Chalcogenide integrated hollow-core optical fibers for infrared light guidance
Kızılötesi ışık iletimi için kalkojen ekli delik çekirdekli optik fiberler
- Tez No: 775772
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMİR, DR. MUSTAFA ORDU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Düşük kayıplı ışık iletimi ve geniş bant açıklıklı delik çekirdekli negatif eğrilikli fiberler (NCF'ler), kızılötesi ışık iletiminde kimyasal algılama, biyomedikal cerrahi ve lazer iletimi gibi çeşitli uygulamalara sahiptir. Silika, görünür ve yakın kızılötesi spektrumlarında düşük kayıplı ışık iletimi için tercih edilen bir malzeme olmasına rağmen, orta kızılötesi bölgesindeki iletim kayıpları yüksektir. Bu nedenle kalkojen camlar gibi diğer orta kızılötesi şeffaf malzemeler bu bölgede ışığı iletmek için tercih edilmektedir. Bu çalışmada, orta kızılötesi bölgesinde düşük kayıplı iletim için arsenik trisülfit (As2S3) ve arsenik triselenit (As2Se3) kalkojen NCF'lerin çeşitli tasarımları, sayısal olarak gerçekleştirildi. Tezin ilk bölümünde, As2S3 NCF'lerin boru biçimli ve eliptik kaplama elemanları ile optimizasyonunda ayrıntılı bir sayısal araştırma yapılarak orta kızılötesi iletimi için düşük kayıplı elips yuvalanmış boru biçimli bir NCF tasarımı önerildi. Önerilen düşük kayıplı As2Se3 elipsin iç içe boru şeklindeki fiber tasarımın kaplama elemanlarından kaynaklanan iletim kaybı üzerindeki etkisi incelendi. Tüm fiber tasarımlarının sınırlandırılması ve toplam kayıp sayısal olarak çalışılarak önerilen düşük kayıplı fiber tasarımının tek modlu ışık iletme performansı araştırıldı. Önerilen tasarımın eğilme kaybı performansı hedeflenen spektrumda analiz edildi. Birincil tasarım parametrelerin dispersiyon performansı üzerindeki etkisini araştırmak için bir dispersiyon kontrol çalışması yapıldı. Önerilen tasarımın üretime uygunluğunu belirlemek için bir üretim tolerans çalışması yapıldı. İkinci bölümde, silika, kalkojen ve kalkojen kaplı silika kaplama elemanları içeren NCF'lerin düşük kayıplı yakın ve orta kızılötesi iletimi için sayısal olarak incelendi. As2S3 kaplamanın silika NCF'nin iletim kaybı üzerindeki etkisini anlamak için As2S3 kaplı silika NCF, basit silika ve basit As2S3 fiber ile karşılaştırıldı. As2S3 kaplı silika cam bazlı NCF'nin iletim performansını geliştirmek için dizme ve çekme tekniğiyle ve ardından As2S3 çözeltisiyle mikro kaplama yoluyla silika NCF'nin üretimi gerçekleştirildi. Sayısal araştırmalarla kapsamlı bir karşılaştırma için NCF'nin üretiminde değişiklikler yapıldı.
Özet (Çeviri)
The low-loss light transmission and broad bandwidth of hollow-core negative curvature fibers (NCFs) have a variety of applications in infrared (IR) light guidance, such as chemical detection, biomedical surgery, and laser delivery. Although silica is a material of choice for light guidance in the visible and near-IR spectra, transmission losses increase drastically in the mid-IR region; thus, other mid-IR transparent materials, such as chalcogenide glasses, are potentially preferred to guide the light. In this thesis, various cladding designs of arsenic trisulfide (As2S3) and arsenic triselenide (As2Se3) chalcogenide NCFs are numerically explored for low-loss transmission in the mid-IR region. A detailed numerical investigation in the optimization of As2S3 NCFs with tubular and elliptical cladding elements was performed, and a low-loss ellipse-nested tubular NCF design is proposed for mid-IR guidance. The effect on the transmission loss due to cladding elements of the proposed low-loss As2Se3 ellipse-nested tubular fiber design was investigated. Confinement and total loss of all fiber designs were numerically studied, and the single-mode light guidance performance of the proposed low-loss fiber design was explored. The bending loss performance of the fiber was analyzed in the targeted spectrum, and a dispersion control study was carried out to investigate the effect of the primary design parameters on the dispersion performance. A fabrication tolerance study was performed to investigate the effects of common fabrication issues on the proposed design's guidance properties. In the second part of the thesis, NCFs with silica, chalcogenide, and chalcogenide-coated silica cladding elements were numerically investigated for low-loss near and mid-IR transmission. As2S3-coated silica NCF was compared to simple silica and simple As2S3 fiber to understand the effect of the As2S3 coating on the transmission loss of silica NCF. Fabrication of silica NCF through the stack-and-draw technique followed by micro-coating with As2S3 solution was performed to improve the transmission performance of the As2S3-coated silica glass-based NCF. Further modifications in the fabrication of the NCFs were realized for a thorough comparison with the numerical investigations.
Benzer Tezler
- Topolojik yalıtkanların ve topolojik süperiletkenlerin manyetik özelliklerinin taramalı uç mikroskopları (TUM) teknikleri ile araştırılması
Investigation of magnetic properties of topological insulators and topological superconductors with integrated probe microscope (SPM) techniques
KÜBRA ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER
PROF. DR. AHMET ORAL
- Mesoporous materials for electrochemical energy conversion
Elektrokimyasal enerji dönüşümü için mezo gözenekli malzemeler
CÜNEYT KARAKAYA
Doktora
İngilizce
2021
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. SARP KAYA
- Ftalosiyanin-kuantum dot konjugatların eldesi ve elektrokimyasal uygulamaları
Phthalocyanine and heteroatom‐doped carbon quantum dots conjugate: synthesis and electrochemical investigation
BAŞAK GİZEM KARAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZÇEŞMECİ
- The interaction of CD-based chalcogenide quantum dots with raw photosynthetic pigments
İşlenmemiş fotosentetik pigmentler ile CD-içeren kalkojenit kuantum noktaların etkileşimi
SÜMEYYE AYKUT
- Monitoring the diffusion and degradation characteristics of crystals via Raman spectroscopy
Kristal yapıların difüzyon ve bozulma karakteristiklerinin Raman spekroskopisi yolu ile gözlenmesi
BARIŞ AKBALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN