Yarıiletken lazerlerde uzak alan ve yakın alan ışıma dağılımı
Far field and near field radiation distribution in semiconductor lasers
- Tez No: 973615
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN EFEOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yarıiletken lazer, Kuantum çağlayan lazer, Işın profilleyicileri, M2 ölçümü, Semiconductor laser, Quantum cascade laser, Beam profilers, M² measurement
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu tez çalışmasının temel amacı, üretim sürecinde yarıiletken lazerlerin özellikle Kuantum Çağlayan Lazerlerin (KÇL) ışın profillerinin detaylı şekilde incelenmesi, üretim sürecinden kaynaklanabilecek hataların bu profiller aracılığıyla analiz edilerek minimize edilmesi ve nihai olarak bu lazerlerin optik karakterizasyonu için dinamik özelliklere sahip optik sistem tasarlanmasıdır. Bu kapsamda, UV, IR ve görünür bölgede ışıma yapan çeşitli lazerlerin ışın profilleri incelenmiş ve ölçüm sisteminin kullanılabilirliği test edilmiştir. Yöntem: Bu çalışmada, ışın profili haritalaması; bir pin-hole ve fiber optik kablo aracılığıyla lazerden yayınların fotonların xy konumuna bağlı olarak fotodedektöre iletilmesi ile her bir adımdaki sinyalin Newport ESP 302 çok eksenli hareket kontrol cihazı ve Stanford Research Model SR850 Lock-In amplifikatör kullanılarak ölçülmesiyle gerçekleştirilmiştir. Ölçüm ve kontrol işlemleri proje kapsamında geliştirilen çok fonksiyonlu LabVIEW yazılımı ile otomatik olarak gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Deneyler sonucunda lazer ışın profilleri elde edilmiş ve bu profiller detaylı şekilde analiz edilmiştir. Yapılan analizlerde, lazerlerin ışın sapma açıları ile M² (ışın kalitesi) değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen bulgular, lazer ışınının kalitesinin büyük ölçüde lazerin kavite yapısına ve optik tasarımına bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, ışın sapmalarının özellikle kırınım etkilerinden önemli ölçüde etkilendiği gözlenmiştir. Sonuç: Bu çalışmada, yarıiletken lazerlerin ışın profili ölçümleri için yüksek çözünürlüklü, esnek ve modüler bir sistem geliştirilmiştir. Sistem, özellikle QCL (Quantum Cascade Laser) gibi ölçüm açısından zorlu lazerlerde dahi net ve güvenilir ışın profili elde edebilme yeteneğine sahiptir. Geliştirilen sistemin lazer sürücüleri, dedektör sürücüleri ve tarama yazılımı özgün olarak tasarlanmış olup, tarama işlemi tam otomasyonla gerçekleştirilmektedir. Bu bütüncül yaklaşım hem sistemin kullanım kolaylığını hem de veri toplama sürecinin güvenilirliğini artırarak, araştırma ve endüstriyel uygulamalarda yüksek doğrulukta lazer karakterizasyonu yapılmasını mümkün kılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Purpose: The primary goal of this thesis is to thoroughly investigate the beam profiles of Quantum Cascade Lasers (QCLs) developed within the scope of the project, to analyze and minimize fabrication-related defects through these profiles, and ultimately to design an optimal optical system for these lasers. Within this context, beam profiles of various lasers operating in the UV, IR, and visible spectral regions were examined, and the usability of the measurement system was tested. Method: In this study, beam profile mapping was conducted by directing the laser emission to the photodetector via a pin-hole and fiber optic cable. The signal at each step was measured using a Newport ESP 302 multi-axis motion controller and a Stanford Research SR850 Lock-In amplifier. Measurement and control operations were fully automated using multifunctional LabVIEW software. Findings: As a result of the experiments, laser beam profiles were obtained and analysed in detail. In these analyses, the beam divergence angles and M² (beam quality) values of the lasers were calculated. The findings revealed that the beam quality is largely determined by the cavity structure and optical design of the laser. Additionally, it was observed that beam deviations are significantly influenced by refraction effects. Result: In this work, a high-resolution, flexible, and modular system was developed for beam profile measurements of semiconductor lasers. The system is capable of producing clear and reliable beam profiles even for challenging lasers such as QCLs. The laser drivers, detector drivers, and scanning software were all uniquely designed, and the scanning process was fully automated. This holistic approach enhances both the ease of use and the reliability of data acquisition, enabling high-accuracy laser characterization for research and industrial applications.
Benzer Tezler
- High-power single-mode semiconductor laser via non-hermitian spatial mode filtering
Hermitsel olmayan uzamsal mod filtreleme ile yüksek güçlü tek modlu yarı iletken lazer
ECE KARABEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMİR
- Analysis of wave propagation characteristics and design methods in two dimensional photonic bandgap structures
İki boyutlu fotonik bant durduran yapılarda dalga analizi ve tasarım yöntemleri
ONUR ERKAN
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN ŞİMŞEK
- Novel concepts in high power semiconductor lasers
Yüksek güçlü yarıiletken lazerlerde yeni kavramlar
SEVAL ARSLAN
Doktora
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN
PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Synthesis & characterization of CdSe/ZnS quantum dots
CdSe/ZnS kuantum noktalarının sentezi ve karakterizasyonu
HAKAN AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ ÜNLÜ
- Modeling of semiconductor devices based on quantum wells: Quantum cascade laser as an example
Kuvantum kuyularına dayanan yarı iletken aygıtların modellenmesi: Kuantum ardıl lazer örneği
HAMED ABBASIAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Prof. OĞUZ GÜLSEREN