2012 - fotonik.kocaeli.edu.trfotonik.kocaeli.edu.tr/2012/ozet/Fotonik-2012-Kitapcik.pdf · FOTONİK 2012 14. Ulusal Optik, Elektro-Optik ve Fotonik Çalıştayı iii AMAÇ Bu toplantı,

FOTONİK 2012 14. Ulusal Optik, Elektro-Optik ve Fotonik Çalıştayı

i

İÇİNDEKİLER

Amaç……………………………………………………………………………………………………………………………………………….......iii

Organizasyon………………………………………………………………………………………………………………………………………….v

Bilimsel Program…………………………………………………………………………………………………………………………………..vii

Davetli Bildiri Özetler……………………………………………………………………………………………………………………………..1

Poster Bildiri Özetleri…………………………………………………………………………………………………………..……….………..9

Destekleyen (Sponsor) Kuruluşlar…………………………..………………………………………………………………..….…..…..89


ii


iii

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


iv


v

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

http://www.eee.metu.edu.tr/~tayfuna/

http://www.akademi.itu.edu.tr/akturks/

http://akademikpersonel.kocaeli.edu.tr/arifd/

http://www.aselsan.com/

http://home.ku.edu.tr/~akiraz/index_tr.htm

http://www.fen.bilkent.edu.tr/~ozbay/

http://home.ku.edu.tr/~asennar/

http://phys.eng.ankara.edu.tr/?bil=bil_kisiders&gosterim=kisi_detay&kisi_id=49


vi


vii

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 d s usu d s s ?

16:30-17:00 Şerife Yalçın, İYTE L u u p s p s v 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

Çalıştay Kokteyli (18:00-20:00)


viii


ix

POSTER BİLDİRİLERİ LİSTESİ

Poster-Sayfa No Poster Başlığı ve Yazarlar

P-1, s11 . Y d , . . , . d

Fotonik Burun Kullanılarak Alkol-Su Karışımlarının Analizi

P-2, s12 Ü. C. d , . s p u Transfer of spin squeezing and particle entanglement between atoms and photons in coupled cavities via two-photon exchange

P-3, s13 d v . I d Fiber Lazer Sistemler için Kaynaşık Fiber Bileşen Üretimi

P-4, s14 C , p , . G , p Hiperspektral Görüntüleme Sistemi Ve Uygulamaları

P-5, s15 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

P-6, s16 Ferit ARTKIN, Necati Fevzi ECEVIT

PLC CONTROLLING AND APPLICATIONS IN OPTICAL SYSTEMS

P-7, s17 Y. Ozan Ayd n, , . d Malzeme işleme için 25-W, 75-ns tümleşik fiber lazer

P-8, s19 L v . , u u , . Çinko Oksit Tabanlı İnce Film Transistörlerde Aktif Olarak Kontrol Edilebilir Görünür Işık Emilimi

P-9, s21 v s ö , N. d , U u , u C , Ü MEMS KIZILÖTESİ SPEKTROMETRE SİSTEMİ

P-10, s22 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

P-11, s23

. 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

P-12, s24 Burcu Beykal, Alexandr Jonas, Katjana Ehrlich, Erdem Alaca, Alper Kiraz, Can Erkey Gaz, Sıvı ve Süperkritik Karbondioksitte Mikro-Çubukların Frekans Tepkileri

P-13, s24 . Ş , . Darbeli Terahertz sisteminde genlik modülasyonlu veri iletişiminin deneysel olarak gösterilmesi

P-14, s25 . G p , . , . , .G s, . G s, . , . Gu d du, . Zeren, A.Demir Kobalt ve Bakır Alaşımlarının LIBS Tekniği ile İncelenmesi

P-15, s26 . u, . Ç , . U. Ç , Ş. u u, G. D d , . D. Y MEMS MİKROAYNA İLE TÜMLEŞİK MRG ALICI MİKROSİSTEMİ TASARIMI

P-16, s27 A. Jonas, B. Yalizay, T. Ersoy, S. Akturk and A. Kiraz SÜPERHİDROFOBİK YÜZEYLER ÜZERİNDE MİKROAKIŞKAN KANAL OLUŞTURULMASI VE UYGULAMALARI

P-17, s28 . L. udu u, . G , . N , . ö , J. W d . . d Mode-locked Fiber Laser for Highly Time-Resolved Broadband Absorption Spectroscopy of Micro-plasmas

P-18, s30 d u u , D ,Y s , u u d NANOBİYOSENSÖR UYGULAMALARI İÇİN METALİK NANO YAPILARIN LOKALİZE YÜZEY PLAZMON REZONANSI (LYPR) TEMELLİ ÇEVİRİCİ GELİŞTİRİLMESİ

P-19, s31 Ç Ş , R d, . . I d 33 fs Yb-doped fiber laser with net-zero cavity dispersion


x

P-20, s31 C s , , u, . , . I d 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 , d GENİŞ-ALAN GERİ YANSITMASIZ BİYOMİMETİK NANOYAPILI YÜZEYLER

P-23, s35 D. ös u, u, . Ç u, . FOTO-UYARIMLI ZAMAN EKSENLİ TERAHERTZ SPEKTROSKOPİ ÇALIŞMALARI

P-24, s35 . Du , . ud v, . D , . C. d . d DOĞRUSAL OLMAYAN FOTONİK UYGULAMALAR İÇİN KALKOJEN CAMLAR ÜZERİNDE REZONANT ANTEN TASARIMI VE ÜRETİM

P-25, s37 . D , . I , I. v v, . , . Y v s, . R , Z. Z , . I d Nonlinear chirped-pulse amplification of a soliton-similariton laser to ~1 µJ at 1550 nm

P-26, s38 . , . s v , . Ş , . uvv Yarıiletken Kristal X ışını Algılayıcıları ve Kullanım Alanları

P-27, s38 Emrah Guven, Fulya Bagci, Baris Akaoglu Design, Analysis and Optimization of Photonic Crystal Demultiplexer with Ring Resonators

P-28, s49 , Y , d , , . I d Yüksek hassasiyetle malzeme işleme için 15 W, 30 MHz, 50 ps Yb-katkılı fiber lazer-yükselteç sistemi

P-29, s41 Y , , Y. d , , . I d Nanosaniye Fiber Lazerle Renkli Markalama

P-30, s43 d , Ş du PLAZMONİK İNCE-FİLM DÜZLEMSEL AYNALAR İLE KIRINIM SINIRININ ÖTESİNDE OPTİK BENEKLER ELDE EDİLMESİ

P-31, s44 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

P-32, s45 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

P-33, s46 T. Ersoy, T. Tunay, M. Uguryol, G. Mavili, S. Akturk FEMTOSANİYE LAZER İLE TARİHİ ESER TEMİZLENMESİ

P-34, s47

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

P-35, s48 Gö u , . s *, u u, v Nanofotonik Devreler İçin Kompakt Fotonik Kristal Tabanlı Optik Filtre Tasarımı

