Yüksek Ömürlü Facet Korumalı Kuantum Çağlayan Lazerlerin Geliştirilmesi 

Proje Yürütücüsü Prof. Dr. Mehmet ERTUĞRUL

Günümüzde kızılötesi bölgede (<2.5 μm) ışıma yapan lazer diyotlar (LD) oldukça yüksek güçlerde (tek bir çipte 25 W’dan büyük) elde edilmelerinden dolayı sanayide olduğu kadar askeri amaçlar içinde etkin bir şekilde kullanılmaktadırlar. Bununla birlikte, emisyon dalga boyu ∼ 2.5 μm’nin üzerine çıktıkça, daha düşük bant aralığına karşılık gelen aktif bölge malzemeleri, Auger prosesleri neticesinde doğal olarak daha yüksek radyasyonsuz taşıyıcı kayıplarına sebep olur ve çok düşük optik çıkış güçlerine sahip LD’ler elde edilir. Orta-Kızılötesi bölge (yani, 3-8 μm) çevresel gazların uzaktan algılanabilmesi, toksik kimyasal ajanların spektroskopik olarak belirlenmesi, optik iletişimde kullanılabilmesi, yönlendirilmiş kızılötesi karşı önlemler (DIRCM) ve LIDAR gibi sivil ve savunma sektörünü içeren uygulamalarda önemli bir yer tutmaktadır. Dolayısıyla orta- ve uzak- kızılötesi dalga boyları kuantum çağlayan lazerlerler (KÇL’ler) birçok ticari uygulama için en umut verici ışık kaynaklarından biridir. Ayrıca KÇL’lerin kızılötesi bölgedeki tek gaz lazerleri olan CO₂ ve CO lazerleri ile kıyaslandığında en önemli farklılığı, gaz lazerlerin oldukça sınırlı dalgaboylarında ışıma yapmaları gösterilebilir. Bu orta- ve uzak kızılötesi dalgaboylarındaki uygulamaları göz önüne alındığında güvenilir sürekli modda yüksek optik çıkış gücüne sahip KÇL’lerin gerekliliği açıktır. Bu proje kapsamda Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Nanofotonik Araştırma ve Uygulama Merkezi tarafından büyütülecek olan InGaAs/InAlAs süper örgülü InP alttaş üzerine büyütülecek olan epitaksiyel yapıların yapısal karakterizasyonları gerçekleştirilecektir. Yapısal karakterizasyon için Geçirgen Elektron Mikroskopisi (TEM) ve İkincil İyon Kütle Spektroskopisi ile gerçekleştirilecektir. Sivas Cumhuriyet Üniversitesi grubu ile geri beslemeli ortak çalışmalar, büyütme şartlarındaki değişimler ile kusurlar azaltılmaya çalışılacaktır. Proje kapsamında gerçekleştirilecek olan çalışmada facet kaplamadır. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü (İYTE) tarafından ridge dalga kılavuzu şeklinde aygıt yapısı tamamlandıktan sonra facet’lar mevcut proje kapsamında eldivenli odacık (glove box) içerisinde kırılarak yüzeylerin oksit ve su buharı adsorpsiyonundan korunması sağlanacaktır. Facetlar atmosferik ortama çıkarılmadan proje kapsamında Teknoma şirketi ile beraber tasarlanacak olan sistem ile eldivenli odacıktan vakum ortamına transfer edilerek facetların hem ön yüzleri hem de arka yüzleri proje kapsamında belirlenmiş olan ZnSe malzemesi ile kaplanacaktır. ZnSe malzemesinin kalınlığı ve kaplama şartları değiştirilerek araştırmalar gerçekleştirilecektir. Genel olarak kaplama olmadan ve ZnSe kaplaması yapılan KÇL’ler kıyaslanarak en uygun kaplama parametreleri belirlenmeye çalışılacaktır. Kırma sisteminin eldivenli odacık içerisine yerleştirilmesi ile özgün bir facet kırma ve kaplama sistemi hazır hale getirilecektir. Bu noktada proje kapsamında bir eldivenli odacık entegreli vakum sistemi tasarımı gerçekleştirilecek olması da projenin önemli bir özgün değerini oluşturmaktadır. Ayrıca, proje kapsamında hazırlanmış İYTE grubu tarafından paketlenmiş KÇL’ler üzerinde ışık dağılımı ölçümleri gerçekleştirilerek dalga kılavuzu hakkında bilgiler açığa çıkarılmaya çalışılacaktır.