Ultrashort and short pulsed fiber laser development for transparent material processing, imaging and spectroscopy applications

60'l y llarda lazerin icad ndan bu yana lazer teknolojisindeki geli smeler temel olarak iki y onde ilerlemi stir; daha k sa at m uretme ve daha y uksek g u clere ula sma. Bunu ba sarabilmek i cin bir cok farkl lazer tipi geli stirilmi s ve bu lazer tip- leri her seferinde, ayn i si ya da daha iyisini yapabilen, daha basit, daha k u c uk ve daha ucuz alternati erle yer de gi stirmi stir. Son 20 y lda da ber lazerler mevcut lazer teknolojisine onemli bir alternatif olarak ortaya c km s ve mevcut parame- treleri daha da ileri g ot urmeyi ba sar rken bunu daha az sistem karma s kl g , maliyeti ve karars zl g ile sunmu stur. Fiber lazerlerin temelini olu sturan optik berler ilk olarak yayg n olarak kullan lan kablolara alternatif olmas i cin telekom unikasyon alan nda, sinyalleri d u s uk kay pla uzun mesafelere ta s yabilmesi sebebiyle kullan lmaya ba slanm st r. Bu nedenle ber optik alan ndaki cal smalar n co gu berleri daha etkin telekom unikasyon kanallar yapmaya yo gunla sm st r. Fiberlerin y uksek kalitede lazer demeti sa glayabildi ginin fark edilmesi ve bu parametrenin lazerler i cin de onemli olmas sebebiyle berlerin lazer alan nda kullan lmas i cin ara st rmalar yap lmaya ba slanm s ve 80li y llarda ilk aktif berlerin d u s uk kay pl olarak uretilmesiyle sonu clar al nmaya ba slanm st r. C ift-k l berlerin uretilmesi, diyot lazerlerin aktif berleri pompalama ama cl kullan lmaya ba slanmas ve ver- imli nadir element katk l berlerin geli stirilmesiyle ber lazerler yaln zca labo- ratuvarda bir ara st rma konusu olmaktan c k p bir cok uygulama alan nda kul- lan lmaya ba slanm st r. Fiber lazerlerin k sa (nanosaniye) ve ultra k sa (pikosaniye ya da fem- tosaniye) at m uretmede kullan lmaya ba slanmas ara st rmac lar i cin zorlu bir g orev olmu stur. En b uy uk zorluk lazer demetinin i cinde ilerledi gi dalga k lavuzu ortam nda k u c uk bir hacme s k st r lm s olan s g n do grusal olmayan etkilere sebep olmas d r. Geni sletilmi s at m y ukseltgenmesi ve y uksek katk l berlerin vi vii kullan lmas gibi zekice tasar mlarla, yaln zca kat -hal lazerlerle elde edilmesi m umk un olan y uksek at m enerjilerine ve tepe g u clerine ula s lm st r. Do grusal olmayan etkiler g uc un art r labilmesi i cin sorun te skil etmesinin yan s ra bir taraftan da bir cok yeni uygulama alan i cin f rsat sunmaktad r. Ornek olarak, do grusal olmayan etkilerin ber i cinde kullan m ile s uper tayf uretilebilmektedir ve spektroskopi, g or unt uleme, metroloji gibi de gi sik alanlarda kullan m bulmak- tad r. G un um uzde 50den fazla sirket k sa at ml ber lazer satmaktad r ve bu lazer- ler optalmolojiden, malzeme i slemeye, medikal g or unt ulemeden hassas metroloji uygulamalar na bir cok alanda kullan lmaktad r. Ozellikle ber lazer temelli mikron hassasiyetinde malzeme i sleme bir cok ur un un uretimi i cin rutin olarak kullan lmaktad r. Fiber lazerlerin yeni uygulamalar da s urekli geli sim i cindedir. Sonu c olarak, bu doktora tez cal smas nda ber lazerlerin yeni uygulama alan- lar ara st r lm st r. Ultrak sa ve k sa at ml ber lazerler biyolojik malzeme i sleme, saydam malzeme i sleme, spektroskopi ve g or unt uleme ama cl olarak uygulamaya ozel sekilde tasarlanm s ve ger ceklenmi stir. Tezin ilk k sm nda ultrah zl at mlara sahip bir ber lazer mikroskopa entegre edilmi s ve bu sistem ile nanocerrahi ve doku y k mlama deneyleri ger cekle stirilmi stir. Akusto-optik de gi stirimcileri kontrol eden FPGA temelli elektronik devre tasar mlar ile at m dizileri iste ge ba gl olarak herhangi bir s n rlama olmaks zn uretilebilmi stir. Bu sistem kul- lan larak y k mlama deneyleri doku, h ucre ve h ucre-al seviyede denenmi stir. Tez cal smas n n ikinci k sm nda Bo gazi ci Universitesi ile ortak olarak geli stirilen nanosaniye at mlara sahip 600-1300 nm aral g nda dalgaboylar na sahip ber lzer sisemi geli stirilmi s ve fotoakustik g or unt uleme deneyleri i cin kullan ma haz r hale getirilmi stir. Bu sistem kullan larak, seramik bir ornekten fotoakustik sinyal uretilmesi denenmi s ve geli stirilen sistem biyolojik malzemelerden fotoakustik g or unt uleme elde etmeye haz r hale getirilmi stir. Tez cal smas n n u c unc u k sm nda ODT U ile ortak bir cal sma cer cevesinde THz-TDS sisteminde kullan lmak uzere ozg un bir femtosaniye at ml , Yb-katk l , at m tekrar s kl g kayd r labilen ber lazer geli stirilmi s ve THz ol c umleri i cin kullan ma haz r hale getirilmi stir. Geli stirilen lazer sisteminin THz o c umleri i cin gerekli OSCAT tekni gine uygun olup olmad g kayd rma i slemi s ras ndaki kararl l g karakterize edilerek test edilmi stir. Lazer sal ngac ndan elde edilen op- tik g u c, spektrum ve at m s uresi de gi simleri ol c ulm u st ur. Bu sistem kullan larak THz sinyal uretimi ger cekle stirilmi s ve spektroskopi ol c umleri i cin haz rlanm st r. Tez cal smas n n son k sm nda saydam malzeme i sleme ama cl , y uksek at m enerjili femtosaniye at ml ber lazer geli stirilmi stir. Geli stirilen lazerin c k s galvo-taray c ya iletilmi s ve bu taray c yla senkronize hareket eden bir konumlama sistemi ile geni s alanlar (10 cm x 10 cm) y uksek tarama h z nda (2 m/s) taramak m umk un hale gelmi stir. Bu sistem kullan larak cam ornekler uzerinde kesme, kaz ma ve cam i cinde karartma deneyleri yap lm st r. Anahtar s ozc ukler : Ultrak sa At ml Lazer, Ultrah zl Lazer, Fiber Lazer, Fiber Y ukselte c, Y uksek At m Enerjili Lazer, Ultrah zl Malzeme _ I sleme, Nanocerrahi, Doku Kesimleme, C ok-fotonlu Kesimleme, Fotoakustik G or unt uleme, S upertayf Uretme, Fototermal Etkiler, THz Spektroskopisi, Fotokarartma, Cam _ I sleme