P-36, s49 d G ö , Ş u u Polimer Yarıiletken Kullanılarak Mikro Akışkan Kanal ile Tümleşik Çözelti Bazlı Işık Yayan Diyot (LED) Oluşturulması

P-37, s50 H. Arslan, A. Tasdemir, G. Aygun, U. Unal, L. Ozyuzer Switchable Glazing Windows By using PVB / LiClO4

P-38, s51 Halil u, d u , FİBER DÖNGÜ KAVİTE SÖNÜMLENME SPEKTORSKOPİSİ İLE GENİŞ ÇAPLI FİBER BÜKÜM KAYIP KARAKTERİZASYONU

P-39, s51 H. Demir Inci, S. Ozsoy SOLID-CORE SQUARE LATTICE PHOTONIC CRYSTAL FIBERS WITH SQUARE AIR HOLES: COMPARATIVE STUDIES OF DISPERSION AND CONFINEMENT LOSS


xi

P-40, s52 . . d , .D. Y , . u Kesik Halka Rezonatörleri Kullanan Mikrodalga Soğurucu Yapılar

P-41, s53 . u, Y. . d , . , . Y v , . G , . f , d . . d 1 mJ Atım Kümeleri Üretebilen Yb-katkılı Fiber Yükselteç

P-42, s55 s Ç , N, D R L, InN/InGaN Epitaksiyel Yapılarının MOCVD Yöntemi ile Büyütülmesi ve Güneş Pili Uygulamaları

P-43, s55 , Y s D , s s u, u u u, L f TERAHERTZ IŞIMASI ELDE ETMEK İÇİN ÜÇLÜ-MESA YAPILARIN OLUŞTURULMASI VE KARAKTERİZASYONU

P-44, s56

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

P-45, s57 Zuxing Z , . , . . I d All-fiber-integrated soliton-similariton Er-fiber laser

P-46, s58 X-Ray Mapping Tecnique And Morhological Study Of Gunshot Residue Of Scanning Electron Microscopy And Energy Dispersive X-Ray Spectrometry

P-47, s58 , ö , Gö , Ü Temassız Kalp Ritmi ve Oksijen Doyumu Ölçer

P-48, s59

K. G , . , I. L. udu u, Ç. Ş , . d . . I d

Influence of modulation of pump and seed signals on fiber amplification of broadband pulses

P-49, s59 . s, . J áš, d . Lasing in Optically Manipulated, Dye-Doped Emulsion Microdroplets

P-50, s60 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

P-51, s60 . Ç , . . , . Kısa DC deşarj plazmaların Zamana Dayalı Terahertz Ölçüm Sistemiyle Karakterizasyonu

P-52, s61

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

P-53, s61 M. K. Hedili, M. Freeman, . Ü Saydam Ekran Teknolojisi ve HUD Uygulaması

P-54, s62 u C , udu u, d

NANOKRİSTAL GÖMÜLÜ POLİMER NANOFİBERLER:FİZİK ve UYGULAMA

P-55, s63 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

P-56, s64 IR V DILI UCUR, N s Y Ğ 1, N2, N ORGANİK IŞIK YAYAN DİYOTLARDA YARI ÖMÜR VE KARARLILIK

P-57, s65 N. ö , . . , . . u , Ş. d PCDTBT Polimer Güneş Pillerinin Performansının Ag Nanoparçacık Kullanılarak Artırılması

P-58, s65 , v ö , C s , d , Y , u G , , . I d Percussion microdrilling efficiency of pulsed lasers in the range of 0.1-100 ns

P-59, s67 Osman Ozdemir, Fulya Bagci, Baris Akaoglu Improved Transmission Characteristics in a Photonic Crystal Waveguide Geometry with Two 60° Waveguide Bends


xii

P-60, s68 G , N. Ü v d

ELEKTRO-OPTİK ELEMANLAR KULLANILARAK YAPILAN PASİF OPTİK AĞ UYGULAMALARI

P-61, s69 I. v v, . , . R , U. , . I d

Three step numerical simulation model of laser induced surface nanostructuring

P-62, s70 . D , I. v v, . I , . I d 10 W, 5.5 ns, 100 kHz all-fiber laser at 1.55 µm

P-63, s71 . , . Y , . , . u, . , Ç. Ş , . . I d , . 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 U d , R.Burak Erarslan, , d u , Ü SOĞUTMASIZ KIZILÖTESİ TERMOMEKANİK ALGILAYICI

P-66, s74 R Ş , u FEMTOSANİYE LAZER KULLANARAK İNCE FİLMLER ÜZERİNDE PLAZMONİK NANOYAPILAR OLUŞTURMA

P-67, s75 Semih Cakmakyapan, Mehmet Kahraman, Mustafa Culha, Ekmel Ozbay

PLAZMONİK LENS TABANLI YÜZEYDE ZENGİNLEŞTİRİLMİŞ RAMAN SAÇILIM SUBSTRATI

P-68, s76

. Y v , . . p , Y. . d , . , . d , . , . . Ü , . . d Fotoakustik Mikroskopide Kullanılmak Üzere Sürekli Tayflı Nanosaniye Atımlı Fiber Lazer Sistemi

P-69, s78 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 Y. . d , . Y v , . G , . u, . f , . . d Elektronik İsteğe Bağlı Atım Seçimi ve Atım Dizini Sentezi

P-73, s84 Y. u, . . s p u, . G v BAĞLI OPTİK SOLİTON-YÜZEY PLAZMON SİSTEMİNİN JOSEPHSON EKLEMİ MODELİ ve DİNAMİĞİ

P-74, s84 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

P-75, s85 Zux Z , . . Ilday Sub-50 fs all-fiber-integrated Yb-doped laser with anomalousdispersion photonic crystal fiber

P-76, s85 . . G s , . , . . d , . . Theory of Doping Management

P-77, s88 s , N. Ü v d RAMAN FİBER KUVVETLENDİRİCİLERDE POMPALAMANIN KAZANÇ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ


1

DAVETLİ KONUŞMACI BİLDİRİ ÖZETLERİ


2


3

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.


4

Plazmonlar ile hibritlenmiş sıcak elektron temelli fotonik aygıtlar

Dr. Ali Kemal OKYAY

d s ö

Ü v s s

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

Hüsnü Emrah Ünalan

u j v d s , 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.


5

Piko-projektörler ve yeni uygulamaları

Prof. Dr. Hakan Ürey

Ü v s s , d s

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.

mailto:[email protected]


6

Kızıl Ötesi Sinyal İşlemeden Optik Antenlere Silisyum Tabanlı Fotonik Sistemler

Özdal Boyraz1,2, Filippo Capolino

2, Yuewang Huang

2, Salvatore Scampione

2 ve Caner

Guclu2

[email protected] 1 s u Ş Ü v s s , s u

2University 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 4.5μ s d s p f s d v .

