Orta veUzun Kızılötesi Dalgaboylu Kuantum Çağlayan Lazerlerin Sağlık, Çevre ve Askeri Uygulamalar İçin Tasarımı ve KÇL Yapılarının Kullanılabilirliğinin Analizi

Proje Yürütücüsü Süleyman Umut EKER

Kızılötesi radyasyon, 0.7-1.4 µm aralığındaki yakın kızılötesi (NIR), 1.4-2.5 µm aralığındaki kısa dalga boyu kızılötesi (SWIR), 3-8 µm aralığındaki orta dalga boyu kızılötesi (MWIR), 8-12 µm aralığındaki uzun dalga boyu kızılötesi (LWIR) ve 12-25 µm aralığındaki çok uzun dalgaboyu kızılötesi (VLWIR) bantlarından oluşmaktadır. Bunların yanı sıra son yıllarda önem kazanan 30 µm ve daha uzun dalga boylarındaki radyasyonun oluşturduğu terahertz (THz) bandı, kızılötesi bölge ile mikrodalga bölgesi arasını doldurmaktadır. NIR bölgesi ve SWIR bölgesinde ışınım yapan kompakt yapıdaki yarıiletken lazerler ile mikrodalga ve daha uzun dalga boylarında ışınım yapan kaynaklar uzun süredir bulunmasına rağmen, MWIR, LWIR, VLWIR ve THz bölgeleri için kompakt ve göreceli olarak yüksek güç yoğunluğuna sahip yarıiletken lazerler, ancak doksanlı yılların sonunda Kuantum Çağlayan Lazer (KÇL) (Quantum Cascade Laser- QCL) teknolojisinin ortaya çıkışıyla üretilebilmiştir. III-V grubu birleşik yarıiletken teknolojisi kullanılarak oluşturulan karmaşık kuantum kuyulu yapılar sayesinde, küçük boyutlu, yüksek performanslı ve düşük soğutma gereksinimli MWIR ve LWIR lazer uygulamalarında son
yıllarda KÇL teknolojisi öne çıkmıştır. Kızılötesinin 3-5 µm (MWIR) ve 8-12µm (LWIR) bölgelerinde ışıyan lazerler, atmosferin bu bölgelerde geçirgen oluşundan faydalanarak, kızılötesi karşı tedbirlerde, hedef aydınlatmada, kimyasal sensörlerin yapımında ve spektroskopik uygulamalarda askeri ve tıbbi birçok uygulamanın hayata geçirilmesini sağlamaktadır.

Proje kapsamında ASELSAN A.Ş.’de tasarımı ve modellemesi yapılacak Kuantum Çağlayan Lazer yapıları Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Nanofotonik Uygulama ve Araştırma Merkezinde (CÜNAM) büyütülecektir. Büyütülen yapıların yapısal ve elektriksel karakterizasyonları CÜNAM ve Erzurum Karadeniz Teknik Üniversitesi’nde gerçekleştirilecektir. Büyütülen katmanlardan uygun özellikte olanları kullanılarak İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü tarafından KÇL aygıtlar üretilecek ve karakterize edilecektir. Bütün bu süreç sonunda elde edilen veriler modelleme yazılımına girdi olarak tanımlanarak KÇL yapısının en iyileştirilmesi konusunda çalışmalar yürütülecektir.

KÇL yapı tasarım çalışmalarına ek olarak Proje kapsamında geliştirilecek kan mikro numunelerinde ve hemodiyalizde etiketsiz üre tayini sistemi, uzaktan sera gazı algılama sistemi ve kızılötesi karşı tedbir amaçlı üretilen KÇL aygıtların ASELSAN A.Ş. tarafından kullanım olasılıklarının değerlendirileceği bir çalışma yapılarak rapor sunulacaktır.