Bessel hüzmelerinin teorik, hesaplamalı ve deneysel yöntemlerle incelenmesi
Analysis of Bessel beams through theoretical, numerical and experimental methods
Yazar: DÜRDANE AYNUR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ŞAHİN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Bessel fonksiyonlar = Bessel functions ; Gauss = Gauss

Özet:
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte lazerlerin de kullanımı yaygınlaşmıştır. Birçok çalışma alanına sahip olan lazerler özellikle bilimsel çalışmalarda ve endüstride oldukça kullanılmaktadır. Bunun yanında biyomedikal görüntüleme, doğrusal olmayan optik, mikro-işleme, hüzme şekillendirme gibi daha birçok alanda sıklıkla karşımıza çıkmaktadır.
Son yıllarda hüzme şekillendirme konusunda birçok çalışma yapılmaktadır. Şekillendirilen hüzmelerden en çok öne çıkan Gauss, Airy, Bessel ve Bessel-Vortex hüzmeleridir. Kırınımsız ilerlemeleri ve kendini tamir etme özellikleri ile Bessel hüzmeleri oldukça ilgi görmektedir.
Çığır açan gelişmelere tanıklık eden optik, Bessel ve Bessel-Vortex hüzmelerinin keşfedilmesi ile farklı bir boyut kazanmıştır. Bu hüzmeler uzun süre odaklı kalmaları ve karşılaştıkları engelden sonra da bozunmadan ilerleyebilmeleri sayesinde Gauss hüzmesinin önüne geçmiştir. Farklı optik malzemeler kullanılarak elde edilebilmektedirler. Fakat kolaylık ve verimlilik açısından Axicon kullanımı daha çok tercih edilmektedir.
Bu tez çalışmasında da, hüzme şekillendirme yöntemi kullanılarak Bessel ve Bessel-Vortex hüzmelerinin elde edilip karakterize edilmesi ve matematiksel hesaplamalarla karşılaştırılması, aynı zamanda Axicon mercek ile odaklama yöntemi kullanılmaktadır. Ölçümler hem eş fazlı kaynaklar hem de eş fazlı olmayan kaynaklar için yapılmıştır. Bunun için farklı dalga boylarında lazerler ve LED'ler ile çalışılmıştır. Literatüre bakıldığında yapılan çalışmaların çoğunlukla eş fazlı kaynaklar ile olduğu görülmektedir. Bu tez çalışması ile hem literatüre katkı sağlanıp hem de uygulama alanlarının genişletilmesi sağlanacaktır.

ANAHTAR KELİMELER: Hüzme şekillendirme, gauss hüzmesi, Axicon, Bessel hüzmesi, Bessel-Vortex hüzmesi

Abstract:
With the development of technology, the use of lasers has become widespread in many areas. Lasers with many fields of study are especially used in scientific studies and industry. In addition to biomedical imaging, in non-linear optics, in micro-processing, beam shaping is often seen in many other areas.
In recent years, many studies have been done on shaping the laser beam. Gauss, Airy, Bessel and Bessel-Vortex beams are the most prominent of these special beams. Among them, Bessel beams are very popular with their diffraction-free and self-repairing properties.
By witnessing breakthrough developments, the optics has gained a different dimension with the discovery of Bessel and Bessel-Vortex beams. These beams remain focused for longer distances and prevented the Gaussian beam from being able to move through the diffraction. They can be obtained using different optical methods. However, using Axicon is more preferred in terms of convenience in experiments and energy efficiency.
In this thesis, Bessel and Bessel-Vortex beams are experimentally obtained and characterized. Moreover, experimental results are then compared with mathematical calculations. The experiments are conducted with both the coherent sources and in-coherent sources. For this purpose, different sources with different wavelengths are studied with lasers and LEDs. When we look at the literature, it is seen that the studies are mostly with coherent sources. Therefore, this thesis will contribute to the literature and expand the application areas in which in-coherent sources are used.

KEYWORDS: Beam shaping, Gauss beam, Axicon, Bessel beam, Bessel-vortex beam