(b) Degisik pump dalga.

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.



7

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 Mid-infrared 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.


8

LAZER OLUŞTURMALI PLAZMA SPEKTROSKOPİSİ VE UYGULAMA ALANLARI

Şerife H. Yalçın

Y s j s s , s , ö ,

35430 Urla- -Turkey

Lazer-Oluşturmalı Plazma Spektroskopisi, (LIBS)1-3, yüksek şiddette (>1-10

MWatt/cm2) 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

Ümit Demirbas

U us s Ü v s s , v d s 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 680-

1180 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.


9

POSTER BİLDİRİ ÖZETLERİ


10


11

FOTONİK BURUN KULLANILARAK ALKOL-SU KARIŞIMLARININ ANALİZİ

A. Yildirim1,2

, F.E. Öztürk1,2

, M. Bayındır1,2,3

1UNAM- 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]

Elektronik burun sistemleri canlılardaki burun yapısında olduğu gibi pek çok

sensör elemanından elde ettiği verileri kullanarak koku tayini yapabilmektedir[1]

. 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

özelliklerin hepsini sağlayan elektronik burun sistemleri elde edilememiştir [2,3]

.

Grubumuzda yakın zamanda gerçekleştirdiğimiz çalışmalarda, ortası boş, nano yapılı

fotonik kristal fiber [4]

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

kimyasalın başarılı bir şekilde ayırt edilebildiği deneysel olarak gösterilmiştir[5]. Ayrıca

deneysel veriler incelenerek yapılan simülasyonlar ile 25 fiber kullanılarak 100 kimyasalın

ayırt edilebildiğini göstermiştir [6]

.

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

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.

Şekil 1. u u u v su u u p s . ( ) %40

ö s , ( ) %40 ö s . v d

ö , v d s f d s

ös d . Ş d s u du u d f

d ö d . f dd d

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).



12

[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

photons in coupled cavities via two-photon exchange1

Ali Ü. C. Hardal, Özgür E.Müstecaplıoğlu

D p f s s, U v s , ,

Istanbul, 34450, Turkey

[email protected]

We consider a system of two optical cavities coupled via two-photon exchange2.

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 two-

photon 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)



13

Fiber Lazer Sistemler için Kaynaşık Fiber Bileşen Üretimi

Önder Akçaalan* ve F. Ömer Ilday

ö , 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 s s , ( ) p p [3], ( ) f f s p f .

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

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).

Şekil 2: Ü v s s ’ d 6+1 p p s u f d s ö s .

Şekil 4: 125 µ s p Y - 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



14

çıkışında yaklaşık 25 GW/cm2 tepe şiddetine ulaşılmıştır. Bildiğimiz kadarıyla, bu tepe

şiddeti rekor bir düzeydedir.

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).

Hiperspektral Görüntüleme Sistemi Ve Uygulamaları

Ali Can Karaca1,2

, Alp Ertürk 1,2

, M. Kemal Güllü2

, Sarp Ertürk2

1Palsis Elektronik Optik Ltd. Ş i., Kocaeli Ü versitesi Tek p ö

2Kocaeli Ü versitesi, Elektronik ve Habe me M endisl i, Umuttepe p s

[email protected]

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, 400-

1000 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.



15

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

A. Mostafazadeh, S. Z. Lulec, C. Sagiroglu, E. Ermek1, E. Timurdogan

2,

Y. Leblebici3 and H. Urey

1

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.



16

[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

Ferit ARTKIN1, Necati Fevzi ECEVIT

2

1Kocaeli University, Gebze Vocational School, 41800, Hereke

2Gebze Institute of Technology, Physics Department, 41400, Gebze, Kocaeli

[email protected] ,

[email protected]

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.




17

Malzeme işleme için 25-W, 75-ns tümleşik fiber lazer

Y. Ozan Aydın1,*

, Koray Eken1

, F. Ömer İlday2

FiberLAST, .Ş., 06800 Ankara, T rkiye

2Fizik 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

bağımsız olarak ayarlanabilmektedir. Demet kalitesi kırınım limitli olup, tipik olarak M2

<

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 yalıtıcılı-

koşutlayıcıdan 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.

mailto:*[email protected]


18

Şekil 1: Sistem mimarisini gösteren basitle tirilm ema.

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).

a) b)

Şekil 3: ( ) ² ö m sonu r , (b) profili karakterizasyonu.

Anahtar kelimeler: nanosaniye a 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.


19

Çinko Oksit Tabanlı İnce Film Transistörlerde Aktif Olarak Kontrol Edilebilir

Görünür Işık Emilimi

Levent E. Aygün1,2

, Feyza Bozkurt Oruç1,2

, Ali K. Okyay1,2

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.




20

Şekil 2. Sabit savak- v j d , s v v p

v j d f

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.

Anahtar kelimeler: ZnO, ince film transistörler, görünür ışık emilimi

Kaynaklar:

[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


21

MEMS KIZILÖTESİ SPEKTROMETRE SİSTEMİ

Sven Holmström, N. Pelin Ayerden, Uğur Aygün,

Başarbatu Can, Hakan Ürey

p s s L uv , -Elektronik

d s 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 FTIR-spectrometer 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-Grating-Based MEMS Fourier Transform Spectrometer," J. Microelectromech. Syst, vol. 21, pp. 331-339, 2012.



22

Characterization of Quaternary Compound of Cu2ZnSnS4 Thin Film as a Photo-

Absorbing Layer by XPS and RAMAN Scattering for Solar Cells

A. Cantasa, S. Yazici

a, M. A. Olgar

b, M. Kurt

a, G. Aygun

a,

E. Tarhana, E. Yanmaz

b, L. Ozyuzer

a

a Department of Physics, Izmir Institute of Technology, Urla, 35430, Izmir, Turkey

bDepartment 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

eV, a large optical absorption coefficient above 104 cm

-1 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

at 338 cm-1

, 287 cm-1

and 252 cm-1

[3]. In addition, it is evident that there is additional

peak related to the presence of other compound of SnS 190 cm1.

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.



23

FOTOVOLTAİK GÜNEŞ GÖZESİ UYGULAMALARI İÇİN CdO İNCE FİLMLERİN SOL-

GEL SPİN KAPLAMA YÖNTEMİ İLE BÜYÜTÜLMESİ VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

ÜZERİNE TAVLAMANIN ETKİSİ

B. Demirselçuka, E. Sarıca

b, K. Sel

a, V. Bilgin

a

a ö , Ç s Ü v s s , Ç

b d C j s , s u d Ü v s s , s u

[email protected]

CdO ince filmler sol-gel spin kaplama yöntemi ile cam alttaşlar üzerine

büyütülmüştür. Filmlerin optik, yapısal ve elektronik özellikleri incelenmiş olup, 400C ve

500C 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), 519-522 (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).



