009).
[2] Y. Ekşioğlu, Ö. E. Müstecaplıoğlu, K. Güven, Phys. Rev. A 84, 033805 (2011).
[3] S. Giovanazzi, A. Smerzi and S. Fantoni, Phys. Rev. Lett. 84, 4521 (2000).
Probing of Ultrahigh Optical Q-factors of Individual Liquid Microdroplets
in Air Using Tapered Optical Fiber Waveguides
U v s
Yasin Karadağ, Alexandr Jonáš, and Alper Kiraz
,D p . f
s s, Ru
Y u,
, Is
u 34450, u
Optical resonant cavities based on microdroplets are ideally suited for
applications in optofluidics – a new research field that exploits unique properties of fluids
for creating optical components and systems that cannot be realized with classical solid
materials [1]. Due to their spherical geometry and exceptionally smooth surfaces,
microdroplets can host whispering gallery modes (WGM) - optical resonances possessing
very high quality factors while being confined to small volumes near the droplet’s rim. Very
high optical field density that can be achieved in microdroplets can mediate strong
interactions between light and quantum systems (atoms, molecules, or quantum dots) or
other dielectric nanoparticles such as biological species [2].
In our poster, we describe an experimental setup and protocol for manufacturing
tapered optical fibers for applications in the WGM spectroscopy of microdroplets
supported by a superhydrophobic surface. This setup uses a hydrogen-burning torch to
melt locally the fiber while simultaneously pulling it with two motorized linear stages
moving in opposite directions. Pilot experiments with fiber tapering were carried out in
order to optimize the conditions for reproducible manufacturing of tapers with low
transmission loss and dimensions appropriate for efficient coupling of light into
microdroplets. The produced fiber tapers were characterized by direct optical imaging of
the fiber and measurement of the taper transmission during the fiber pulling and by SEM
imaging of final tapered fibers. Pulling conditions warranting final taper transmissions
higher than 90% were found.
In order to couple the light from tapered fiber into a surface-supported
microdroplet, we built a custom inverted optical microscope providing necessary thermal
and mechanical stability and flexibility for the WGM spectroscopy. To stabilize the size of
the studied droplets, we placed the substrate bearing the droplets into a sample chamber
with controlled relative humidity. Performance of the microscope was evaluated by the
analyses of the temporal stability of droplet size. Controlled 3-D positioning of the tapered
84
FOTONİK 2012
fiber relative to selected individual droplets on the superhydrophobic surface with submicron resolution was achieved.
Keywords: optical microcavity, tapered fiber, optical spectroscopy
References:
[1]
[2]
D. Psaltis, S. R. Quake, and C. Yang, Nature 442, 381 (2006)
K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003)
Sub-50 fs all-fiber-integrated Yb-doped laser with anomalousdispersion
photonic crystal fiber
Zuxing Zhang, F. Ö. Ilday
[email protected]
We report on the generation of 42.5-fs pulses at 1 μm in a completely fiberintegrated format, which are, to the best of our knowledge, the shortest from all-fiberintegrated Yb-doped fiber lasers to date.
Massive progress in the performance of ultrafast fiber lasers has been witnessed
in the past few years, with increased output power and decreased pulse duration.
Companying with the performance enhancement, the configuration update to compact
and alignment-free all-fiber operation is a serious challenge to many types of conventional
laser systems. Generally, it is convenient to build a compact and all-fiber oscillator based
on Er-doped fiber, because a large selection of fibers with different signs of dispersion for
wavelength around 1.5 μm is commercially available. On the other hand, the development
of all-fiber Ybdoped lasers remains hindered by the issue of chromatic dispersion
compensation, owing to both doped and standard single-mode fibers exhibiting normal
chromatic dispersion around 1 μm. Regularly, dispersion compensation in Yb-doped fiber
lasers is achieved with bulk optical components such as prisms and diffraction gratings.
The use of intracavity bulk optical elements, however, violates the “all-fiber” nature of the
fiber laser. The first mode-locked laser to incorporate a photonic crystal fiber (PCF) was
reported in 2002 by Lim, et al. [1]. Indeed, mode-locking was not self-starting owing to the
residual birefringence of the PCF. In addition, the cavity contained various bulk optics.
