Geri Dön

Ultra-low-level absorption measurement of ion assisted electron beam deposited optical thin films by photothermal common-path interferometry

İyon destekli elektron ışını biriktirme yöntemiyle oluşturulan ince filmlerin fototermal ortak-yol interferometrisi ile çok düşük seviyelerde ölçülmesi

  1. Tez No: 847013
  2. Yazar: YUSUF KASAP
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ALPAN BEK, DOÇ. DR. TAHİR ÇOLAKOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 135

Özet

Bu tez, iyon ışını püskürtme yöntemine kıyasla düşük emilime sahip ince filmlerin üretimi için alternatif bir biriktirme tekniği olarak iyon destekli elektron ışını biriktirmeyi araştıracaktır. İyon ışını püskürtme yöntemiyle yapılan üretimlerde boyutsal ve geometrik kısıtlamaların mevcut oluşu, bu sınırlamaları aşacak alternatif bir biriktirme yönteminin oluşturulması hedeflenmektedir. Temel amaç, yakın kızıl ötesi bölge için yüksek kaliteye sahip optik ince film kaplamaların üretiminde her iki biriktirme tekniğinin araştırılması ve karşılaştırılmasıdır. Bu araştırmanın temeli, biriktirilen ince filmlerin karakterizasyonu için fototermal ortak-yol interferometrisinin birincil ölçüm tekniği olarak kullanılmasıdır. Çalışma, özel olarak tasarlanmış bir fototermal ortak-yol interferometrisi kurulumunun titiz montajı ve kalibrasyonu ile başlamaktadır. Bu kurulum, 1064nm dalga boyundaki son derece hassas lineer emilimi ölçmek üzere kurulmuş olup, test sisteminin çalışma prensibi uzaysal olarak çözümlenmiş pompa-prop tekniğine dayanmaktadır. Bu sebeple, yüksek hassasiyetlerdeki ölçümler için test sisteminin her bileşeninin karakterize edilmesi önem taşımaktadır. Kalibrasyon prosedürleri, sistemin doğruluğunun kütlesel ve yüzey kalibrasyon örnekleri üzerinden doğrulanmasını içerir. Sistem konfigürasyonunun dikkatlice tasarlanmasının ardından, fototermal ortak yol interferometri test sisteminin kütlesel örneklerde 1 ppm'den az ve yüzey emilim ölçümlerinde 0.1 ppm'ye kadar ulaşabilmektedir. Sonraki bölüm, iyon destekli elektron ışını biriktirme ve iyon ışını püskürtme ile üretilen optik ince filmlerin uygulamaları içermektedir. Bu noktada, yüksek spektral performansları ve optik özellikleri nedeniyle yüksek ve düşük kırıcılık indislere sahip sırasıyla Ta2O5 ve SiO2 malzemeleri seçilmiştir. Her iki malzeme he iki biriktirme tekniği ile üretilmiştir. Optimize edilmiş biriktirme parametreleri ile, Ta2O5 ve SiO2 katmanlarının sıralanması ile oluşan antireflektif ve yüksek yansıtıcı çok katmanlı dielektrik kaplama tasarımları üretilmiştir. Biriktirilen ince filmlerin emilimleri, her iki biriktirme tekniği ile birkaç ppm'ye kadar düşebileceği belirlenmiştir. Ayrıca, ısıl işlemin her iki teknikte de emilimi büyük ölçüde azalttığı gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

This thesis delves into Ion Assisted Electron Beam Deposition as an alternative deposition technique for the fabrication of thin films with remarkably low extrinsic absorption properties with respect to Ion Beam Sputtering. Since there are dimensional and geometric constraints in productions with Ion Beam Sputtering, it is targeted to create an alternative deposition method to exceed these limitations. The primary aim is to investigate and make a comparison of both deposition techniques in producing high-quality optical thin film coatings for near-infrared region. The core of this investigation is the utilization of photothermal common-path interferometry as the primary measurement technique to characterize the deposited thin films. The study initiates with the meticulous assembly and calibration of a specialized photothermal common-path interferometry setup whose configuration is established to measure extremely low sensitive linear absorption in 1064nm wavelength. The working principle of the test system is based on a spatially resolved pump-probe technique. For this reason, it is essential to characterize every component of the test system for highly sensitive measurements. Calibration procedures encompass the validation of the system's accuracy through bulk and surface calibration samples. After carefully designing the configuration of the system, the sensitivity of our photothermal common-path interferometry test system can reach less than 1 ppm for bulk and 0.1 ppm for surface absorption measurements. The subsequent section involves the application of ion assisted electron beam deposition and ion beam sputtering grown optical thin films. At that point, Ta2O5 and SiO2 thin films were selected as high-index and low-index materials respectively due to their high spectral performances and optical characteristics. Both materials have been grown by each deposition technique. With the optimized deposition parameters, antireflective and high reflective multilayer dielectric coating designs consisting of Ta2O5 and SiO2 alternating layers have been produced. The absorptions of deposited thin films are determined to reach down to a few ppm with both deposition techniques. In addition, the annealing process has been shown to greatly reduce the absorption in both techniques.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    675588

    Femtosaniye lazer ile işlenen yapıların katıhal lazerlerde uygulamaları ve üst çevrim pompalı Tm3+:KY3F10 lazerleri

    Solid-state laser applications of femtosecond laser written structures and upconversion pumped Tm3+:KY3F10 lasers

    YAĞIZ MOROVA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDA AKSOY ESİNOĞLU

    PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU

  2. Tez No

    517716

    İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı

    Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor

    MERVE UMUTLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ORHAN GÜNEY

  3. Tez No

    39674

    Bor minerallerinin elektrostatik ve elektrokinetik özellikleri

    Electrostatic and electrokinetic properties of boron minerals

    EMRE YAŞAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. YALÇIN KAYTAZ

  4. Tez No

    350318

    Ultra-low noise fiber laser systems and their applications

    Ultra-düşük gürültülü fiber lazer sistemleri ve uygulamaları

    İBRAHİM LEVENT BUDUNOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    DOÇ. DR. FATİH ÖMER İLDAY

  5. Tez No

    829791

    Absorption coefficient determination of high-quality optics using laser calorimetry

    Lazer kalorimetri kullanarak yüksek kaliteli optiklerin soğrulma katsayısının belirlenmesi

    CAN GÖZÖNÜNDE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FEVZİ NECATİ ECEVİT

Geri Dön