24

Gaz, Sıvı ve Süperkritik Karbondioksitte Mikro-Çubukların Frekans Tepkileri

1. Burcu Beykala,

*, 2. Alexandr Jonasa, 3. Katjana Ehrlich

b,

4. Erdem Alacaa, 5. Alper Kiraz

a, 6. Can Erkey

a

a Ü v s s , s u , 34450

bU 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

B. Şahin (1)

, H. Altan (2)

(1) Y d Ü v s s , v d s

(2) D u Ü v s s , ö

[email protected]

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/ns705/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.



http://www.ciscosecure.net/en/US/


25

[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 millimeter-wave 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

B. Genc Oztoprak1,5

, E.Akman1, M. Hanon

2, M.Günes

3, S. Gümüs

4, E. Kacar

1, O.

Gundogdu3, M. Zeren

4, A.Demir

1

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 d s ö

4) Ü v s s , j v d s

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.


26

.

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).

MEMS MİKROAYNA İLE TÜMLEŞİK MRG ALICI MİKROSİSTEMİ TASARIMI

B. Sarıoğlu, B. Çamlı, A. U. Çakacı, Ş. Mutlu, G. Dündar, A. D. Yalçınkaya

Ü v s s , - d s ö , 34342 s u

[email protected]

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.

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.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

200 220 240 260 280 300 320 340 360

Wavelength (nm)

Şid

det

(a.u

)

2400. atım

31200. atım

Cu II

Cu

IIC

u II

Cu

II

Cu

IIC

u

IIC

u I

Cu II

Cu

IIC

u I

Cu II

Cu I

Cu

IIW

IW

II

W I

Co II

Co IIC

o I

Cu I

Cu I

W I

W II

Co I

Cu II

W I

W I

Co II

Cr

IIW

IN

II

Cr

IC

r I

Cu

II

Cu

II

Cr

II

W I

Cr

II

Cr

II

Cr

I Co I

Cr

I Cr

I

Cr

II

W II

N II

Co I

Co I

Co I

Cr

ICu II

Dalgaboyu (nm)

2400. atım

31200. atım

2400. atım

31200. atım

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

200 220 240 260 280 300 320 340 360

Wavelength (nm)

Şid

det

(a.u

)

2400. atım

31200. atım

Cu II

Cu

IIC

u II

Cu

II

Cu

IIC

u

IIC

u I

Cu II

Cu

IIC

u I

Cu II

Cu I

Cu

IIW

IW

II

W I

Co II

Co IIC

o I

Cu I

Cu I

W I

W II

Co I

Cu II

W I

W I

Co II

Cr

IIW

IN

II

Cr

IC

r I

Cu

II

Cu

II

Cr

II

W I

Cr

II

Cr

II

Cr

I Co I

Cr

I Cr

I

Cr

II

W II

N II

Co I

Co I

Co I

Cr

ICu II

Dalgaboyu (nm)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

200 220 240 260 280 300 320 340 360

Wavelength (nm)

Şid

det

(a.u

)

2400. atım

31200. atım

Cu II

Cu

IIC

u II

Cu

II

Cu

IIC

u

IIC

u I

Cu II

Cu

IIC

u I

Cu II

Cu I

Cu

IIW

IW

II

W I

Co II

Co IIC

o I

Cu I

Cu I

W I

W II

Co I

Cu II

W I

W I

Co II

Cr

IIW

IN

II

Cr

IC

r I

Cu

II

Cu

II

Cr

II

W I

Cr

II

Cr

II

Cr

I Co I

Cr

I Cr

I

Cr

II

W II

N II

Co I

Co I

Co I

Cr

ICu II

Dalgaboyu (nm)

2400. atım

31200. atım

2400. atım

31200. atım

2400. atım

31200. atım

2400. atım

31200. atım

2400. atım

31200. atım

Şekil 2. LIBS spektrumlarındaki

normalize 238,48 nm Co ve

324,75 nm Cu spektral

çizgilerinin derinlik profili.

Şekil 1. Co-Cu element

oranlarında en yüksek sapma

olan 2400. ve 31200. lazer

atımındaki LIBS spektrumları.



27

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 1723-1727, 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.

SÜPERHİDROFOBİK YÜZEYLER ÜZERİNDE MİKROAKIŞKAN KANAL

OLUŞTURULMASI VE UYGULAMALARI

A. Jonas1, B. Yalizay

2, T. Ersoy

2, S. Akturk

2 and A. Kiraz

1

1 Ü v s s , ö , Rumelifeneri Yolu, 34450 , s u

2 s u Ü v s s , d s 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).

Şekil 1 p

L uvv s

Şekil 2 NR

d s

ö d s



28

(a)

(b)

Şekil 1: (a) R vu u s ös . ( ) Y u

vu d vu s

Anahtar kelimeler: süperhidrofobik yüzey, lazer işleme, mikroakışkan kanal, dalgakılavuzu

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).

Mode-locked Fiber Laser for Highly Time-Resolved Broadband Absorption

Spectroscopy of Micro-plasmas

İ. L. Budunoğlu

1*, K. Gürel

1, B. Niermann2, M. Böke

2, J. Winter

2, and F. Ö. İlday

1

1Department of Physics, Bilkent University, Ankara 06800, Turkey

2Ruhr-University Bochum, Institute for Experimental Physics II, Universtatstrasse 150,

44780 Bochum, Germany

*[email protected]

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.

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.



29

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 all-

normal 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.

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.

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 high-

power femtosecond Yb-fiber amplifier system seeded by an all-normal fiber oscillator,”

IEEE J. Sel. Top. Quant. 15 145 (2009)


30

NANOBİYOSENSÖR UYGULAMALARI İÇİN METALİK NANO YAPILARIN LOKALİZE

YÜZEY PLAZMON REZONANSI (LYPR) TEMELLİ ÇEVİRİCİ GELİŞTİRİLMESİ

Adil Burak Turhan,a,b

Demet Ataman,b Yasin Sen,

b,e Mehmet Mutlu,

b and Ekmel Özbay

a,c,d

a Ü v s s N j —N N , 06800,

b p Ü v s s , D s d s v j G u u

( ), 06532, c Ü v s s , ö , 06800,

d Ü v s s , v d s ö , 06800,

e s Ü v s s , G d j s ö , s 06100,

[email protected]

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

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



31

33 fs Yb-doped fiber laser with net-zero cavity dispersion

Çağrı Şenel1, 2

, Ramiz Hamid1, F. Ö. Ilday

2

1 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 mode-

locked 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

GW/cm2, 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

Can Kerse1,*

, Bülent Öktem2

, Hamit Kalaycıoğlu3

, E. Atalar1

, F. Ömer Ilday3

1Department of Electrical and Electronics Engineering, Bilkent University,

06800, Ankara, Turkey

2Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University,

06800 Ankara, Turkey

3Department 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

or few kHz. In their work, Loesel et al. precisely removed 1 mm3

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




32

the target material. In order to induce optical breakdown in solids (liquids),

intensities of 1011

W/cm2

(1014

W/cm2

) 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.

t

τs

tb t

τb

Fig. 1 (a) Pulsed mode of operation. (b) Burst mode of operation. tp : 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]

(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:

[1] F. H. Loesel,“Non-thermal ablation of neural tissue with femtosecond laser pulses,” Appl. Phys. B 66, 121 (1998).

