KUANTUM ÇAĞLAYAN LAZERLERİN MİKROFABRİKASYONU VE UZAKTAN SERA GAZI ALGILAMA 

Proje Yürütücüsü Prof. Dr. Lütfi ÖZYÜZER

Kuantum Çağlayan Lazerler (KÇL), kızılötesi orta ve uzun dalga bantlarında çalışabilen yarıiletken lazerlerdir. KÇL teknolojisi; endüstriyel tipte gaz algılama, güvenli mesafede patlayıcı algılama, kızılötesi görüntülemesi, tıbbi tanısal nefes analizörleri ve çeşitli diğer algılama ve spektroskopik uygulamalarda yaygın olarak kullanılma potansiyeline sahiptir. KÇL’in ilk ortaya çıkışından bu yana yapılan araştırmalar daha yüksek çalışma sıcaklıkları, sürekli dalga (SD) performansı, daha kısa dalga boyları (4 μm’nin altında) ve daha uzun dalga boyları (12 μm’nin üzerinde) üzerine odaklanmıştır. Bilimsel çalışmalara ek olarak, KÇL aygıtları ticarileştirmek ve geliştirmek için birçok endüstriyel kuruluş öncü olmuştur. Son zamanlarda geliştirilen aygıtlar oda sıcaklığında tek bir dalga boyunda çalışabilir ve ayarlanabilir özelliktedir. Kızılötesi orta dalgaboyu (MWIR, ~3 ile ~10 um)  bölgede çalışan KÇL teknolojisi, patlayıcıları ve diğer kimyasalları uzaktan ve hızlı bir şekilde tespit etme olanağı sunmaktadır. KÇL’ler uygulama alanlarında, MWIR, özellikle çoğu atmosferik bileşenin (CO₂, CO, NO, NO₂, SO₂, NH₃, CH₄ vb..) temel soğurma bantlarına sahip olduğu 3 ve 13 μm aralığında, ayarlanabilir olarak çalışabilmektedir. Laboratuvarda etkili olduğu kanıtlanmış ancak karmaşıklık, boyut, güvenilirlik ve maliyet nedeniyle uygulanabilmesi çalışmalar devam etmektedir. Bu teknikler için kompak, geniş ölçüde ayarlanabilir MWIR KÇL lazer kaynakları geliştirilmeye başlanmıştır. KÇL’ler merkez dalga boylarının +/- %5’ini ayarlama yeteneğine sahiptir, bu da sabit dalga boyu aygıtlarla karşılaştırıldığında çok iyi algılama ve yanlış alarm performansı sağlamak için tüm soğurma spektrumunu tarayabilecekleri anlamına gelir. Bu aygıtlar aynı zamanda son derece portatiftir, oda sıcaklığında çalışır ve darbeli ve sürekli dalga konfigürasyonlarında birkaç W optik güç üretebilir. KUANTAY araştırma programı kapsamında öncelikle; uzaktan algılama (Standoff) ile sanayide sera gazlarının, orman ve tarım alanlarında ise zararlı kimyasalların tespiti için kompak, yüksek verimli KÇL aygıtların geliştirilmesi hedeflenmiştir. Uzaktan algılama, birçok uygulamada koruma sağlama ve bunu kesintiye uğramadan gerçekleştirme fırsatı sunan bir teknolojidir. Sivil hedefler ve örnek olarak toplu taşıma sistemlerinin kullanılması durumunda amaç; bir tehdit veya kimyasal madde salınımını uzaktan tespit etmektir. Üretmeyi planladığımız son teknoloji, mobil KÇL aygıtlar İHA’lara (drone vb..) entegre edilerek, havadaki sera gazları, kalıcı ve mobil kimyasallar yüksek hassasiyette uzaktan algılama ile tespit edilebilecektir. TDLAS tekniği ile çalışan DK-KÇL uzaktan algılama sistemi drone üzerine modüle edilerek sanayi bölgesi saha uçuşları yapılacaktır. Ayrıca alt projelerde; üretilen kompak KÇL’ler biyoalgılama ve biyomedikal spektroskopi (kanser hücrelerinin, çeşitli virüslerin algılanması, görüntüleme ile kan şeker ölçümü vb..), görüntüleme (patlayıcı ve kimyasal ajanların tespiti),   gibi son derece güncel ve önemli uygulamalar için  kullanılarak yeni teknolojik aygıtlar (kompakt görüntüleyiciler, biyosıvı ve nefes analizi sensörleri  vb..) geliştirilecektir. Dolayısıyla proje sonucunda üretilecek ileri teknoloji ürünü KÇL aygıtlar ve DK-KÇL algılama sistemleri; ekonomik etki düzeylerinin yüksek olmasının yanı sıra birden çok sektörde gelişimi hızlandırma potansiyeline sahiptir. Projede hedeflenen çalışmalar ülkemizin teknolojik yetkinliğini geliştirmenin yanı sıra uluslararası platformda rekabet gücünü de artacaktır.