Optical and thermal dynamics of long wave quantum cascade lasers
Uzun dalgaboylu kuantum çağlayan lazerlerin ısıl ve optik dinamikleri
- Tez No: 521527
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN, PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Diyod lazer, Tabakalı yarı iletkenler, Diode laser, Layered semiconductors
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kuantum Çağlayan Lazerler (KÇL'ler) dalga fonksiyonu mühendisliği ile tasarlanmış kuantum kuyularının bant-içi geçişlerinden yararlanan eşsevreli ışık kaynaklarıdır. Orta kızılaltından terahertz frekanslarına kadar geniş bir tayfta ışık yayan tasarımlar bulunmaktadır. Uzun dalgaboylu KÇL'ler zararlı kimyasal bileşiklerin uzak mesafeden algılanması gibi bazı uygulama alanlarından dolayı ilgi konusudur. Bu tezde 9.2 µm civarında ışık yayan uzun dalgaboylu KÇL'lerin simülasyonları, tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu gösterilmi¸stir. Optik gücü arttırmak ve ısıl randımanı iyileştirmek amacıyla KÇL'lerin optik ve ısıl özellikleri incelenmiştir. KÇL'lerin ısıl özellikleri sonlu eleman metodları ile tahlil edilmiştir. KÇL oyuk sıcaklıklarının deneysel olarak ölçülmesi için Fabry-Perot modlarının analizine dayanan tayf ölçüm tabanlı bir teknik geliştirilmiştir. Simülasyon ve deneysel sonuçların birleştirilmesi ile KÇL'lerin ısıl özellikleri incelenmiş ve aktif bölgenin ısıl iletkenliği hesaplanmıştır. Optik gücü arttırmak için optik hesaplamalar yapılarak optik kaybın kaynakları araştırılmıştır. Alternatif elektriksel izolasyon malzemelerinin araştırılması sonucunda HfO2 pasivasyonlu lazerler üretilmiş, optik kayıpta iki kata yakın azalma ve optik güçte artış gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Quantum Cascade Lasers (QCLs) are coherent light sources that make use of intraband transitions of wavefunction engineered semiconductor quantum wells. They have been designed to emit light in a wide spectral range; from mid-wave infrared to terahertz. Long wave QCLs are a subject of interest for some applications such as remote detection of harmful chemicals. These applications demand higher optical powers at room temperature. In this thesis we demonstrate simulation, design, fabrication and characterization of long-wave QCLs that emit light around 9.2µm. To increase optical power and enhance thermal performance, we explore the optical and thermal properties of QCLs. Thermal characteristics of QCLs are analyzed by finite element methods. We developed a spectral technique that relies on analysis of Fabry-Perot modes to measure cavity temperatures experimentally. By combining the simulations and experimental results we scrutinized the thermal properties of QCLs, and estimated the active region thermal conductivity. To increase the optical power, we conducted optical calculations and investigated the sources of loss. As a result of a search for alternative electrical passivation materials, we fabricated HfO2 passivated lasers and demonstrated about to two-fold reduction in optical loss and increase in optical power.
Benzer Tezler
- Türkiye'deki ahşap dış duvar sistemlerinin ısıl ve nemsel performansının test kabininde uzun dönem sürekli ölçme ve benzetim yöntemleriyle değerlendirilmesi
Evaluation of the hygrothermal performance of timber exterior wall systems in Turkey using long-term in-situ measurements and simulation methods
AYŞEGÜL EKŞİ KILIÇASLAN
- Femtosaniye lazer ile işlenen yapıların katıhal lazerlerde uygulamaları ve üst çevrim pompalı Tm3+:KY3F10 lazerleri
Solid-state laser applications of femtosecond laser written structures and upconversion pumped Tm3+:KY3F10 lasers
YAĞIZ MOROVA
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA AKSOY ESİNOĞLU
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Building energy efficiency: A data-driven machine learning approach for energy optimization
Bina enerji verimliliği: Enerji optimizasyonu için veriye dayalı makine öğrenmesi yaklaşımı
AHMAD REZA DARABI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA BERKER YURTSEVEN
- Understanding the dynamics of air pollution during forest fires in Antalya-Manavgat: A WRF-CHEM analysis
Antalya-Manavgat'ta orman yangınlarında hava kirliliğinin dinamiklerini anlamak: WRF-CHEM analizi
YİĞİTALP KARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOROS
- İki boyutlu mosebiphenylene malzemesinin elektronik ve optik özellikleri
Electronic and optical proterties of two dimensional mose biphenylene material
TALHA BİRCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY ÜZENGİ AKTÜRK