Measurements of heat, strain, and refractive index with multicore optical fibers
Çoklu çekirdekli fiberler ile ısı, gerilme ve kırılma indisi ölçümleri
- Tez No: 654144
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET NACİ İNCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Bu tezde, farklı türlerde çok çekirdekli optik fiberler, optiksel algılama deney düzeneklerinde sıcaklık, ısı transfer oranı, gerinim ve kırılma indisi algılama yeteneklerini gözlemlemek için kullanılmıştır. Bu kapsamlı araştırmanın ilk aşamasında, dört çekirdekli optiksel fiber, bir boyutlu ısı transfer oranlarının ölçülmesi için kalorimetrik gösterge olarak takdim edilmiştir. Nd:YAG lazerden geçici ısı atımları, Alüminyum kaplamalı yüzeye optiksel fiber içerisindeki bir çekirdeğe odaklanacak şekilde gönderilir. Bunun sonucunda, girişim deseninde bir kayma meydana gelir ve CMOS bir kamera tarafından kaydedilir. İkinci bölümde, optiksel fiberin çekirdekleri üzerinde bir gerilme meydana getirmek için paslanmaz çelik bir silindirin ışınsal genleşme özelliği kullanılır. Çok çekirdekli fiber, paslanmaz çelik bir silindirin etrafına bir halka olacak şekilde sarılır ve silindir ısıtıcının üzerine yerleştirilir. Paslanmaz çelik silindirin ısıtılması radyal yönde bir termal genleşmeye ve optiksel fiberin çekirdeklerinde kayma gerinimine sebep olur. Böylelikle, iletim spektrumunda bir faz kayması gözlemlenir ve kamera tarafından görüntülenir. Üçüncü bir çalışma olarak, dört çekirdekli fiber sıcaklık algılama ve ısı transfer oranı ölçümleri için sunulmuş ve gösterilmiştir. Çekirdeklerin uzunluğunda ve kırılma indisinde değişimin bir sonucu olarak girişim desenindeki farklılıklara yol açan lazer ısı atımları, Alüminyum kaplamalı yüzeye gönderilir. Bu deneye ek olarak, sıcak hava girdapları Alüminyum kaplamalı yüzeye gönderilir ve girişim desenindeki değişimler kaydedilir. Son bölümde, fiberin etrafını çevreleyen ortamın kırılma indisindeki değişiklikleri tespit etmek için yedi çekirdekli bir optik fiber kullanılır. Dışarıdaki altı çekirdeği çevredeki ortama daha fazla maruz bırakmak için, optiksel fiberin küçük bir kısmı asitle uzaklaştırılmıştır. Dışarıdaki altı çekirdek sıcaklık ve kırılma indisi değişiminden etkilenirken, merkezdeki çekirdek sadece sıcaklıktan etkilenmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, different types of multicore optical fibers are designed and employed in the optical sensing experimental setups to investigate their detection abilities of temperature, heat transfer rate, strain, and refractive index. In the first section of this comprehensive investigation, a four-core optical fiber is introduced as a calorimetric gauge for the measurements of one-dimensional heat transfer rates. Transient heat pulses from an Nd:YAG laser are sent onto Aluminum coated surface, provided that the laser pulse is focused onto one of the optical fiber cores only. As a result of this, a phase shift in the interference pattern occurs and the corresponding optical signal is recorded by a CMOS camera. In the second section, the thermal expansion property of a stainless-steel cylinder is used to generate a strain on the optical fiber cores. Multicore fiber is coiled around a solid stainless-steel cylinder to obtain a circular optical fiber loop and this cylinder is placed onto the heater. Heating the stainless-steel cylinder results in thermal expansion in radial direction and a shear strain in the optical fiber cores. Thereby, a phase shift in the transmission spectrum is observed and monitored by the camera. As a third study, a four-core fiber is proposed and demonstrated for temperature sensing and heat transfer rate measurements. Laser heat pulses from are sent onto this Aluminum coated surface, which results in a variation in the interference pattern as a result of change in the refractive index and physical lengths of the cores. In addition to this experiment, hot air vortices were sent onto Aluminum coated surface of the fiber and variations in interference pattern are recorded. In the last section, a seven-core optical fiber with two fiber Bragg gratings is employed to detect the refractive index changes of surrounding environment. A small portion of optical fiber is etched in order to further expose the outer six cores to the surrounding environment. As the outer cores are affected by both temperature and refractive index change, the center core is only affected by the temperature.
Benzer Tezler
- Estimation and restoration for heat haze effects in image and video processing
Görüntü ve video işlemede ısı dalgalanması etkilerinin tahmini ve restorasyonu
ÖZLEM ALPERGÜN TANAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENDER METE EKŞİOĞLU
- UV-ışınları ile sertleştirilen polimerik filmlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulama alanları
The Preparation, the characterization, and various applications of UV-cured polymeric films
ATTİLA GÜNGÖR
- Silika-fenolik kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of silica-phenolic composites prepared with compression molding method
ÖNDER GÜNEY
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM DEMİRKESEN
- Seramik birleştirme teknolojisi ve yapısal seramiklerin lehimlenmesi
Ceramic foining technology and brazing of structural ceramics
OSMAN AKKOCA