Tailoring nonlinear temperature profile in laser-material processing
Doğrusal olmayan sıcaklık profilinin lazer materyal işleme için düzenlenmesi
- Tez No: 549309
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH ÖMER İLDAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Ablasyon soğutmalı materyal kaldırma yeni araştırmalar için önemli fırsatları öne çıkardı. Örneğin, doğrusal olmayan işlemleri anlamak ve materyalin sıcaklık profillerini isteğe göre düzenleyebilmek için ultrahızlı lazerler kullanılabilir ve yüksek ablasyon verimi, hız ve düşük istenmeyen hasarlar gibi iyileştirmelere ulaşılabilir. Sayısal simülasyonlar ise ablasyonla soğutma rejimi içerisindeki tekrar frekanslarında sıcaklık profilini düzenlemenin mümkün olduğunu gösterdi. Tekrar frekansı, atım enerjisi ve küme uzunluğunu araştırmak için çift sıcaklık modeli kullanıldı. Simülasyonlar, ablasyonun küme içeresindeki atim sayısı artıkça süresiz olarak artabileceğini belirmektedir. Ayrıca, materyaller için her tekrar frekansında en yüksek verimi elde edebileceğimiz bir atim enerjisi olduğunu göstermektedir. Bu simülasyonların sonuçları yapılan deneyler ile doğrulandı. 1.5 GHz, 1.46 GHz ve 13 GHz tekrar frekanslarına sahip üç farklı lazer sistemiyle organik olan ve olmayan materyaller üzerinde denemeler yapıldı. Önceki çalışmalarımıza göre ablasyon için gerekli olan atim enerjisi 100 kat daha düşürüldü. Son olarak, sunulan sonuçlarla alakalı olarak araştırılan çalışmalar gösterildi. Bunlardan biri fiber lazerlerde yaygın olarak kullanılan kip kilit durumlarının ince disk lazer salıngaçlarına uyarlanmasıdır. Dissipative soliton ve similariton durumlarının simülasyon sonuçları ileriki çalışmaların önünü açmıştır. Böylece yalnızca salıngaç kullanarak yüksek atim enerjilerine ulaşılabilecektir. Diğer bir çalışma da bilgisayarda üretilen hologramlar için geliştirilmiş yeni bir algoritma sayesinde yüzlerce katmanlı üç boyutlu görüntüler tek katmanlı hologram içerisine yazılabilmektedir. Bunun için de her katman hesaplanırken yayınma eklenmiş, böylece serbestlik derecesi artırılmıştır. Sonuç olarak da aşılması zor olan katmanlar arası çapraz konuşma azaltılmıştır.
Özet (Çeviri)
Ablation cooled material removal opened up great opportunities for understanding nonlinear processes. Especially using lasers as a tool to tailor nonlinear temperature gradient of material and engineering them to achieve effects such as high ablation efficiency, speed, and low collateral damage. Numerical simulations showed such engineering of the temperature gradient of material is possible for any repetition rate falling inside the ablation cooling regime. Two temperature model is used to investigate the effects of repetition rate, pulse energy, and burst duration. Simulations suggest ablation can continue indefinitely as burst duration increases. They also suggest there is an optimum pulse energy for any repetition rate in terms of efficiency of ablation regarding the material. The results of the simulations are confirmed by experiments using lasers with 1.6 GHz, 1.46 GHz, and 13 GHz repetition rate on biological and technical materials. The ablation threshold for a single pulse is lowered ~100 times compared to our previous publication. Finally, related studies that can build upon the shown results are presented. A new thin-disk laser oscillator scheme is proposed that implements mode-locking regimes already established in fiber lasers. Dissipative soliton and similariton simulation results are promising for further studies. They can achieve high energy pulses with the help of nonlinear effects instead of limited by it. Then, a new computer generated hologram algorithm is explained where hundreds of layers can be generated from a single hologram. The algorithm utilizes diffusion as a tool to increase the degree of freedom which in turn decreases the cross-talk between layers.
Benzer Tezler
- Finite element analysis of strain distribution on a PDMS membrane
Bir PDMS membranda gerinim dağılımının sonlu elemanlar analizi
WALEED JEHAD MOHAMMAD ODEIBAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMET AKAR
PROF. DR. PERVİN RUKİYE DINÇER
- Tetra (2-naftiloksi) sübstitüe ftalosiyaninler
Novel (2-naphthyloxy) substituted phthalocyanines
İBRAHİM ÖZÇEŞMECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ İHSAN OKUR
- Karmaşık yapılı fiber ızgaraların yapay zeka algoritmaları ile tersine tasarımı
Reverse design of complex structured fiber using artificial intelligence algorithms
CEYLAN ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSA NAVRUZ
- Colloidal heterostructures of semiconductor quantum wells: Synthesis, characterization and applications
Koloidal yarıiletken kuantum kuyularının heteroyapıları: Sentezlenmesi, karakterizasyonu ve uygulamaları
YUSUF KELEŞTEMUR
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Alkil zincirleri ile sübstitüe asimetrik ftalosiyanin sentezi
Synthesis of alkyl chain substituded unsymmetrical phthalocyanines
NİLGÜN ÖZGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESİN HAMURYUDAN