Geri Dön

Ytterbium doped all-fiber integrated high power laser systems and their applications

İterbiyum katkılı fiberle tümleşik yüksek güçlü lazer sistemleri ve uygulamaları

PDF İndir

  1. Tez No: 336859
  2. Yazar: SANİYE SİNEM YILMAZ
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. FATİH ÖMER İLDAY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: ber laser, high power laser system, ablation, ytterbium doped ber laser, ultrafast ablation
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Yu ?ksek gu ? ?clu ? lazer teknolojisi, ?ozellikle ge ?ctig ?imiz son bir ka ?c yıl ic ?erisinde o ?nemli bir geli ?sme go ?stermi ?stir. Bilimsel olarak fiber lazerlere ilgi, bu sistemlerin barındırdıg ?ı dog ?rusal olmayan dinamiklerden kaynaklanmaktadır. Endu ?striyel alanda ise fiber lazerler, dayanıklıkları, esneklikleri, ucuz u ?retimleri ve sa ?gladıkları yu ?ksek ı ?sın kalitesi nedeniyle tercih edilen lazer sistemlerinden birisidir. Bunun sonucunda fiber lazerler, malzeme i ?sleme gibi bir ?cok uygulama alannda, sunduk- ları yu ?ksek gu ? ?c ve verimlilikleri sayesinde aranılan sistemlerden olmu ?stur. Yu ?ksek gu ? ?c uygulamalarnda fiber lazerlerin; fiberin geometrisinden kaynaklı yu ?ksek yu ?zey alanına bag ?lı hacim oranına sahip olması ile sistem i ?cerisinde olu ?san ısıyı hızlı bir ?sekilde dı ?sarıya atması, bu sistemlere avantaj kazandırmaktadır. Fiber lazerlerde tek-modlu operasyonlarında, kırınım limitine yakın ı ?sın elde edilir. Fiber lazerler; fiberin yapısından kaynaklı, ?cıkı ?s gu ? ?cleri bakımından teorik olarak herhangi bir termal sorun ya ?samadan kilowatt seviyelerine ula ?sabilmeleri tahmin edilmekte- dir. Endu ?striyel alanlardaki uygulamalarda ince-ayar gerektirmezlik bu ?yu ?k o ?nem ta ?sımaktadır ve tu ?mu ?yle fiberle tu ?mle ?sik lazer sistemleri bu ko ?sulu sag ?lamaktadır ama yayınlanan bir ?cok yu ?ksek gu ? ?cu ? fiber lazer makalelerinde, ı ?sıg ?ın fiber i ?cerisine go ?nderimi ve alımı i ?cin ?ce ?sitli fiberle tu ?mle ?sik olmayan optik malzemeler kul- lanılmı ?stır. Bu durum fiber lazerlerin sa ?gladı ?gı avantajalardan bir kısmını en- geller. Fiber lazerlerde yu ?ksek gu ? ?clu ? ?calı ?smalarda genel olarak ytterbium katkılı fiberler aktif ortam olarak kullanılır. Ytterbium kendi yapısından dolayı yu ?ksek kazanc ? ve verimlilik ile birlikte; du ? ?su ?k kuantumsal kusurlar ve dig ?er aktif ortam- lara go ?re du ? ?su ?k termal etkiler yaratır. Yb katkılı su ?rekli dalga fiber lazer sistem- leri bir ka ?c kilowatt ?cıkı ?s gu ? ?clerine ula ?smaktadr, ancak lazer sistemi atımlardan olu ?suyorsa bu ?cıkı ?s gu ?c ?leri bir ka ?c yu ?z watt civarında olmaktadır. Bu tezde genel olarak yu ?ksek gu ? ?clu ?, dı ?s etkilere dayanıklı, tamamen fiberle tu ?mle ?sik lazer sistemleri u ?zerinde durulmaktadır. Birinci olarak, 200 W fiberle tu ?mle ?sik su ?rekli dalga fiber lazer sistemini geli ?stirilmi ?stir. I ?kinci olarak ise 100 W, 100 MHz, bir ka ?c pikosaniye atım uzunlug ?una sahip fiber lazer sistemi geli ?stirilmi ?stir. Bu sistem MOPA yapısına bag ?lı olarak yapılmı ?stır. Salınga ?c kısmında u ?retilen bir ka ?c pikosaniye atım geni ?sli ?gine sahip atımlar, daha sonra u ? ?c a ?samadan olu ?san yu ?kselte ?c kısmına go ?nderilir. Atımlı sistemin yu ?kseltec ? kısmı ile su ?rekli dalga lazer sistemi tamamen fiberle tu ?mle ?sik bir yapıya sahiptirler. Bu u ?retilen sistemlerin ileride malzeme i ?sleme alanında geni ?s bir kullanm ?cer ?cevesine sahip olmasını beklemekteyiz. Anahtar s ozc ukler: ber lazer, y uksek g u cl u lazer sistemi, ytterbium katk l ber lazer, y uksek h zl ablasyon.