[2] M. H. Niemz,“Laser tissue interactions: Fundamentals and applications,”3rd

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).


33

Effect of Electrical Poling on Conductivity In Guest-Host Polymers

Y.Karakus

Univesity of Sakarya, Science Faculty, Physics Department, Serdivan, Sakarya

A comparative study on DAN doped polycarbonate (PC) and poly-methyl-

methacrilate (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.

GENİŞ-ALAN GERİ YANSITMASIZ BİYOMİMETİK NANOYAPILI YÜZEYLER

Bihter Dağlar1,2*

, Hakan Deniz1,2

, Tural Khudiyev1,2

, Fatih Büyükserin3,

Mehmet Bayındır1,2,4

1UNAM-U us N j ,

2 v N j s s , Ü v s s , 06800 ,

3 d d s ö , Ü v s s , 06560 ,

4Fizik

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

kaplamalar geliştirilmektedir.1-3

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 açıdan-

bağımsız 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



34

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

yansıma oranı görünür bölgede (400-800 nm) %2’nin altında tesbit edilmiştir.4

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 u u ( ) ö v ( ) ö . ( )

ö ö Q u u ö (d) ö d

u s (ö = 200 )

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).


35

FOTO-UYARIMLI ZAMAN EKSENLİ TERAHERTZ SPEKTROSKOPİ ÇALIŞMALARI

D. Köseoğlu1, H Berberoğlu

2, T. Çolakoğlu

2, H. Altan

2

1 Ü v s s , L s L uv , 34450, s u

2 D u Ü v s s , ö , 06800,

[email protected]

Bu çalışmada moleküler hüzme epitaksi yöntemi ile büyütülmüş katkısız GaAs

örneklerin zaman eksenli terahertz spektroskopisi yöntemi ile karakterizasyonları foto-

uyarılma 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

H. Duman1,2

, T. Khudiyev1,2

, B. Dağlar1,2

, M. C. Kılıç3 and M. Bayındır

1,2,4

1UNAM-U us N j , Ü v s s

2 v N j s s , Ü v s s

3ASELSAN

4 ö , Ü v s s

[email protected]

Optik nanoantenler rezonans durumlarında elektromanyetik dalgaları dalga

boyundan daha küçük hacimlere yoğunlaştırabilen metal yapılardır[1]

. Plazmonik

nanoantenlerin biyolojik ve kimyasal algılamalar, tek molekül spektroskopisi, geniş bantlı

ışık üretimi ve yönlendirilmesi gibi uygulama alanları vardır[2-4]

. 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

bulabilir[5]

.




36

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

birikimi 3 W/µm2 gibi düşük eşik değerinde üçüncü harmonik oluşumunun eşlik ettiği,

gelen ışık etrafında tayfsal genişlemenin başlangıcını tetikliyor.

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.

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).

Şekil 1. ( ) j d s s s p

ös . ( ) u u d d fs

v u u u u s s s u . ( )

litografisi ile As2Se3 . (d) Üretilen nanoanten

dizileri.


37

Nonlinear chirped-pulse amplification of a soliton-similariton laser to ~1 µJ at 1550 nm

E. Dülgergil

1,3, E. Ilbey

2, I. Pavlov

2, B. Öktem

2, S. Yavas

2, A. Rybak

2,4, Z. Zhang

2, F. Ömer

Ilday2

1DEPARTMENT OF P Y C , 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]

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 Er-

doped 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. 1. Schematic drawing of the experimental setup; MPC, multiple pump signal combiner;

DCF, double-clad fiber, WDM, wavelength-division multiplexer.

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).



38

Yarıiletken Kristal X ışını Algılayıcıları ve Kullanım Alanları

E. Kalemci1, A. Atasever

1, H. Şahin

2, İ. Kuvvetli

3

1. 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 time-

domain 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.




39

Keywords: photonic crystals, photonic crystal waveguides, ring resonators, demultiplexer.

Acknowledgement : We gratefully acknowledge Ankara University for the financial

support (BAP project 12B4343011).

References:

[1] PhotonDesign, CrystalWave, http://www.photond.com [2] Optics Communications 285 (2012) 274–276

Yüksek hassasiyetle malzeme işleme için 15 W, 30 MHz, 50 ps Yb-katkılı fiber

lazer-yükselteç sistemi

Bülent Öktem1, Emre Yağcı

2,*, Ozan Aydın

2, Koray Eken

2, F. Ömer Ilday

3

1 v N j s s , Ü v s s , 06800 ,

2 L , .Ş., 06800 ,

3 ö , 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 10-

100 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



40

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.

Şekil 1. s s - s d s .

Tablo1: Yükselteç çıkışındaki lazer parametre değerleri.

Lazer Parametreleri

Ortalama Güç (W)

Tekrar Frekansı (MHz)

Atım Uzunluğu (ps)

Atım Enerjisi (μJ)

TepeGüç (kW)

Yükselteç 15 30 50 0.5 10

Şekil 2. ( ) v s ( ) p u d ö f , ( ) 15 W p

u d d s s , (d) s p p ö

f

Şekil 3. u , p s , u (d ) v s p d ps

u u u u s v d s ö .


41

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

Emre Yağcı1,

*, Bülent Öktem2, Y. Ozan Aydın

1, Koray Eken

1, F. Ömer Ilday

3

1 L , .Ş., 06800 ,

2 v N j s s , Ü v s s , 06800 ,

3 ö , Ü v s s , 06800 ,

*[email protected]

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

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875389211001957#aff0005

http://www.sciencedirect.com/science/journal/01694332/255/8



42

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.

Tablo1. Nanosaniye fiber lazerle renkli markalama parametreleri

Lazer İşleme Parametreleri

Ortalama Güç (W)

Tekrar Frekansı

(kHz)

Atım Uzunluğu

(ns)

Atım Enerjisi (µJ)

Tepe Güç (kW)

Tarama Sıklığı (µm)

10.7 60 70 178 2.55 1

Şekil 1. L u u u f d

prensibi.

Şekil 2. s s s d ; C -kipli pompa-s s ,

L d f , DC f - f f .

Şekil 3. s d ö f f

Anahtar kelimeler: nanosaniye lazer, fiber lazer, renkli markalama

Kaynakça:

[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).


43

PLAZMONİK İNCE-FİLM DÜZLEMSEL AYNALAR İLE KIRINIM SINIRININ ÖTESİNDE

OPTİK BENEKLER ELDE EDİLMESİ

A1. Erdem Öğüt, A2. Kürşat Şendur

Ü v s s , d s v D s , d s

, 34956, - u , s u


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.

