Geri Dön

Fabrication and characterization of negative curvature hollow core polymer optical fibers for near-infrared light guidance

Yakın kızılötesi ışık yönlendirmesi için dışbükey hollow core polimer optik fiberlerin üretimi ve karakterizasyonu

  1. Tez No: 830234
  2. Yazar: MAHMUDUR RAHMAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ENGİN DURGUN, DR. MUSTAFA ORDU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 80

Özet

Polimer optik fiberler (POF), kısa mesafeli veri iletimi, endüstriyel otomasyon, kimyasal ve biyolojik algılama uygulamaları için büyük ilgi görmüştür. Polimerlerin düşük maliyeti, hafifliği, esnekliği, erişilebilirliği ve malzeme işleme kolaylığı özellikleri onları silika muadillerinden üstün kılar. Ayrıca, geleneksel POF'lar ile karşılaştırıldığında, hollow core polimer optik fiberler (HCPOF), yakın kızılötesi (Near Infrared, NIR) bölgesindeki malzeme absorpsiyon kaybını önemli ölçüde azaltan hava yoluyla ışık yönlendirmesi sergiler. Kaplama bölümünün uygun fiber malzeme ile yapılandırılması, NIR'da düşük iletim kaybı ile HCPOF'un ışık yönlendirme özelliklerini daha da değiştirebilir. POF'ların başarılı bir şekilde üretilmesi için çeşitli yöntemler halihazırda kullanılmıştır, ancak bu yaklaşımlarla karmaşık geometrili HCPOF'lar üretme olasılığı ve üretim yöntemlerinin optimizasyonu henüz çözümlenememiştir. Bu çalışmada, iki farklı polimerik malzeme ile karmaşık geometrili dışbükey HCPOF preformlarının fabrikasyon uygunluğunu bulmak için stack and draw tekniği ve fused deposition modelleme (3D baskı) yaklaşımları araştırıldı. Üretilen preformlardan doğrudan yüksek gerilimde çekilen iyi yapılandırılmış HCPOF'lar elde etmek için modifiye edilmiş termal çekme işlemi üzerinde ayrıntılı bir araştırma yapıldı. Ayrıca, ısıl çekme işlemi sırasında, fiberlerin çekirdek ve kılıf kısımlarında genleşme ve büzülme sıklıkla gözlenmiştir. Fiberlerdeki tasarlanan yapıyı korumak için kaplama tüplerinin fiber çekme işlemi sırasında şişirilmesi gerekmiştir. Bu, stack and draw tekniği ve 3D baskı ile yapılan preformların her ikisinde de fiberlerin içine gaz basıncı uygulanmasıyla sağlandı. Optik karakterizasyon, 600 – 1700 nm dalga boyu aralığında süper süreklilik ışık kaynağı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çekirdek ve kaplama yapıları arasındaki iletim spektrumlarının farkı, önerilen HCPOF'larınn ışık yönlendirme özelliklerini önemli ölçüde kanıtlamaktadır. HCPOF'ların iletim kayıpları, optik spektrum analiz cihazı kullanılarak ölçüldü ve stack and draw tekniği kullanılarak üretilen altı tüplü HCPOF için ortalama 49.26 dB/m ve 3D baskılı altı köşeli yıldız kaplama kullanılan HCPOF için 16 dB/m olarak bulundu. İlaveten, 3D baskılı karmaşık geometrili HCPOF'ların mekanik etkilerine karşı bükülme kaynaklı kayıp (bend-induced loss) üzerinde farklı bükülme açılarında araştırma yapılmıştır. HCPOF'ların mekanik etkilerine karşı düşük bükülme kaynaklı kayıp ile elde edilen daha düşük iletim kaybı, görünür ve kızılötesi ışık kılavuzluğu için geleneksel polimer optik fiberlere bir alternatif olarak HCPOF'ların kullanılma potansiyelini açıkça göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Polymer optical fibers (POFs) have attracted significant attention for their short-distance data transmission, industrial automation, and chemical and biological sensing applications. The low cost, lightweight, flexibility, accessibility, and ease of material processing features of the polymers make them superior to their silica counterparts. Moreover, compared to conventional POFs, hollow core polymer optical fibers (HCPOFs) exhibit light guidance through the air, significantly reducing material absorption loss in the near-infrared (NIR) region. Structuring the cladding part with the appropriate fiber material can further modify the light-guiding properties of HCPOF with low transmission loss in NIR. Several methods have already been employed for the successful fabrication of POFs, but the possibility of fabricating intricate geometry-based HCPOFs with these approaches and optimization of fabrication methods are yet to be resolved. This study explored the stack and draw technique and fused deposition modeling (3D printing) approaches to find the fabrication feasibility of long-length and intricate geometry-based negative curvature-based HCMPOFs with two different polymeric materials. A detailed investigation was carried out on the modified thermal drawing process to achieve well-structured HCMPOFs directly drawn at high tension from the fabricated preforms. Moreover, during the thermal drawing, expansion and contraction of the core and cladding part of the fibers were frequently observed. Inflation of the cladding tubes during the fiber drawing was required to preserve the designed structure in the fibers. This was achieved by applying gas pressurization inside the fibers in both preforms made by the stack and draw technique and 3D printing. Optical characterization is performed using Supercontinuum (SC) Laser in the 600 $-$ 1700 nm wavelength range. Differences in the transmission spectra between core and cladding structures significantly prove the light-guiding properties of the proposed HCMPOFs. The transmission losses of the HCMPOFs were measured using Optical Spectrum Analyzer (OSA), and were found to average 49.26 dB/m for stack and draw-based fabricated six-tube HCMPOF and 16 dB/m for 3D printed six-pointed star cladding-based HCMPOF. Further investigation is carried out on bend-induced loss against the mechanical effects of the 3D printed intricate geometry-based HCMPOF at different bending angles. The lower transmission loss with a low bend-induced loss against the mechanical effects of HCMPOFs explicitly shows the potential of using HCMPOFs as an alternative to conventional polymer optical fibers for visible and infrared light guidance.

Benzer Tezler

  1. Gümüş nanotanecik katkılı nanokompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu

    Fabrication and characterization of silver doped nanocomposites

    ÖZLEM KABAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SADRİYE OSKAY

  2. Nife/X/Irmn (X: cu, cr, pt)-tabanlı planar hall etkisi sensörlerinin üretilmesi ve karakterizasyonu

    Fabrication and characterization of nife/X/irmn (X: Cu, cr, pt)-based planar hall effect sensors

    HASAN PİŞKİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NUMAN AKDOĞAN

  3. Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)

    BURAK AŞIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN

  4. Design, fabrication and characterization of micromachined THz absorbers

    Mikro ̇ıslenmis THz emicilerin tasarımı, Üretimi ve karakterizasyonu

    AYDA MAMAGHANİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA

  5. Design and simulation of magnetically actuated tunable optofluidic lenses

    Manyetik olarak kontrol edilebilen uyarlanabilir optik-akışkan lens tasarımları ve benzetimleri

    AHMET SUNA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CAN ERTEN