Bant-içi diyot pompalı, Tm:YAG ve Tm:LuAG katı-hal lazer sistemlerinin geliştirilmesi ve performanslarının incelenmesi
Development and performance investigation of in-band diode pumped Tm:YAG and Tm:LuAG solid-state laser systems
- Tez No: 933200
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERSEN BEYATLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 173
Özet
Bu tez çalışmasında son yıllarda geliştirilen 1,6 μm bölgesindeki yüksek parlaklığa sahip telekom uygulamalarında sıklıkla kullanılan lazer diyotları ile Tm+3 katkılı lazerler uyarılmıştır. Bu lazer diyotlar kullanılarak 10 farklı Tm:YAG ve 10 farklı Tm:LuAG kristali ile kurulan katı-hal lazer sistemleri uyarılarak sürekli-dalga rejimindeki ve darbeli rejimlerdeki performansları incelenmiştir. Tm:YAG lazerlerinden (1 W giriş gücü ile) 189 mW çıkış gücüne ve %64 verime kadar sonuçlar elde edilmiştir. Q-anahtarlamalı rejimde en kısa 1,09 μs genişliğinde, en sık 22,54 kHz tekrarlama frekansında darbeler elde edilmiştir. Bu sistemlerde en yüksek darbe tepe gücü 2,03 W ve darbe enerjisi 2,35 μJ değerindedir. Tm:LuAG lazerlerinden (1 W giriş gücü ile) 147 mW çıkış gücüne ve %68 verime kadar sonuçlar elde edilmiştir. Qanahtarlamalı rejimde en kısa 1,99 μs genişliğinde, en sık 27,46 kHz tekrarlama frekansında darbeler elde edilmiştir. Bu sistemlerde en yüksek darbe tepe gücü 0,56 W ve darbe enerjisi 1,42 μJ değerindedir. Ayrıca dalga boyu değişim dinamikleri incelenmiş ve Tm:YAG lazerleri ile 204 nm'ye kadar (1871-2075 nm arası), Tm:LuAG lazerleri ile 159 nm'ye kadar (1924-2083 nm arası) değişim gözlemlenmiştir. Katı hal Tulyum lazerleri uygun dalga boyu ile uyarıldığında, 2 μ bölgesinde ışınım yapabilmektedir. 2 μ bölgesindeki lazerler göze zararsız bölgede ışıma yapabilen lazerlerdir. Bu lazerler suda yüksek absorpsiyon özelliği gösterirler ve nispeten bu özellik etkisi ve spektral özellikleriyle LiDAR sistemleri, mikro cerrahi, polimer, yarı iletken ve metallerin işlenmesi, savunma sanayisi, gaz algılama endüstrileri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılırlar. Rüzgar hızı ölçümü, su buharı, karbondioksit konsantrasyonu tespiti gibi uzun menzil tespitleri ile meteorolojik veriler sağlarlar. Yine dokunun ana bileşeninin su olduğu düşünüldüğünde, dokuda mikrometre seviyesinde penetrasyon derinliği gösterebildiklerinden yüksek hassasiyet gerektiren cerrahi ameliyatlarında dokunun oldukça hassas bir şekilde kesimi sağlanır. Bu tez çalışmasında gerçekleştirilen lazerlerin özellikle LiDAR ve spektroskopi gibi alanlarda büyük ilgi uyandıracağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, laser diodes developed in recent years and frequently used in telecom applications with high brightness in the 1,6 μm region and Tm3+ doped lasers were excited. Using these laser diodes, solid-state laser systems established with 10 different Tm:YAG and 10 different Tm:LuAG crystals were excited and their performances in continuous-wave and pulsed regimes were investigated. Results up to 189 mW output power and 63% efficiency were obtained from Tm:YAG lasers (with 1 W input power). In the Q-switched regime, the shortest pulses with a width of 1.09 μs and a repetition frequency of 22.54 kHz were obtained. The highest pulse peak power in these systems was 2.03 W and the pulse energy was 2.35 μJ. Results up to 147 mW output power and 68% efficiency were obtained from Tm:LuAG lasers (with 1 W input power). In the Q-switched regime, the shortest 1.99 μs wide, most frequent 27.46 kHz repetition frequency pulses were obtained. The highest pulse peak power in these systems was 0.56 W and the pulse energy was 1.42 μJ. In addition, wavelength change dynamics were examined and changes up to 204 nm (between 1871 nm and 2075 nm) were observed with Tm:YAG lasers and up to 159 nm (between 1924 nm and 2083 nm) with Tm:LuAG lasers. When solid-state thulium lasers are excited with the appropriate wavelength, they can emit radiation in the 2 μ region. Lasers in the 2 μ region are lasers that can emit radiation in the eye-safe region. These lasers exhibit high absorption properties in water and are widely used in many areas such as LIDAR systems, microsurgery, polymer, semiconductor and metal processing, defense industry, gas detection industries due to this feature effect and spectral properties. They provide meteorological data with long-range detections such as wind speed measurement, water vapor, carbon dioxide concentration detection. Again, considering that the main component of the tissue is water, they can show a penetration depth of micrometer level in the tissue, thus providing a very precise cutting of the tissue in surgical operations that require high precision. It is thought that the lasers developed in this thesis will attract great interest especially in areas such as LIDAR and spectroscopy.
Benzer Tezler
- Advanced power scaling techniques for multi-kW SM fiber MOPA: Glass-cladding technology and in-band pumping
Başlık çevirisi yok
BÜŞRA METE
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ NECATİ ECEVİT
DR. SALİH KAĞAN KALYONCU
- Receiver design for indoor wlan by using microstrip structures
Bina içi kablosuz yerel alan ağları için mikroşerit yapılar kullanımıyla alıcı tasarısı
DENİZ KORKMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YEŞİM YÜKSEL
- Optik haberleşme sistemlerinde zeki optimizasyon teknikleri ile tepe gücü / ortalama güç oranının düşürülmesi
Peak-to-average power ratio reduction using intelligent optimization techniques in optical communication systems
MAHMOUD Y K ALHALABI
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMİ TAŞPINAR
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Optik olarak yeniden yapılandırılabilir tekstil anten tasarımı
Design of optically reconfigurable textile antenna
GÜZİN TEKNECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SIDDIK CUMHUR BAŞARAN