Parabolik aynanın kenarları ile sınırlanan yüzeyindeki elektrik alan dağılımı |E(x, y = 0, z)|2

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

elektrik alan |E(x, y, z = 0)|2, 80 nm kalınlığındaki dielektrik içerisinde sınırlandırılmıştır.

Özetle, bir plazmonik ince-film ayna ile kırınım sınırının ötesinde optik benekler

elde edildiği gösterilmiştir.

Şekil 1. Plazmonik ince-f d d .

( ) p v ( ) p

belirtmektedir.

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), 7189-

7197, (2005)

(a) (b) (b)




44

316 Paslanmaz Çelik Yüzeylerde Femtosaniye Lazer ile Mikro ve Nanoyapıların

Oluşturulması ve Biyolojik Uygulamaları

E. Akmana, H. Kenar

b, B.Genc Oztoprak

d, M. Gunes

c, E. Kacar

a, O. Gundogdu

c, A.Demir

c

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,

c Ü v s s , - p s d s , 41380 U u p , ,

dBEAM Ar-G p , L j L d. Ş ., 41275 Y ö , ,

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 v p (75, 125, 175) d 24 s s u d u u s

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

iKİ MKH HUVEC Fibroblast

Düz Plaka

75

125

175

Tutu

nan h

ücre

sayıs

ı

Dü

z p

lak

a7

5 µ

m1

25

µm

17

5 µ

m

iKİ MKH HUVEC Fibroblast


45

316 Paslanmaz Çelik Yüzeylerde Femtosaniye Lazer ile Oluşturulan Mikro ve

Nanoyapıların Su Tutmazlık Davranışı Üzerindeki Etkisi

E. Akmana, B.Genc Oztoprak

c, M. Gunes

b, E. Kacar

a, O. Gundogdu

b, A.Demir

b

a Ü v s s , L j v U u , 41275 Y ö ,

, b Ü v s s , - p s d s , 41380 U u p , ,

cBEAM Ar-Ge Optik, L j L d. Ş ., 41275 Y 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.

Şekil 1. Y 10 /s d ) 20 µ , ) 40 µ , ) 80 µ d) 160 µ u u d p s X s u .

a) d= 20 µm b) d= 40 µm

c) d= 80 µm d) d= 160 µm

141 153

a) d= 20 µm b) d= 40 µm

c) d= 80 µm d) d= 160 µm


46

FEMTOSANİYE LAZER İLE TARİHİ ESER TEMİZLENMESİ

T. Ersoy1, T. Tunay

1, M. Uguryol

2, G. Mavili

3, S. Akturk

1

1 s u Ü v s s , . ö , 34469 s , s u

2Y d Ü v s s , v Y p Y , 34349 , s u 3 Ü v s s , G s ö , 34427 d , s u

[email protected]

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.

.

a) b)

Şekil 1. (a) p s v ( ) s ö 5x s p

ö . Gö s f , s f s 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)



47

Design and Implementation of An Eye Safe Laser Illuminated Gated Imaging

System with an InGaAs Camera

Evren Togay,1*

Emrah İlbey,1, 2

İrem Sökmen,1 Beyza Akarca,

1,2 K. Yiğit Baran,

1 Yasin Tür,

1

Ersin Doğan,1

and Kartal Yoltay1

1Fotoniks 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

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]

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

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).

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.

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

b a


48

capability. Image enhancement is also applied to the images to increase the identification

ability of the system.

Keywords: Infrared sensors, Gated imaging, range gating, pulsed lasers, SWIR, eye-safe

wavelengths

References:

[1]I. Baker, S. Duncan, and J. Copley, “A low-noise, lasergated imaging system for long-range 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 range-gated shortwave infrared imaging system target identification performance,” Opt. Eng, vol. 42, no. 3, pp. 738–746, 2003.

Nanofotonik Devreler İçin Kompakt Fotonik Kristal Tabanlı Optik Filtre Tasarımı

Gökhan Kurt, Ahmet E. Akosman*, Mehmet Mutlu, ve Ekmel Özbay

1 d s ö , N j (N N ),

Ü v s s , 06800, ,

*[email protected]

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.


49

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.

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.

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).

Polimer Yarıiletken Kullanılarak Mikro Akışkan Kanal ile Tümleşik Çözelti Bazlı

Işık Yayan Diyot (LED) Oluşturulması

Bedri Gürkan Sönmez, Şenol Mutlu

d s ö , Ü v s s , s u , 34342,

[email protected]

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.

a) b)

Şekil 1 ( ) s s s . ( ) Ü s s s

ö .



50

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

H. Arslan*,a

, A. Tasdemira, G. Aygun

a, U. Unal

b, L. Ozyuzer

a

aDepartment of Physics, Izmir Institute of Technology, Urla, 35430, Izmir, Turkey

bD p f C s , U v s , , 34450, Is u , u


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 (WO3) 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 LiClO4 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.


51

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.

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.

SOLID-CORE SQUARE LATTICE PHOTONIC CRYSTAL FIBERS WITH SQUARE AIR

HOLES: COMPARATIVE STUDIES OF DISPERSION AND CONFINEMENT LOSS

H. Demir Inci, S. Ozsoy

s Ü 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

view, the structures investigated have low losses (~10-3

-100 and ~10

-6-10

-7 dB/m for small

and large cores, respectively), decreasing with the increasing d/Λ.

Cross section of the solid core PCFs with square air holes

Anahtar kelimeler: photonic crystal fiber, square lattice, dispersion, confinement loss.




52

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.


53

Şekil 1. ( ) s d . ( ) s ö

ös d s21 d v .

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 mJ Atım Kümeleri Üretebilen Yb-katkılı Fiber Yükselteç

H. Kalaycıoğlu1, * Y. B. Eldeniz

2, Ö. Akçaalan

1, S. Yavaş

1, K. Gürel

1, M. Efe

2, and F. Ö.

İlday1

1 ö , Ü v s s , Ç , 06800,

2 d s 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.



54

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 laser-

yükselteç 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

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 2. -modlu Yb-fiber lazer- s s s 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).


55

InN/InGaN Epitaksiyel Yapılarının MOCVD Yöntemi ile Büyütülmesi ve Güneş Pili Uygulamaları

Hüseyin ÇAKMAK,

1 Ayça EMEN,

2 Pakize DEMİREL,

1 Ekmel Özbay

1,2,3

1N (N N ), Ü v s s ,

2 ö , Ü v s s ,

3 / d s ö , Ü v s s ,

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 (

105 cm

-1) 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

Hilal Sağlam1, Yasemin Demirhan

1, Hasan Koseoğlu

1, Fulya Turkoğlu

1, Lütfi Özyüzer

1

1 Y s j s s , ö , U ,

[email protected]

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, Bi2Sr2CaCu2O8+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 s p s p s ö s Şekil 2. Ü s p

d - s d



56

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 (R-

T) 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.

