Saydam frekans seçicili optik geri beslemeli diyot lazerlerde ışın karakterizasyonu
Beam characterization in diode lasers with optical feedback withtransparent frequency selector
Yazar: ŞERİFE AÇELYA USTA KAZAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KÜÇÜKKARA
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Çok şiddetli, eş evreli ve tek renkten oluşan ışıkları elde edebilmek için kurulan geometrik optik düzeneklere lazer denilmektedir. Uyarılmış emisyon sayesinde ışık dalgaları birbirini güçlendirir ve yüksek enerjilerin oluşmasına sebep olur. Dağılmaz ve yön verilebilir özelliği ile normal ışık kaynaklarına göre çok daha yoğun ve yüksek enerjili olması en önemli özellikleri arasındadır.
Fiziksel özelliklerine göre katı-hal, sıvı (boya), gaz ve yarı iletken diyot lazerler olmak üzere gruplara ayrılan lazerlerden bu tezde yarı iletken diyot lazerlerin karakterizasyonu incelenmektedir. Diğer çeşitlerden farklı olarak elektrik enjeksiyon ile çalışan yarı iletken diyot lazerler çok güçlü ışık kaynakları olması sebebiyle yeni çalışmaları da beraberinde getirmiştir. Sıcaklığa bağlı olarak, aniden meydana gelen frekans değerleri değişimi istenmeyen bir durumdur. Bu durum Littrow düzeneği ile geri beslemeli bir sistem haline gelmiştir. Bu tür geri beslemeli sistemlere harici optik salınıcılı diyot lazerler (HOSDL) denir. HOSDL' lerin düşük enerji tüketimi, çok küçük olması, ucuz ve pratik olması gibi özelliklerinin yanı sıra en önemli özelliği dar bant genişliğinde ışıma yapabilmesidir. Bu tezde 405, 520 ve 658 nm' de tek frekanslı, optik geri beslemeli, taranabilen diyot lazer sisteminin ışın karakterizasyonu bant genişliği, dalga boyu, ışığın kararlılığı ve çıkış enerjisi yönünden incelenmektedir. Işığın kararlılığı ise sıcaklık, çevresel faktörler, elektriksel kararlılık ve frekans seçici eleman özelliklerine bağlı olarak ele alınmıştır. Frekans seçici eleman, saydam ve yansıtıcı eleman cinsinden değerlendirilmiştir. Bu çalışmada geometriyi belirleyen unsur frekans seçici elemanın özelliğidir. Lineer geometride saydam kırınım ızgarası, Littrow geometrisinde bir kısım saydam kırınım ızgarası ve bir kısım da yansıtkan eleman kullanılmaktadır. Bu tezde asıl amaç çeşitli parametrelere bağlı olarak ışın karakterizasyonunu incelemektir. 
Gelişen teknoloji ile birlikte günümüzde lazerler birçok alanda kullanılmaktadır. Bu alanlar; bilimsel araştırmalar, savunma sanayi, çeşitli mühendislik alanları, teşhis ve tedavi amaçlı tıp, holografi, iletişim, eğlence ve tekstil olarak sıralanabilir. Son yıllarda tekstil endüstrisindeki atık sular birçok çevresel soruna yol açmaktadır. Tekstil endüstrisindeki su ihtiyacının da yüksek olması nedeniyle atık suların çevreye olan zararlı etkisini azaltmaya yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Ayrıca bu tezde de dar bant boşluğuna sahip, ışık altında etkileşime girebilen 〖TiO〗_2 ve CuO fotokatalizörleri kullanılarak renkli-boyalı atık sularda katalizörlerin fotokatalitik etkisinin lazer sistemi ile test edilerek giderim verimlilikleri incelenmiştir.

Abstract:
The geometric optical mechanisms established to obtain very intense, coherent and monochromatic lights are called lasers. Through stimulated emission light waves reinforce each other and causes the formation of high energy. It is among its most important features that it is much more intense and high-energy than normal light sources with its non-dispersive and directional feature.
In this thesis, the characterization of semiconductor diode lasers, which is divided into groups as solid-state, liquid (dye), gas and semiconductor diode lasers, is examined according to their physical properties. Unlike other types, semiconductor diode lasers working with electrical injection have brought new studies as they are very powerful light sources. A sudden change in frequency values depending on the temperature is undesirable. This situation has become a feedback system with the Littrow mechanism. Such feedback systems are called external optical oscillating diode lasers (HOSDL). In addition to the features such as low energy consumption, very small, cheap and practical HOSDLs, the most important feature is that they can radiate in narrow bandwidth. In this thesis, beam characterization of a single frequency, optical feedback, scannable diode laser system at 405, 520 and 658 nm is investigated in terms of bandwidth, wavelength, light stability and output energy. The stability of the light is considered depending on the temperature, environmental factors, electrical stability and frequency selective element properties. The frequency selective element is evaluated in terms of transparent and reflective elements. In this study, the element that determines the geometry is the feature of the frequency selector element. In linear geometry, transparent diffraction grating is used, in Littrow geometry some transparent diffraction grating and some reflective element are used. In this thesis, main aim is to examine the beam characterization depending on various parameters. 
With the developing technology, lasers are used in many areas today. These areas are; scientific research, defense industry, various engineering fields, diagnostic and therapeutic medicine, holography, communication, entertainment and textile. In recent years, wastewater in the textile industry has caused many environmental problems. Due to the high need for water in the textile industry, studies are carried out to reduce the harmful effects of wastewater on the environment. In this thesis, the photocatalytic effect of catalysts in colored dyed wastewater was tested with a laser system and their removal efficiencies were also investigated by using TiO and CuO photocatalysts with narrow band gaps, which can interact under light.