Yüksek enerjili, şekillendirilmiş lazer hüzmeleri ile saydam malzeme işleme ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of transparent materials with high power, shaped laser beams
- Tez No: 465475
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALEXANDR JONAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 204
Özet
Femtosaniye (fs) darbeli lazerler etkin oldukları son derece kısa zaman süreçleri sayesinde benzersiz fiziksel özellik ve uygulama potansiyellerine sahiptir. Özellikle lazer-madde etkileşimi ve malzeme işleme alanında fs darbeli lazerler yeni bir çığır açmışlardır. Bu tez kapsamında fs lazer hüzmelerinin uzamsal ve zamansal olarak şekillendirilmesi, karakteristikleri ve saydam malzemeler ile olan etkileşimlerinin yanısıra mikroakışkan uygulamalarındaki kullanımları yer almaktadır. Tez kapsamında gerçekleştirdiğimiz çalışmalarda öncelikle Bessel ve Airy hüzmelerinin kuramsal incelemesini gerçekleştirdik. Ardından bu hüzmeleri deneysel olarak ürettik ve şiddet profillerini, ilerleme özelliklerini inceledik. Daha sonra fs lazer kullanarak bu hüzmelerin saydam malzemeler ile olan etkileşimlerini ortaya koyduk. Fs lazerlerin en çok kullanıldığı bir diğer uygulama alanı mikroakışkanlardır. Çalışmalarımızda fs lazer ile süperhidrofobik yüzey üzerinde ve aerojel kitle içerisinde mikroakışkan sistem üretimini, PDMS çip içerisinde damla temelli mikroakışkan sistem üretimini gerçekleştirdik. İlk olarak süperhidrofobik yüzey üzerinde hidrofilik mikrokanallar oluşturduk. Bu mikrokanallar üzerinde sıvı filament oluşturduk ve dalga kılavuzu özelliklerini inceledik. Ardından eşsiz özelliklere sahip hidrofobik silika aerojel içerisinde üç boyutlu mikrokanalı malzemeye zarar vermeden oluşturmayı başardık. Bu kanalın optoakışkan özelliklerini inceledik. Buna ek olarak PDMS çip içerisinde damla temelli sistemlerin fs lazer ile üretilebileceğini gösterdik. Zamansal olarak şekillendirilmiş lazer hüzmelerinin malzeme ışık etkileşiminde yüksek polarizasyon bağımlılığı gibi oldukça ilginç özellikleri mevcuttur. Bu özellikler uzay zaman bağlantıları (UZB) olarak adlandırılan etkiler kapsamında açıklanabilir. Bu çalışmada UZB etkilerini kontrollü olarak değiştirerek saydam malzeme işleme üzerindeki etkilerini ayrıntılı olarak inceledik ve fiziksel detaylarını ortaya koyduk. Sonuç olarak bu tez kapsamında gerçekleştirilen çalışmalarda ultrahızlı lazer- saydam malzeme etkileşiminin anlaşılmasının bilimsel değeri oldukça yüksektir.
Özet (Çeviri)
Femtosecond (fs) pulsed lasers have extraordinary physical properties and application potentials thanks to their ultra short pulse durations. Fs pulsed lasers achieved a significant breakthrough especially in the area of laser-matter interaction and laser machining. In this thesis, we investigated spatial and temporal shaping of fs laser beams and their interactions between transparent materials. In addition, we used fs laser machining on microfluidic applications. Within the scope of thesis, we performed generation, characterization of Bessel and Airy beams. We used fs pulsed Bessel and Airy beams in order to obtain linear and curved reftactive index modifications inside the glass thanks to extended focal depth of Bessel and Airy beams. At last, we performed the coupling experiments. Another application that fs laser pulses used commonly is micro-machining. We used fs laser pulses to produce microchannels on the superhydrophobic surface (SHS) and inside bulk aerogel. Also, we generated microchannels inside the droplet-based microfluidics chips. Firstly, we demonstrated hydrophilic microchannels on the SHS and investigated optofluidic waveguide properties. After, we succeeded to obtain 3D microchannels inside the aerogel monolith without any damage. We demonstrated waveguiding and measured optical attenuation of these microchannels. Lastly, we fabricated droplet based microfluidic systems in PDMS using fs laser. Temporally shaped laser beams have quite interesting properties such as high polarization dependence during the interaction between fs laser and transparent materials. These effects can be explained via nonlinear effects called spatio temporal couplings (STCs). Within the scope of this thesis, we investigated STC in theoretical and experimental manner.
Benzer Tezler
- Stearik asitin demir tozunun mekanik alaşımlanması sürecine etkileri
The effects of stearic acid on mechanical alloying process of iron powder
ESRA KASAPGİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
- Sentezlenen ve ticari LaB6 katkılı mekanik alaşımlanmış Al-Ağ.%7si toz ve sinter hibrit kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu çalışmaları
Development and characterization investigations of labratory synthesized and commercial LaB6 reinforced Al-7% wt. Si powders and sintered hybride composites
SIDDIKA MERTDİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Mekanik alaşımlama yöntemleri ile üretilmiş Al15Si2,5Cu0,5Mg matriksli ve CeO2, Y2O3, La2O3 pekiştiricili kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of Al15Si2,5Cu0,5Mg matriksli ve CeO2, Y2O3, La2O3 reinforced composites synthesized by mechanical alloying
EMRE TEKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Nikel ve kobalt katkılı seydişehir alümina tozlarından sinter seramik esaslı malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları
Development of sintered ceramic based materials from seydi̇şehi̇r alumina powders with nickel and cobalt additives and pertinent characterization investigations
CEREN ERGÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Representation of a multidisciplinary scenario for offshore upstream, wind projects and application of Monte Carlo simulation on evaluation of feasiblity
Denizde petrol ve rüzgar projelerinin farklı meslekli disiplinler içeren bir çerçeve dahilinde tartışılması ve Monte Carlo metodu ile fizibilite değerlendirmesi
MAHMUT ERBİL SOYLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI HELVACIOĞLU