Since then, a number of dispersion-managed Yb-doped fiber lasers using PCFs and all-fiberintegrated lasers have been reported. Despite 10 years having passed, no all-fiberintegrated Yb-fiber laser has been demonstrated to support truly short pulses, with the
shortest reported being 60 fs. Here, we present an all-fiber-integrated, dispersionmanaged Ybdoped oscillator incorporating a segment of PCF. The oscillator is self-starting
and generates pulses with a spectral bandwidth of 58.2 nm, compressible to 42.5 fs. The
residual birefringence that prevented selfstarting operation of the first fiber laser with PCF
is actively employed to serve as a bandpass filter, based on the technique of using a short
section of birefringent fiber as an intra-cavity Lyot filter [2].
85
FOTONİK 2012
Fig. 1. Schematic of the all-fiber Yb-doped laser using PCF for dispersion compensation.
Fig. 1 shows the experimental setup for our all-fiber-integrated Yb-doped laser.
The gain fiber section is 1.88 m of Ytterbium-doped fiber (YDF), followed by a 90:10
coupler with 10% port as output and an
isolator. A maximum of 500 mW of pump light at 976 nm from a laser diode is delivered to
the cavity via a 980/1060 nm wavelength-division multiplexer (WDM). The YDF has a
group-velocity dispersion (GVD) of 35.7 fs2/mm at 1.05 μm. A polarizer sandwiched with
two polarization controllers (PCs) serves as the mode-locking component. A section of
solid-core PCF with length of 2.1 m, which is directly spliced to SMF with a modified
electric arc fusion method, is utilized to manage the net cavity dispersion. The PCF have an
air-hole spacing of 2.0 μm, an air-hole diameter of 1.2 μm, an effective area of 3.5 μm2
and a nonlinear coefficient of 52 W-1km-1. The estimated anomalous dispersion of the PCF
is -44.8 fs2/mm at 1.05 μm. The other fibers, including fiber pigtails of all used
components, are 1.68 m single-mode (SM) fiber with GVD of 20.7 fs2/mm. The net GVD of
the laser cavity was deliberately set to be near zero but slightly normal dispersion, which
was calculated to be about 0.008 ps2 in our subsequent experiment. Mode locking was
initialized with the standard nonlinear polarization evolution (NPE) process above the
pump threshold of 230 mW. Spectral broadening of mode-locked pulses was observed
with increasing pump power. The output spectrum after the gain fiber broadened from a
full width at half maximum (FWHM) of 42.6 nm at threshold to over 58 nm at maximum
power, accompanying a broadening from 27.3 nm to 38.4 nm with the output before the
WDM. This broadening should continue until either multiple pulses or CW breakthrough
occurs. In our experiment, neither of these effects was observed in both the spectrum and
the time domains within our available pump power. The optical spectra of the modelocked pulses from the two output couplers under the maximum pump power of 500 mW,
are shown in Fig. 2(a) and (b) in logarithmic and linear scales. The FWHM of the spectrum
are 58.2 nm and 38.4 nm. The average output powers of the laser from two couplers are
16.8 mW and 0.28 mW, corresponding to pulse energy of 0.47 nJ and 0.01 nJ, respectively.
The direct output pulse from the coupler after the gain fiber was measured as 488 fs with
obvious chirp assuming Gaussian profile, as shown in Fig. 2(c). Using a grating pair to
dechirp the pulse, the minimum autocorrelation width was obtained with a dechirp
dispersion of 0.044 ps2, which is smaller than the total anomalous dispersion induced by
the PCF. It indicates that the pulses circulating in the laser cavity are not always normally
chirped, in the middle of the PCF exhibit minimal pulse duration instead. The measured
autocorrelation trace for the minimum compressed pulse is shown in Fig. 2(d).
86
Fig. 2. Spectra of the mode-locked pulses from two output couplers after YDF (black, solid
line), before WDM (red, dashed line) on (a) logarithmic scale and (b) linear scale,
autocorrelation traces measured from output coupler after YDF (c) without and (d)
dechirping.
FOTONİK 2012
In conclusion, we have demonstrated an all-fiber-integrated Yb-doped laser with
dispersion management, implemented through the use of an anomalous-dispersion PCF.
The spectral width of the pulses is 58 nm and the compressed pulse duration is 42.5 fs,
which is the shortest, to the best of our knowledge, from an all-fiber-integrated oscillator
at 1 μm. Mode-locked operation is self-starting and longterm stable.
References:
[1] H. Lim, F. Ö. Ilday, F. W. Wise, “Femtosecond ytterbium fiber laser with photonic crystal
fiber for dispersion control,” Opt. Express 10, 1497-1502 (2002).
[2] K. Özgoren, F. Ö. Ilday, “A filterless all-fiber all-normal-dispersion laser,” Opt. Lett. 35,
