Farklı geometrilerde kırınım optik elemanlarının geliştirilmesi
Development of diffraction optical elements with different geometries
Yazar: UTKU TOPCU
Danışman: PROF. DR. YASHAR AZIZIAN KALANDARAGH
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında, optik sistemlerde önemli bir bileşen olan kırınım ızgaralarının, geleneksel üretim tekniklerinden farklı olarak ikizkenar üçgen, dik üçgen, dikdörtgen ve çatal ve eşkenar üçgenlerin oluşturduğu 2D gibi farklı desenlerde tasarımları yapılmış ve bu tasarımlar, aerosol jet yazıcı teknolojisiyle gümüş nanoparçacık kullanılarak üretilmiştir. Literatürde yer alan geleneksel üretim yöntemlerinin ve aerosol jet yazıcı sistemlerinin avantajları ile dezavantajları karşılaştırılmıştır. Ayrıca, tasarlanan kırınım ızgaralarının optik özellikleri, He-Ne lazer ve kamera kullanılarak ışık şiddeti analiziyle değerlendirilmiştir. Üretilen kırınım ızgaralarının matris eşdeğerleri oluşturulmuş ve bu eşdeğerler kullanılarak, literatürde yer alan hızlı Fourier dönüşümü (FFT) algoritmalarıyla ışık şiddeti profili elde edilmiştir. FFT ile hesaplanan değerler ile optik deney düzeneği karşılaştırılmış ve sonuçların benzerliği gözlemlenmiştir. Yapısal analizler X-ışını kırınımı (XRD), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), profilometre ve optik mikroskop teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ayrıca, aerosol jet yazıcı teknolojisinin üretim süreçlerindeki performansı, parametreler ve kullanılan mürekkep özellikleri göz önünde bulundurularak optimize edilmiştir. Bu optimizasyon süreci, yazıcı parametrelerinin doğruluğu ve tasarımların homojenliği açısından önemli bir rol oynamaktadır. Elde edilen bulgular, aerosol jet yazıcı teknolojisinin farklı desenlerde kırınım ızgarası üretiminde optik sistemler için önemli bir potansiyel sunduğunu ve bu yöntemlerin gelecekteki optik uygulamalara katkı sağlayabileceğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
In this thesis, various patterns of diffraction gratings -essential components in optical systems- were designed, including isosceles triangles, right triangles, rectangles, forks ,and
2D formed by equilateral triangles utilizing innovative methods distinct from traditional manufacturing techniques. These designs incorporated silver nanoparticles and were produced using aerosol jet printing technology. The literature provides a comparison of the advantages and disadvantages of conventional fabrication methods with those of aerosol jet printing systems. Additionally, the optical properties of the designed diffraction gratings were assessed through light intensity analysis conducted with a He-Ne laser and a camera. Matrix equivalents of the fabricated diffraction gratings were developed, and irradiance profiles were generated using fast Fourier transform (FFT) algorithms referenced in the literature. The values obtained through FFT were compared with results from the optical test setup, revealing close similarity. Structural analysis was carried out using X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), profilometry, and optical microscopy techniques. This study optimized the performance of aerosol jet printing technology in production processes by carefully considering the parameters and properties of the inks used. Such optimization is critical for ensuring the accuracy of printer parameters and the uniformity of the designs. The findings indicate that aerosol jet printing technology holds significant promise for the production of diffraction gratings with various patterns, ultimately contributing to future advancements in optical applications.