Bükümlü ışıkların fotovoltaikler üzerindeki elektriksel etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the electrical effect of twisted lights on photovoltaics
Yazar: TARIK KOÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FİKRET YALÇINKAYA
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Foton madde etkileşimi = Photon matter interaction ; Fotovoltaik = Photovoltaic ; Hologram = Hologram ; Sayısal mikro ayna cihazı = Digital micro mirror device

Özet:
Uzaysal Işık Modülatörleri (Spatial Light Modulator-SLM) optik öğretim ve bilimsel çalışmalar için çok yönlü araçlardır. Faz şekillendirme, holografi ve optik kontrol alanlarında kullanılabilirler. SLM'ler gerek endüstriyel alanlarda gerek lisans ve lisansüstü laboratuvarlarda yararlı bir araç olarak kullanılabilirler. Fakat yüksek maliyetlerinden dolayı bu alanlardaki kullanımları kısıtlıdır. Bu sebeple düşük maliyetle üretilebilecek SLM'lerin hem endüstriyel alanlarda hem de bilimsel laboratuvarlarda daha yaygın kullanılabileceği öngörülmüştür. Dolayısıyla bu çalışmanın ilk amacı, mevcut SLM'lere alternatif olarak Dijital Mikroayna Cihazı (Digital Micromirror Device-DMD) tabanlı projektörün modifikasyonu ile düşük maliyetli SLM oluşturulabileceğinin gösterilmesidir. Tasarlamış olduğumuz SLM, holografide ve bükümlü ışıkların elde edilmesinde kullanılabilir. Bükümlü ışık veya diğer adıyla açısal momentuma sahip elektromanyetik dalgalar kiriş ekseni boyunca dönen sarmal dalga cephelerine sahip bir ışın olarak ifade edilebilir. Bükümlü ışıklar optik haberleşmede, atom fiziğinde ve radyo iletişimi gibi birçok farklı bilimsel çalışma alanlarında kullanılmaktadır. Bu tür pratik uygulamalara ek olarak bükümlü ışıklar, etkileşime girdiği maddeye hem foton enerjisi hem de açısal momentum aktarabilir. Bundan dolayı bükümlü ışıkların madde ile etkileşimi sonucunda daha yüksek akımlar oluşabilir. Bu çalışmanın diğer bir amacı da modifiye edilmiş SLM ile elde edilen bükümlü ışık spotunun yarıiletken bir solar panel üzerindeki elektriksel etkisinin deneysel olarak incelenmesi olmuştur.  Böylece düşük maliyetli SLM üretilmiştir. Üretilen SLM'nin maliyeti, teknik özellik bakımından benzer ticari SLM'ye göre % 99,62 oranında düşürülmüştür. Ayrıca bükümlü ışıklar fotovoltaikler üzerine düşürülerek daha yüksek akımlar elde edilmiştir. Akım artımı %18.2 oranında gerçekleşmiştir.

Abstract:
Spatial Light Modulators (SLM) are versatile tools for optical teaching and scientific studies. They can be used in the fields of phase shaping, holography and optical control. SLMs can be used as a useful tool both in industrial fields and in undergraduate and graduate laboratories. However, their use in these areas is limited due to their high costs. For this reason, it is predicted that SLMs, which can be produced at low cost, can be used more widely both in industrial areas and scientific laboratories. Therefore, the first aim of this study is to show that low-cost SLM can be created by modifying the Digital Micromirror Device (DMD)-based projector as an alternative to existing SLMs. The SLM we have designed can be used in holography and to produce twisted lights. Twisted light or electromagnetic waves with angular momentum can be expressed as a beam with spiral wavefronts rotating along the beam axis. Twisted light (or electromagnetic waves with angular momentum) can be expressed as a beam with spiral wavefronts rotating along the beam axis. Twisted lights are used in many different scientific fields such as optical communications, atomic physics, and radio communications. In addition to such practical applications, twisted lights can transfer both photon energy and angular momentum to matter with which they interact. Therefore, higher currents can occur as a result of the interaction of twisted lights with matter. Another aim of this study was to experimentally investigate the electrical effect of a twisted light spot obtained with a modified SLM on a semiconductor solar panel. Thus, low cost SLM was produced. The cost of the produced SLM has been reduced by 99.62% compared to the similar commercial SLM in terms of technical features. In addition, higher currents are obtained by dropping twisted lights onto photovoltaics. The current increase was 18.2%.