*Bu çalışma TÜBİTAK 110T248 nolu proje ile desteklenmektedir.

Anahtar kelimeler: BSCOO tek kristal, Josephson eklemleri, Terahertz dalgaları.

Kaynaklar:

[1] M. Tonouchi, Nature Photonics 1, 97-105 (2007). [2] L. Ozyuzer et al., Science 318, 1291 (2007).

Karbon Nanotüp Doyabilen Soğurucular İle 1247 nm Dalgaboyunda Yüksek Enerjili Femtosaniye Darbe Üretimi

I. Baylam,1

S. Ozharar,2

H. Cankaya,1

S. Y. Choi,3

K. Kim,3 F.

Rotermund,3 U. Griebner,

4 V. Petrov,

4 and A. Sennaroglu

1,*

1L s L uv , v - d s

ö , Ü v s s , Ru f , , s u , 34450, e

2Fen- d s , Ü v s s , , s u , 34353,

3 v j s ö j u Ü v s s ,443-749

uw ,G Cu u 4Max- D us p v s D p s p s s s , 2 x-Born-

Str., 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

yansımalı kovuk içeren ve 1247 nm dalgaboyunda çalışan bir Cr4+

:forsterite lazeri

kullanarak, karbon nanotüp soğurucuların, daha yüksek enerjili femtosaniye lazerlerde de

kullanılabileceğini deneysel olarak gösterdik. Cr4+:forsterite lazeri gibi, 1300 nm civarında

çalışabilen kip kilitli, yüksek enerjili femtosaniye lazerlerinin biyomedikal görüntülemede

birçok potansiyel uygulamaları bulunmaktadır. Deneylerde, 1064 nm dalgaboyunda çalışan

bir Yb-fiber lazeri ile Cr4+: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 -

4400 fs2 düzeyine getirildi. Deneylerde kullanılan karbon nanotüp örnekleri, yüksek basınç

altında HiPCO tekniği ile üretilmiştir. Karbon nanotüp soğurucu, resonator içerisine konup

üzerindeki odak ayarı yapıldıktan sonra, Cr4+: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

olup, darbe profilinin yaklaşık olarak sech2 şeklinde olduğunu göstermektedir. Elde edilen



57

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.



58

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 d s s Elektrik- d s , 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).




59

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]

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. Referances: [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).

Lasing in Optically Manipulated, Dye-Doped Emulsion Microdroplets

M. Aas, A. Jonáš, and A. Kiraz

D p f s s, U v s , Ru f Y u, 34450 , Is u , u ,

email: [email protected]

We introduce a portable, all-liquid microlaser based on optically pumped dye-

doped 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 on-

chip applications in chemical and biological analysis and sensing.

Anahtar kelimeler: microlaser; emulsion microdroplet; optical tweezers; whispering

gallery mode; optofluidics

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).




60

Fabrication Process of CZTS Absorber Layer on Mo Coated SLG for Solar Cells

M.A. Olgara,* S. Yazici

b, M.D. Yaman

b, M. Kurt

b, A. Cantas

b, G. Aygun

b, E. Yanmaz

a, L.

Ozyuzerb

aDepartment of Physics, Karadeniz Technical University, Merkez, 61080, Trabzon, Turkey

b Department of Physics, Izmir Institute of Technology, Urla, 35430, Izmir, Turkey


[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

terms of presenting absorption coefficient over 10-4

cm-1

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.

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:

[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).

Kısa DC deşarj plazmaların Zamana Dayalı Terahertz Ölçüm Sistemiyle

Karakterizasyonu

K. Çınar, H.M. Bozacı, H. Altan

ö , 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.

Anahtar kelimeler: Terahertz, DC elektriksel deşarj plazma, THz-TDS,

a) b)

Şekil 1. d u v f s d ö

s DC D j p s , p ), v u u d ).

Bu çalışma TÜBİTAK tarafından TBAG-1001-110T849 projesi kapsamında desteklemektedir.

a) b)




61

Bilayer Mo Film Deposited by DC Magnetron Sputtering as Back Contact for Thin Film Photovoltaics

M. Kurt

*, S. Yazici, A. Cantas, H. Koseoglu, L. Ozyuzer, G. Aygun

Department of Physics, Izmir Institute of Technology, Urla, 35430, Izmir, Turkey


[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.

Saydam Ekran Teknolojisi ve HUD Uygulaması

M. K. Hedili1, M. Freeman

2, H. Ürey

1,

1 p s s L ., d s s , Ü v s s ,

2Microvision Inc.,WA, ABD

[email protected]

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. Human-Comput. Studies, vol. 61, p.679 , (2004).

[3] Freeman, M. O., “MEMS scanned laser head-up display”, Proc. SPIE 7930-13, Photonics West, (2011)




62

[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, 5840-5851 (2001).

NANOKRİSTAL GÖMÜLÜ POLİMER NANOFİBERLER:FİZİK ve UYGULAMA

Muhammet Celebi, Hülya Budunoğlu, Mehmet Bayindir

UNAM-Ulusal Nanoteknoloji Ara t rma Merkezi ve Fizik Bö , Bilkent Ü versitesi

[email protected]

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)



63

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 ma

yapan Si nanokristaller (b) Polimere göm l Si nanokristallerin s cakl a ba l ma

karakteristi i grafi i (c) nanokristal göm l fiberlerin ill strasyonu

Anahtar kelimeler: Silikon nanokristaller, nanofiberler, nanoteller, tek-foton kaynağı

nanoyapılar, yönelimsel ışık yayıcılar, nanokristal fiziği

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).

XRD and XPS Studies of Large Area Grown ITO

Mutlu D. Yaman1,2,*

, Ayten Cantas1, Sebnem Yazici

1, , Hasan Koseoglu

1,

Hilal Saglam1, Gulnur Aygun

1, and Lutfi Ozyuzer

1,2

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

resistivity (~10-4

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

investigate annealing effects on crystallization of ITO, Sn4+

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.

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


64

ORGANİK IŞIK YAYAN DİYOTLARDA YARI ÖMÜR VE KARARLILIK

Selin PIRAVADILI MUCUR1, Neslihan BABAYİĞİT

1,Emine TEKİN

2, Sait Eren SAN

1

1G Y s j s s ,

2 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.

Anahtar kelimeler: OLED, yarı ömür

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



65

PCDTBT Polimer Güneş Pillerinin Performansının Ag Nanoparçacık Kullanılarak

Artırılması

N. Törea,b

, E.A. Parlaka, T.A. Tumay

a, Ş. Sarıdoğan

c

a Ü U us j s s (U )

b G Y s j s s (GY ) ö

c Ü ( ) s s

[email protected]

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 timen) 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

Bülent Öktem1,*

, Kıvanç Özgören1, Can Kerse

2, Ozan Aydın

3, Emre Yağcı

3,

Kutan Gürel4, Koray Eken

3, F. Ömer Ilday

4


Turkey 2Department of Electrical and Electronics Engineering, Bilkent University, 06800, Ankara,

Turkey 3FiberLAST, Inc., 06800 Ankara, Turkey


*[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.




