Kuantum Çağlayan Lazerler İçin Darbeli ve Sürekli Işıma Sağlayan Sürücü Devre Tasarımı ve Üretimi

Proje Yürütücüsü Mehmet Sayıl DİNÇSOY

Orta Kızıl Ötesi (KÖ) ve Uzak KÖ (MWIR/LWIR) kuantum çağlayan lazer (KÇL) sistemlerinin geliştirilmesinden önce güçlü şiddete sahip MWIR/LWIR dalgalar lamba türü koheransı düşük ışık kaynaklarından elde edilmekteydi. KÇL teknolojisinin gelişimi ile elektromanyetik spektrumun orta kızılötesi ve uzak kızılötesi bölgelerinde uygulama çeşitliliği zenginleşmiştir. KÇL sistemleri tek yük taşıyıcısını esas alan sistemler olup aynı bantta (genellikle iletkenlik bandı) çoklu kuantum kuyu sistemlerinin elektronik seviyeleri arasında geçişlerle bir foton çığı (avalange) ortaya çıkarma esasına dayanır. Proje kapsamında hedeflenen MWIR dalga boyu aralığı (4.5-5.5 um) ve LWIR dalga boyu aralığında (8.5-9.5um) elde edilecek ışınlarının çok-özel olma özelliğinden dolayı görüntüleme ve algılama sensörleri olarak da kullanılmasında öncül bir öneme sahiptir. Ayrıca, KÇL ışınlarının darbeli olması bir çok uygulama açısından eşi benzeri olmayan potansiyel oluşturmaktadır. Bu dalga boyların kontrollü çıkışı ve/veya darbeli lazer çıkışı için geliştirilecek elektronik sürücü devrelerin tasarımı ve üretimi hem işsevlik hem de dışa bağımlılık kapsamında milli çıkarlarımız açısından büyük öneme sahiptir. 

KÇL lazerlerin sivil ve savunma alanları kapsamında günümüzde bir çok farklı uygulama alanları bulunmaktadır. Örneğin gazlar gibi nadir malzemelerin tespiti ve tayini uygulamalarında hassas dalga boyu aralığında ışıma yapan KÇL lazerlerin yanı sıra fotoakustik yöntemler veya arka plan gürültülerden etkilenmemeleri için darbeli ışın çıkışına sahip cihazların kullanıldığı görülmektedir. Aynı zamanda darbeli çıkışların özellikle zamansal açıdan öneme sahip uygulamalarda kullanımları ölçüm için elverişli olacaktır. Bununla beraber, güç gerektiren uygulamalarda darbeli çıkışlı lazerlerden elde edilecek tepe güçleri köreltme veya benzeri durumlarda elverişli olacaktır. Böylelikle KÇL cihazlarını sürecek devrelerin sürekli ve darbeli çalışmalarına izin verecek özellikte olmaları bir avantaj sağlayacaktır. 

Proje kapsamında KÇL’nin darbeli ve sürekli çalışmasını sağlayacak sürücü devreleri geliştirilecek ve üretilecektir. Geliştirilecek olan KÇL sürücü devresinin iki farklı versiyonu olacaktır. İlk versiyon KÇL’nin sürekli ışıma yapmasına, ikinci versiyon ise darbeli çalışmasına uygun olarak tasarlanıp üretilecektir. Savunma, medikal ve tıp alanında kullanılan KÇL’ler uygulamaya yönelik analiz kapasitesinin artması amacıyla değiştirebilir (tunable) dalgaboyu özelliği ile çalışmaktadır. Diğer projeler ile yapılacak işbirliği neticesinde geliştirilecek KÇL sürücü devreleri hem orta kızılötesi bölgede (4.5-5.5 um) uzaktan sera gazı algılama sisteminde hem de uzun kızılötesi bölgede (8.5-9.5 um) kandaki ürenin tayininde kullanılacaktır. Aynı zamanda, orta kızılötesi bölgede karşı tedbir amaçlı planlanan yüksek güçlü KÇL’leri sürecek sürücü devresi de geliştirilecektirilip kompakt hale getirilecektir. Geliştirilmesi ve üretilmesi planlanan KÇL sürücü devreleri ülkemizde üretilecek yerli ve milli teknolojik ürünlerden biri olacaktır. Halihazırda yurtdışındaki firmalarda üretilip satışı yapılan bu devreler kendi bünyemizde, kendi imkanlarımız ile üretmemiz neticesinde dışa bağımlılık ve döviz çıkışı azalacaktır. KÇL sürücü devre elemanların ülkemizde geliştirilmesi ve üretilmesiyle milli KÇL ışın kaynaklarımınızın ve bunlara bağlı ölçüm sistemlerin altyapısı oluşturulacaktır.