8
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Bir termofotovoltaik (TPV) hücre olarak Al – alümina – Cudiyotunun tasarlanması ve karakteristiklerinin ortaya konulması
Enerjiye duyulan ihtiyaç her gün biraz daha artmaktadır. Artan insan nüfusunun bu ihtiyacını karşılamak için çevreci yöntemler araştırılmaktadır. Bu yöntemlerden birisi de ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren termofotovoltaik hücrelerdir. Bu hücrelerin genel olarak enerji bant boşlukları kızılötesi bölgededir. Çoğunlukla Silikon, InAs, InGaAs, GaSb ve GaInAsSb kullanılarak üretilirler. Bu yapılardan farklı olarak Metal – Metal Oksit – Metal katmanlarından oluşan Al – Alümina – Cu diyotun TPV olarak kullanılabilirliği gösterildi. Kızılötesi bölgede yayılan radyasyonun Al – Alümina – Cu diyotu tarafından soğurulması ile tünelleme ve Seebeck mekanizmaları sayesinde Al – Cu kontakları arasında bir gerilim oluştuğu gözlemlendi. 296,8 – 415 K arasında sıcaklık arttıkça daha da enerjisi yüksek olan fotonların bu diyot tarafından soğurulduğu ve bu diyotun gücünün de buna bağlı olarak arttığı ortaya konuldu. Yapılan ölçümler sonucunda 18.75 cm2 yüzey alanı bulunan bu diyot çipinin gücü oda sıcaklığında 7.831 mW ve 415 K sıcaklıkta 11.56 mW olarak belirlendi. Geleneksel termofotovoltaiklerden çok daha ucuz ve üretimi çok daha kolay olan bu tip diyotlar sayesinde ortama yayılan kızılötesi bölgedeki radyasyonun yakalanıp elektrik enerjisine çevrilmesi ile enerjinin daha verimli halde kullanılması sağlanacaktır.
Bir termofotovoltaik (TPV) hücre olarak Al – alümina – Cudiyotunun tasarlanması ve karakteristiklerinin ortaya konulması
Enerjiye duyulan ihtiyaç her gün biraz daha artmaktadır. Artan insan nüfusunun bu ihtiyacını karşılamak için çevreci yöntemler araştırılmaktadır. Bu yöntemlerden birisi de ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren termofotovoltaik hücrelerdir. Bu hücrelerin genel olarak enerji bant boşlukları kızılötesi bölgededir. Çoğunlukla Silikon, InAs, InGaAs, GaSb ve GaInAsSb kullanılarak üretilirler. Bu yapılardan farklı olarak Metal – Metal Oksit – Metal katmanlarından oluşan Al – Alümina – Cu diyotun TPV olarak kullanılabilirliği gösterildi. Kızılötesi bölgede yayılan radyasyonun Al – Alümina – Cu diyotu tarafından soğurulması ile tünelleme ve Seebeck mekanizmaları sayesinde Al – Cu kontakları arasında bir gerilim oluştuğu gözlemlendi. 296,8 – 415 K arasında sıcaklık arttıkça daha da enerjisi yüksek olan fotonların bu diyot tarafından soğurulduğu ve bu diyotun gücünün de buna bağlı olarak arttığı ortaya konuldu. Yapılan ölçümler sonucunda 18.75 cm2 yüzey alanı bulunan bu diyot çipinin gücü oda sıcaklığında 7.831 mW ve 415 K sıcaklıkta 11.56 mW olarak belirlendi. Geleneksel termofotovoltaiklerden çok daha ucuz ve üretimi çok daha kolay olan bu tip diyotlar sayesinde ortama yayılan kızılötesi bölgedeki radyasyonun yakalanıp elektrik enerjisine çevrilmesi ile enerjinin daha verimli halde kullanılması sağlanacaktır.