66

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.

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


67

(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.

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).

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]

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



68

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-to-

the-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] Lam C. F., Passive Optical Networks Principles and Practice, Academic Press Elsevier, Burlington, 2007.

[2] Keiser G., FTTX Concepts and Applications, John Wiley & Sons, New Jersey, 2006. [3] Brillant A., Digital and Analog Fiber Optic Communications for CATV and

FTTx Applications, SPIE Press, New Jersey, 2008. [4] Güre Ö., Pasif Optik Ağlar ve Uygulamalar , Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik

Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2012.




69

Three step numerical simulation model of laser induced surface

nanostructuring

I. Pavlov1,2

, B. Öktem1

, A. Rybak1,2

, U. Teğin1

, F. Ömer Ilday1

1Department of Physics, Bilkent University, TR-06800 Ankara, Turkey


[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

nanostructuring is known for several decades15-25

, 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).



70

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


[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 co-

doped 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 quasi-

single-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 acousto-

optic 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.



71

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).

100-W, 100-MHz, 4.5-ps YB-doped Fiber Laser System

P. Elahi1, S. Yılmaz

1, Ö. Akçaalan

1, H. Kalaycıoğlu

1, B. Öktem

2, Ç. Şenel

1,3,

F. Ö. Ilday1, K. Eken

4



Turkey 3 Ü I U us j s s (U ), G , 41470 , u

4FiberLAST Inc., 06531 Ankara, Turkey

[email protected]

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 mode-

locked 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



72

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.

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

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).

http://www.opticsinfobase.org/ol/fulltext.cfm?uri=ol-37-15-3042&id=239861#g004


73

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





74

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

Ramazan Şahin, Selçuk Aktürk

s u Ü v s s d s d s ö

[email protected]

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.



75

Şekil 1. du 700 v u 300 p d

Fused silica üzerine 25 nm kalınlıkla kaplanmış altın film üzerine boyutları 150-

500 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

PLAZMONİK LENS TABANLI YÜZEYDE ZENGİNLEŞTİRİLMİŞ RAMAN SAÇILIM

SUBSTRATI

Semih Cakmakyapan1, Mehmet Kahraman

2, Mustafa Culha

2, Ekmel Ozbay

1

1 ö , v d s 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 surface-

enhanced 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 p s ö s v p d d



76

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: v p s p p s p R sp u

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

S. Yavaş

1*, E. A. Kipergil

2, Y. B. Eldeniz

3, Ö. Akçaalan

4, M. Erdoğan

1,

H.Erkol2, M. B. Ünlü

2, F. Ö. İlday

4

1 v N j s s , Ü v s s , 06800 ,

2 ö , Ü v s s , 06800 ,

3 d s , Ü v s s , 06800 ,

4 ö , 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]



77

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 akusto-

optik 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 kHz-

3MHz 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 u v s s

Şekil-2. Fiber lazer-fotoakustik mikroskopi sistemi

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)


78

DOĞADAN ESİNLENMİŞ FONKSİYONEL NANOYAPILARDA YAPISAL RENKLENME

T. Khudiyev, T. Doğan, M. Bayindir

UNAM-U us N j v ö , Ü v s s

[email protected]

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.

Şekil 1: Y ö d d f s s v s u. (a)

Y ö d . ( ) Y p s p ö s . ( )

s u ö s s . (d) s u d d

d f s s v p u d d s u s s u v

sp d d ö s u 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.



79

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.

Şekil 2: f ö d d f s s

edilmesi. ( ) f du u ös . (b) Yeni fabrikasyon

du u d d p d . ( ) d p u u s

mi s p ö 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

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). [3] 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). [4] T. Khudiyev, T. Dogan, Mehmet Bayindir, Bio-mimicking of mallard feather using iterative size reduction technique, in preparation (2012).


80

POLİMER ÇEKİRDEK-KABUK NANOTELLERDE REZONANT OLMAYAN MİE

SAÇILMASI

T. Khudiyev, M. Bayindir

UNAM-U us N j v ö , Ü v s s

[email protected]

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 s s ( ) I d k- u d s s .

( ) I d - u p s d d p f . ( ) p d u u

d p d s . (d) Y f s -polimer

d - u s d u s .

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.



81

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

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. 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). [3] T. Khudiyev, and Mehmet Bayindir, Non-resonant Mie-scattering based all-polymer core-shell nanowire coloration, in preparation (2012).

ÜÇ BOYUTLU TERAHERTZ GÖRÜNTÜ OLUŞTURMA TEKNİKLERİ

V.A. Özkan, H. Altan

ö , D u Ü v s s , 06800 Ç ,

[email protected]

A. B. Şahin

v d s , Y d Ü v s s , 06100 U us,

Ankara

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.

Şekil 1: ) N s 3 ö s s ) d /d ö s s ö p s 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).


82

[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. Eldeniz1,*

, S. Yavaş2

, K. Gürel3

, H. Kalaycıoğlu3

, M. Efe1

, F. Ö. İlday3

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)



83

düşük tekrar frekanslı uygulamalarda atımlı pompalamanın gerçekleştirilmesi

(pulsed pumping) gösterilmiştir.

Şekil 1. s e ba l darbe s m d zene inin b s 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.

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,


84

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

plazmonu elektrik alan genlikleri üzerinden ifade edilen bulgusal bir model2,3

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

Yasin Karadağ, Alexandr Jonáš, and Alper Kiraz

U v s , 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





85

fiber relative to selected individual droplets on the superhydrophobic surface with sub-

micron resolution was achieved.

Keywords: optical microcavity, tapered fiber, optical spectroscopy

References:

[1] D. Psaltis, S. R. Quake, and C. Yang, Nature 442, 381 (2006) [2] 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

Department of Physics, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey

[email protected]

We report on the generation of 42.5-fs pulses at 1 μm in a completely fiber-

integrated format, which are, to the best of our knowledge, the shortest from all-fiber-

integrated 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-fiber-

integrated lasers have been reported. Despite 10 years having passed, no all-fiber-

integrated 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, dispersion-

managed 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].



86

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 mode-

locked 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).

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.


87

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

A.T. Gürsel1

, P. Elahi2

, F.Ö. İlday2

, M.S. Özyazıcı1

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.


88

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.




89

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

Documents

2012 - fotonik.kocaeli.edu.trfotonik.kocaeli.edu.tr/2012/ozet/Fotonik-2012-Kitapcik.pdf · FOTONİK 2012 14. Ulusal Optik, Elektro-Optik ve Fotonik Çalıştayı iii AMAÇ Bu toplantı,