1296-1298 (2010).
Theory of Doping Management
1
2
2
1
A.T. Gürsel , P. Elahi , F.Ö. İlday , M.S. Özyazıcı
1Department of Electrical &Electronics Engineering, Gaziantep University,
27310 Gaziantep, Turkey
2Department of Physics, Bilkent
University, 06800 Ankara, Turkey
Two opposing requirements, thermal load and nonlinear effects, are
important limitations in high-power fiber laser technology. Thermal effects, which limit
the average power, can be minimized by using low-doped, longer gain fibers,
whereas presence of nonlinear effects requires use of high-doped, shorter fibers to
maximize the peak power. Proposed solution of the problem is the use of varying
doping levels along the gain fiber to circumvent to mitigate the trade-off between
thermal load and nonlinear effects.
Keywords: High power fiber lasers, thermal distribution, doping management.
87
FOTONİK 2012
RAMAN FİBER KUVVETLENDİRİCİLERDE POMPALAMANIN KAZANÇ
ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ
Tolga Küçükarslan, N. Özlem Ünverdi
Y ld z Teknik Üniversitesi, Elektrik - Elektronik
Fak ltesi
Elektronik ve Haberle me M endisli i Böl
, 34220, Esenler, STANBUL
Raman fiber kuvvetlendiriciler, optik fiberin tüm noktalarında
kuvvetlendirme yapabilme özellikleri nedeniyle dağınık kuvvetlendiriciler olarak
kullanılmaktadır. Kuvvetlendirme, sadece pompa ile sinyalin frekansfarkına bağlıdır.
Raman
kazancı,
haberleşme
spektrumunun
her
noktasında
Raman
kuvvetlendirmesine
olanak
vermektedir.
Bu
nedenle,
Raman
fiber
kuvvetlendiriciler, 1530-1560 nm bölgesindeki C bandı ve 1560-1625 nm
bölgesindeki L bandındaki sinyallerin kuvvetlendirilmesi için esnek ve basit bir yöntem
olarak görülmektedir.
Bu çalışmada, Raman fiber kuvvetlendiricilerde, giriş işaret kaynağı ile
pompa lazer arasındaki çalışma dalgaboyu farkının ve pompalama yönünün,
kuvvetlendiricinin kazancı ve gürültüsü üzerindeki etkileri incelenmiştir. OptiSystem
7.0 simülasyon programı kullanılarak Raman fiber kuvvetlendirici sistemi
tasarlanmıştır. 1550 nm dalgaboyunda çalışan ve -10 dBm gücündeki sürekli bir giriş
işaret kaynağı ile 1450 nm dalgaboyunda çalışan ve 30 dBm gücündeki pompa lazerin
yer aldığı bu düzenekte, 10 km ve 100 km uzunluğunda optik fiberler kullanılmıştır.
Yapılan simülasyonlarda, giriş işaret kaynağı ile pompa lazerin çalışma dalgaboyu
arasındaki farkın 100 nm olması durumunda, Raman fiber kuvvetlendiriciden
maksimum kazanç ve dolayısıyla minimum gürültü elde edildiği görülmüştür. 10 km
uzunluğunda optik fiber kullanılan kuvvetlendirici düzeneğinde, ileri veya geri
yönde
pompalama
yapıldığında, kuvvetlendiricinin eşdeğer kazanç ve gürültü
performansı gösterdiği ve 100 km optik fiber kullanılan kuvvetlendirici düzeneğinde,
geri yönde pompalama ile ileri yönde pompalamadan çok daha iyi kazanç ve gürültü
performansı elde edildiği gözlenmiştir. 100 km optik fiber kullanılan düzenekte, ileri ve
geri yönde pompalama beraber uygulandığında, ileri veya geri yönde yapılan
pompalamaya göre çok daha iyi kazanç sağlandığı belirlenmiştir.
Anahtar kelimeler: İletişim teknolojileri, optik haberleşme, optik fiber, optik devre
elemanları, Raman fiber kuvvetlendirici.
Kaynaklar:
[1]Premaratne M., Agrawal G. P., Light Propagation in Gain Media, Cambridge University
Press, New
York, 2011.
[2]Islam M. N. (Ed.), Raman Amplifiers for Telecommunications 1: Physical
Principles, Springer- Verlag, New York, 2004.
[3]Dutton H. J. R., Understanding Optical Communications, IBM Corporation,
International Technical Support Organization, Research Triangle Park, NC, 1998.
[4]Küçükarslan T., Optik Kuvvetlendiricilerin Analizi ve Uygulamala , Yüksek Lisans
Tezi, Yıldız
Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2012.
88
FOTONİK 2012
14. Ulusal Optik, Elektro-Optik ve Fotonik Çalıştayı’nı Destekleyen Kuruluşlar
Ana Destekleyici
Diğer Destekleyiciler
INNOVA Teknoloji Dış Tic. Müm. San. Ltd. Şti.
Koç Üniversitesi
Lazer Teknolojileri Araştırma ve Uygulama Merkezi (LATARUM)
Mitra Laser Sistemleri A.Ş
Optik Mekanik Mühendislik San. Ldt. Şti.
THORLABS
89

buradan - Fotonik 2016 | 18. Ulusal Optik, Elektro

Transkript

Benzer belgeler

fotonik 2014 - Fotonik 2016 | 18. Ulusal Optik, Elektro

DIjITAL HEADEND OPTİK MULTISWITcH MULTI SWITcH FİbER

Untitled - Kocaeli Üniversitesi

İndir

2010 TÜBİTAK Bilim-Teknik Article 2

Mikro ayna dizinli (DMD™) 3 boyutlu yüzey ölçme siste

Mehmet ERMURAT, Fehmi ERZİNCANLI, İbrahim UZMAN

EGE GLOKOM

Selçuk Üniversitesi ISSN 1302/6178 Journal of Technical

2.3 Biyosensörler

Meltem Yalınay Çırak

elektromanyetik alanların insan sağlığına etkileri çalıştay

AğırTonaj - Ermaksan