Özet (Çeviri)

For the past decades, high-power laser technology has been developing rapidly all over the world. The scientific interest in fiber lasers stems from the rich non- linear dynamics. Industrial interest is largely due to their practical advantages, such as high power levels, compact size, relatively low cost, excellent beam qual- ity, over established laser technologies. As a result, fiber laser are highly sought after in applications including material processing, especially in high-precision micromachining with ultrafast pulses, medical applications and defence appli- cations, especially for the high power and efficiency levels that fiber laser can offer. The advantage of fiber lasers for high powers is largely due to their ge- ometry, which is a very long cylinder, with an extremely high surface to volume ratio, rendering heat transfer away from the active medium much easier. Fiber lasers diffraction-limited beam quality if operating in the fundamental fiber mode. Average output powers that can be extracted from singlemode fiber lasers can reach up to a few kilowatts without serious thermal problems due to the fiber structure. For many realworld applications, misalignment free operation is im- portant and an all-fiber laser system offers this prospect, but to date, most of the published reports on high-power lasers utilise bulk optics components to couple light in and out of fibers, which detracts from some of the practical advantages of fiber lasers. Ytterbium doped fibers which are preferred as active media for high-power operation, as the technology behind it has led to the development of excellent components and the small quantum defect is extremely useful for high-power applications. Yb-doped continuous wave lasers practically can reach several kilowatt levels, yet the output power of Yb-doped picosecond and sub picosecond pulsed lasers with a small count of bulk optics in the cavity have been limited to several hundred watts. In this thesis, we mainly focus on developing two high-power, robust, fiber- integrated lasers systems. The first system is a laser designed for continuous-wave (cw) operation, reaching up to 200 W level. The second system is a picosecond- pulsed system, delivering 100-W, few-ps pulses at 100 MHz repetition rate. The latter is built based on master oscillator power amplifier (MOPA) structure. The multi-stage amplifier of the pulsed system and resonator design for the continuous wave laser system are both based on the all-fiber designs which allow for robust operation and have been optimised through numerical simulations. We expect these systems to find widespread use in material processing applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    318816

    Development of a pulsed fiber laser for ladar system

    Ladar sistemi için atımlı fiber lazer geliştirilmesi

    EBRU DÜLGERGİL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAKAN ALTAN

  2. Tez No

    467618

    Development and investigation of high power ytterbium doped fiber lasers operating at 1018 nm

    1018 nm dalga boyunda çalışan iterbiyum katkılı yüksek güçlü fiber lazer araştırılması ve geliştirilmesi

    OYEWOLE EFUNBAJO

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    Assist. Prof. Dr. BÜLEND ORTAÇ

  3. Tez No

    442371

    İterbiyum katkılı yüksek güçlü fiber lazer üretimi

    Production of high power ytterbium doped fiber laser

    TUĞBA ÖZTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Fizik ve Fizik MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. EBRU DEVRİM ŞAM PARMAK

  4. Tez No

    430919

    Nanosaniye atımlı 1064 nm fiber lazer ile polikristal silisyum ince filmlerin üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

    Production of polycrystalline silicon thin films by nanosecond pulsed 1064 nm fiber laser and investigating their properties

    HAYDAR SARPER SALMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    EnerjiHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU

  5. Tez No

    528008

    Nano saniye atımlı 1064 nm fiber lazer ile yüzey dokulandırmasının tek kristal silisyumun optik yansıma ve soğurmasına etkisi

    Effect of surface texturization by 1064 nm - nanosecond pulsed fiber laser on optical reflection and absorption of single crystal silicon

    VOLKAN TÜRKER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU

Geri Dön