Numerical modeling, design, and time-frequency metrology applications of low-noise optical frequency combs
Düşük gürültülü optik frekans taraklarının sayısal modellenmesi, tasarımı, ve zaman-frekans metrolojisi uygulamaları
- Tez No: 731083
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET BURÇİN ÜNLÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 160
Özet
Optik frekans tarakları, zaman-frekans metrolojisi başta olmak üzere, pek çok alanda devrim sağlamış ve yeni uygulamaların yolunu açmıştır. Bu tezde, optik frekans taraklarının fikir aşamasından başlayıp uygulamaya kadar giden yolunu resmetmeye çalıştım. Bu amaçla, bir sayısal simülasyon yazılımı geliştirilmiş ve bedava kullanıma sunulmuştur. Kullanılan yöntemler ayrıntılı şekilde anlatılmıştır. Bu yazılım, bunlarla sınırlı olmamakla birlikte, femtosaniye fiber lazer ve yükselteç sistemlerinin, supercontinuum üretiminin ve Raman lazerlerinin simülasyonu ve tasarımı için kullanılabilmek-tedir. Bu tezdeki femtosaniye lazerlerin ve yükselteçlerin tasarımında da kullanılan, yeni bir algoritmik tasarım yöntemi gösterilmiştir. Bu yöntem, yeni lazer rejimlerinin keşfedilmesinin yolunu açabilir. Optik frekans taraklarının zaman-frekans metroloji uygulamaları üzerine çalışmalar yapılmıştır. Dayanıklı, taşınabilir ve kararlılaştırılmış, düşük gürültülü bir Yb-fiber optik frekans tarağı geliştirilmiş, iyot-stabilize bir Nd:YAG lazerinin ve iki-kip-stabilize bir HeNe lazerinin frekanslarının ölçümünde kullanılmıştır. Optik frekans taraklarıyla ultra-düşük faz gürültülü RF-MW sinyallerin üretilmesi konusunda da çalışmalar yapılmıştır. Yüksek-harmonik kip-kilitleme ve tekrar frekansı katlama ile, frekansları 78.125 MHz'ten 10 GHz'e kadar değişen, ultra-düşük faz gürül-tülü sinyaller üretilmiştir. Otomatik olarak kip-kilitlenebilen bir femtosaniye fiber lazer de geliştirilmiştir. Son olaraksa, bildiğim kadarıyla dünyada ilk kez, pasif kip-kilitlemeli femtosaniye lazer tabanlı bir atomik frekans standardı geliştirilmiştir. Geliştirilen Rb frekans standardı, ticari Rb frekans standartlarına benzer performans sağlarken, yüksek ofset frekanslarında onlardan çok daha düşük faz gürültüsüne sahiptir.
Özet (Çeviri)
Optical frequency combs are very versatile tools, which revolutionized many areas, and enabled novel applications, especially in time-frequency metrology. In this thesis, I tried to convey a complete picture of the road that goes from conception through design to applications of optical frequency combs. To this end, implementation details of a free, publicly-available numerical pulse propagation simulation software, which can be used for, but not limited to, simulating and designing complete femtosecond laser and amplifier systems, supercontinuum generation, and Raman lasers, is presented. An algorithmic design methodology, which was used for designing all of the femtosecond lasers and fiber amplifiers presented in this thesis, is introduced, which might pave the way to discovery of new laser pulse evolution regimes. Several optical frequency combs were developed and utilized in time-frequency metrology applications. A fully-stabilized, robust, and transportable low-noise Yb-fiber optical frequency comb was developed and used for absolute frequency measurements of iodine-stabilized Nd:YAG and two-mode stabilized HeNe lasers. Studies were conducted on generating RF-MW signals with ultra-low phase noise by utilizing optical frequency combs. High-harmonic mode-locking and repetition-rate multiplication methods were used to generate ultra-low phase noise RF-MW signals with frequencies ranging from 78.125 MHz to 10 GHz. A femtosecond fiber laser that can be automatically mode-locked was also developed during these studies. Finally, an atomic frequency standard based on a passively mode-locked femtosecond laser was developed, for the first time to the best of my knowledge. Resulting Rb atomic frequency standard was demonstrated to perform at a similar level to the commercial Rb atomic frequency standards, with much better phase noise at high frequency offsets.
Benzer Tezler
- Elektrik enerji sistemlerinde güç kalitesi
Power quality in electrical energy systems
ALİ GEMİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NESRİN TARKAN
- Design modeling and characterization of electrostatically actuated microscanners
Elektrostatik tahrikli mikro-tarayıcıların tasarımı, modellenmesi ve karakterize edilmesi
ÇAĞLAR ATAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAKAN ÜREY
- EM diffraction modeling with numerical methods
Nümerik metotlarla elektromanyetik kırınım modelleme
MEHMET ALPER USLU
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDoğuş ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN TOPUZ
- Kuvvetli yer hareketi altında suya doygun kumlarda oluşabilecek oturmaların sayısal analizlerle incelenmesi ve makine öğrenmesiyle değerlendirilmesi
Investigation of settlements in saturated sands under strong ground motion by numerical analysis and evaluation by machine learning
OZAN SUBAŞI
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP İYİSAN
- Ofis donanımının harmonik etkinliğinin kestirimi ve harmonik analizi
Harmonic activity estimation and harmonic analysis of office equipment
BORA ACARKAN
Doktora
Türkçe
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN KILIÇ