Fiber-integrated terahertz spectrometer driven by ultrafast ytterbium doped fiber laser
İterbiyum katkılı fiber lazerle tümleşik terahertz spektrometre
- Tez No: 338585
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN ALTAN, DR. HALİL BERBEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Bu tezde, tekrarlama frekansı değiştirilebilen, çok kısa atımlı iterbiyum (Yb) katkılı fiber lazerin, kavite uzunluğu ayarlanarak terahertz atım profili ölçüm tekniğinde (OSCAT) kullanılabilir olduğunu göstermek için, bu lazer tarafından sürülen Zamana Bağlı Terahertz Spektrometre (THz-TDS) sistemi incelenecektir. Bu çalışama için geliştirilen Yb-katkılı lazerin merkez dalga boyu 1031 nm'dir. Ölçülen çıkış gücü, 51 MHz tekrarlama frekansında yaklaşık iki nanojule denk gelen 90 mW'tır ve otokorelatör ile ölçülen atım uzunluğu ~80 fs'dir. Sistemin, THz ölçümleri için uygunluğunu test etmek amacıyla çıkış gücü ve atım uzunluğu kararlığı farklı tekrarlama frekanslarında incelenmiştir. 51 MHz olan tekrarlama frekansı, THz atım ölçümlerinde 100 ps tarama yapabilmek için +/-25 kHz ayarlanmalıdır. 6 mm kavite uzunluğuna denk gelen bu ayarlama, lazerin tekrarlama frekansında 53 kHz kadar değiştirmektedir. Daha sonra, Yb-katkılı fiber lazerin tekrarlama frekansının THz atım profiline etkisini anlamak için THz-TDS sistemi kurulmuştur. Bu sistemde, THz üretmek için InGaAs tabanlı fotoiletken anten, tespit bölümünde ise 2 mm kalınlığında oryantasyonunda ZnTe kristali kullanılmaktadır. Dengeli fotodetektörün lazer merkez dalga boyundaki kısıtlamalarından dolayı sadece ~60 sinyal/gürültü oranıyla 0.5 THz kadar bant genişliği gözlemlenmiştir. Farklı kavite uzunluklarında ölçülen THz sinyalleri, zamanda ve büyüklükte kesişmektedirler. Yani THz ölçümleri, Yb-katkılı fiber lazerin tekrarlama frekansınn değiştirilmesinden etkilenmemiştir. Böyle bir sonuca ulaşabilmek için, Yb katkolı fiber lazerin atım uzunluğu ve güç gibi parametrelerinin sabit kalması gerekmektedir. Farklı tekrarlama frekanslarındaki THz sinyallerini karşılaştırarak, Yb katkılı lazerin tekrarlama frekansını değiştirme yönteminin, OSCAT tekniğinde kullanılabileceği gösterilmiştir. Diğer bir deyişle, Yb-katkılı fiber lazerin gelecekteki hızlı THz atım profili ölçümlerinde kullanılabileceğini göstermiş olduk.
Özet (Çeviri)
In this thesis, development of a Terahertz time domain spectrometer (THz-TDS) driven by an ultrafast Ytterbium (Yb) doped fiber laser, whose repetition rate can be tuned, was investigated to show that it can be used in Optical Sampling by Cavity Tuning (OSCAT) technique which enables the fast acquisition of THz pulse profiles. Central wavelength of the Yb-doped laser developed for this study is 1031 nm. The output average power was measured to be 90 mW which corresponds to about two nanojoule per pulse at 51 MHz repetition rate, and the pulse duration was measured with an autocorrelator to be ~80 fs. Average output power and pulse duration stability of Yb-doped fiber laser oscillator was examined at different repetition rates in order to test convenience of system for THz measurements. By tuning the repetition rate at 51 MHz by +/-25 kHz, we can scan a 100 ps time-window for the THz pulse measurement. This corresponded to a 6 mm cavity length tuning which altered the repetition rate of oscillator from by 53 kHz. Afterwards, THz-TDS system was built to understand the dependence of THz pulse profile on the repetition rate of the Yb-doped fiber laser. In this system InGaAs based photoconductive antenna (PCA) was used for THz generation and 2 mm thick orientation ZnTe crystal was used in the detection part. Due to the limitation of the balanced photodetector with respect to the central wavelength of the laser, only a bandwidth up to 0.5 THz with a signal to noise ratio(S/N) of ~60 was observed. THz signals measured at different cavity lengths overlap in both time domain and magnitudes which mean that THz measurements were not affected by tuning the repetition rate of Yb-doped fiber laser. In order to achieve this result, source parameters such as pulse duration and power of Yb-doped fiber laser should be constant between measurements while scanning cavity length. By comparing THz signals at different repetition rates, it was shown that repetition rate tuning of Yb-doped oscillator can be used in OSCAT technique. In other words, we have shown that a Yb-doped fiber laser can be used to rapidly scan the THz pulse profile for future measurements.
Benzer Tezler
- Ytterbium doped all-fiber integrated high power laser systems and their applications
İterbiyum katkılı fiberle tümleşik yüksek güçlü lazer sistemleri ve uygulamaları
SANİYE SİNEM YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATİH ÖMER İLDAY
- Design and fabrication of a fiber-integrated mode-selective photopolymer grating coupler
Fibere entegre kip-seçici fotopolimer ızgara bağdaştırıcı tasarımı ve üretimi
CAN SÜMER
Doktora
İngilizce
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SALİH DİNLEYİCİ
- Poli(poliol)sebakat bazlı biyobozunur elastomerlerin sentezi ve jiro eğrilmiş fiber destekli hidrojel doku iskelelerinin geliştirilmesi
Synthesis of poly(polyol)sebacate based biodegradable elastomers and development of gyro fiber integrated hydrogel scaffolds
MERVE GÜLTEKİNOĞLU BAYRAM
Doktora
Türkçe
2019
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
- Development of a pulsed fiber laser for ladar system
Ladar sistemi için atımlı fiber lazer geliştirilmesi
EBRU DÜLGERGİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ALTAN
- High power all-fiber laser-amplifier systems for materials processing
Malzeme işlemeye yönelik yüksek güçlü bütünleşik fiber lazer yükselteç sistemleri
KIVANÇ ÖZGÖREN
Doktora
İngilizce
2011
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. F. ÖMER İLDAY