ANA PROGRAM ÖZETİ

Program Yöneticisi Prof. Dr. Lütfi ÖZYÜZER

KUANTAY araştırma programında Kuantum Çağlayan Lazerlerin (KÇL) yerli ve milli olarak üretilmesi ve farklı uygulamalar amaçlı prototip sera gazı algılama, kanda üre tayini ve yüksek optik çıkış güçlü aygıt üretimi planlanmaktadır.  1994’te bulunduğundan  bu yana orta kızılötesi kuantum çağlayan lazerlerin, kızılötesi karşı tedbir (DIRCM) ve kimyasal algılama gibi çeşitli uygulamalarda kullanımı artmaktadır. Bu konuda yapılan araştırmalar sayesinde oda sıcaklığında sürekli dalgada (SD) çalıştırılan KÇL’ler, %20’yi aşan verimliliklerle yüksek optik çıkış gücüne ulaştığından kızılötesi karşı tedbirler gibi yüksek çıkış gücü gerektiren uygulamalar için çekici hale gelmiştir. Bu nedenle KUANTAY araştırma programında Proje-1 de ASELSAN ARMER tarafından süperörgü tararımları ve benzeşimleri yapılacaktır. Proje-2 de bu tasarımlara göre katmanlar MOCVD ile Sivas Cumhuriyet Üniversitesinde büyütülecektir. Proje-5 de İYTE tarafından mikrofabrikasyonla aygıt haline getirilen KÇL’ler, Proje 10 da Karadeniz Teknik Üniversitesi’nde facet kaplama ve ayırma işlemine tabi tutulacaktır. Proje 7 de TEKNOMA tarafından facet yüzeylerine AR kaplama ve Yüksek yansıtıcılı kaplamalar yapılacaktır.  Bu KÇL’lerin facet yüzeylerine (QCL facet) çalışma verimini arttırmak için;  geniş bantta (veya dar bantta) fonksiyonellik gösteren, çokkatmanlı, yansıtmasız (AR) ve/veya tamyansıtma özellikli ince filmler büyütülecektir. Proje 4 de ise KÇL’lere Aselsan Hassas Optikte dış kovuk tasarımı yapılarak dalga boyu ayarlanabilir bir duruma getirilecektir. Ayrıca Proje-7 kızılötesi karşı tedbirlerde kullanılmak üzere > 1.5 W güce sahip kuantum çağlayan lazer üretimi de hedeflenmektedir. KUANTAY araştırma programı kapsamında üretilecek üç farklı KÇL’lerden ikisi dış kovuk (DK) KÇL (external cavity) olup bunlar 4.5-5.5 μm aralığında çalışan sera gazı algılama amaçlı ve 8.5-9.5 μm aralığında çalışan sağlık uygulaması amaçlıdır. Üçüncüsü ise daha yüksek güç gerektiren dar bantta (~ 4.6 μm) çalışacak KÇL olup, kızılötesi karşı tedbir amaçlıdır. Yapılacak hesaplamalar ve simulasyonlar ile AR kaplamanın bant genişliği, Proje-5 (İYTE1) için 4.5-5.5 μm aralığında uzaktan sera gazı algılama, Proje-6 (İYTE2) için ise 8.5 – 9.5  μm aralığında olan kanda üre tayini amaçlı, yüksek verimde çalışabilecek bir KÇL aygıtın tüm emisyon spektrumunu kapsayacak şekilde optimize edilecektir. AR kaplama yapıldıktan sonra, KÇL aygıtların farklı akımlarında karakteristikleri çıkarılarak, çıkış güçlerindeki iyileşmeler bulunacaktır. Yapılan kaplamalar sonrasında KÇL aygıtların facet yüzeylerinde empedans uyuşumu sağlayarak verimin en az  % 20 arttırılması hedeflenmektedir. Ayrıca DIRCM amaçlı lazerlerde yüksek güç elde etmek için AR kaplamaların yanında, ısıl yük modellemesi yapılacak, COMSOL Multiphysics yazılımı ile aktif bölgedeki ısıyı soğurarak aktif bölgenin soğuk kalmasını sağlayacak Au radyatör ve termoelektrik soğutucu elementli paket tasarımı yapılarak, üretim ve testleri gerçekleştirilecektir. Bu geliştirmeler ışığında optimize tasarım bulunarak optik çıkış gücü maksimize edilecektir. IRCM uygulaması için oda sıcaklığında >1.5 W sürekli dalga çıkış gücüne sahip, kompak, 4.6 μm’de ışıma yapan, ışın kalitesi M2 < 1.2 ve yüksek duvar piriz verimine (Wall Plug Efficiency) sahip KÇL’ler elde edilecektir.  Proje 3 de Atatürk Üniversitesi’nde ışıma karakteristikleri çıkarılacaktır. Toplumsal etki projesinde ise KÇL teknolojisinin ülkemize ve insanlığa yapacağı kazançlar değerlendirilecektir.

Program Başlangıç Tarihi: 15/05/2023

Program Bitiş Tarihi: 15/05/2027