Otonom araçlar için statik ve dinamik logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi
Mühendisler, otonom araçların geliştirilmesi ve yeni özelliklerin kazandırılması için durmadan çalışmaktadırlar. Otonom araçların geliştirilmesi ve yaygınlaştırılabilmesi için çok farklı dallarda çalışmalar yapılmakta ve bu çalışma alanlarında bir tanesi de araç üzerinde bulunan otomotiv aydınlatma ürünleridir. Otonom araçların hayatımıza girmesinden ötürü, araçların çevresindeki sürüş hareketliliğini algılama şekli ve uyarma şekli yeniden tanımlanması gereğini beraberinde getirmiştir. Bu bağlamda otonom araçlarda kullanılacak yeni nesil aydınlatma sistemleri, aracın içerisinde ve dışındaki çevre ile iletişime geçmesini sağlayacak ve otonom araçların kabulüne katkıda bulunacaktır. Gelişen otomotiv aydınlatma sistemleri sayesinde araç içerisinin kişiselleştirilmesinin mümkün olacağı gibi, güvenliği arttıracak, etkileşimli iletişime izin verecek ve daha konforlu bir sürüş hizmetlerine olanak sağlayacaktır. Bu yeni nesil aydınlatma sistemleri hem araç içerisindeki yolcuların hem de araç çevresindeki yaya ve canlıların güvenliğini arttırması ön plandadır. Bu tez çalışmasıyla, araç içerisinde ve dışında özelleştirilebilir, kişiselleştirilebilir, daha algılanabilir ve güvenlik sağlayacağı düşünülen yüksek kontrasta, çözünürlüğe ve kompleks optik lens tasarımlarına sahip logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu sayede araçların 360° etrafında statik, dinamik ve animasyonlu grafiklerin oluşturulmasıyla otonom araçlarda yol ve sürüş güvenliğinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada farklı lens sayılarına sahip logo projeksiyon lambalarının optik lens tasarımları ve simülasyonları yapılmıştır. Kontrast ve çözünürlüğe etki eden parametreler belirlenmiş ve aralarındaki ilişki sayısal olarak kıyaslanmıştır. Maliyeti azaltmak, görünebilirliğini arttırmak ve kompakt yapısıyla birçok alanda kullanılabilmesi kolaylaştırmak için farklı elektronik devre tasarım çalışmaları da yapılmıştır. Daha sonrada sanal ortamda yapılan bu çalışmaların nedenli doğruluğa sahip olduklarını göstermek için referans seçilen beş lensli kompleks optik yapıya sahip statik logo projeksiyon lambasının prototip üretimi gerçekleştirilmiştir ve tüm sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Otonom araçlar için statik ve dinamik logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi
Mühendisler, otonom araçların geliştirilmesi ve yeni özelliklerin kazandırılması için durmadan çalışmaktadırlar. Otonom araçların geliştirilmesi ve yaygınlaştırılabilmesi için çok farklı dallarda çalışmalar yapılmakta ve bu çalışma alanlarında bir tanesi de araç üzerinde bulunan otomotiv aydınlatma ürünleridir. Otonom araçların hayatımıza girmesinden ötürü, araçların çevresindeki sürüş hareketliliğini algılama şekli ve uyarma şekli yeniden tanımlanması gereğini beraberinde getirmiştir. Bu bağlamda otonom araçlarda kullanılacak yeni nesil aydınlatma sistemleri, aracın içerisinde ve dışındaki çevre ile iletişime geçmesini sağlayacak ve otonom araçların kabulüne katkıda bulunacaktır. Gelişen otomotiv aydınlatma sistemleri sayesinde araç içerisinin kişiselleştirilmesinin mümkün olacağı gibi, güvenliği arttıracak, etkileşimli iletişime izin verecek ve daha konforlu bir sürüş hizmetlerine olanak sağlayacaktır. Bu yeni nesil aydınlatma sistemleri hem araç içerisindeki yolcuların hem de araç çevresindeki yaya ve canlıların güvenliğini arttırması ön plandadır. Bu tez çalışmasıyla, araç içerisinde ve dışında özelleştirilebilir, kişiselleştirilebilir, daha algılanabilir ve güvenlik sağlayacağı düşünülen yüksek kontrasta, çözünürlüğe ve kompleks optik lens tasarımlarına sahip logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu sayede araçların 360° etrafında statik, dinamik ve animasyonlu grafiklerin oluşturulmasıyla otonom araçlarda yol ve sürüş güvenliğinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada farklı lens sayılarına sahip logo projeksiyon lambalarının optik lens tasarımları ve simülasyonları yapılmıştır. Kontrast ve çözünürlüğe etki eden parametreler belirlenmiş ve aralarındaki ilişki sayısal olarak kıyaslanmıştır. Maliyeti azaltmak, görünebilirliğini arttırmak ve kompakt yapısıyla birçok alanda kullanılabilmesi kolaylaştırmak için farklı elektronik devre tasarım çalışmaları da yapılmıştır. Daha sonrada sanal ortamda yapılan bu çalışmaların nedenli doğruluğa sahip olduklarını göstermek için referans seçilen beş lensli kompleks optik yapıya sahip statik logo projeksiyon lambasının prototip üretimi gerçekleştirilmiştir ve tüm sonuçlar karşılaştırılmıştır.
(In)GaN çok kuantum kuyulu ışık saçan diyotlarda atomik tabaka biriktirme ile pasivasyonun kaçak akıma etkileri
Galyum Nitrür (GaN) / İndium Galyum Nitrür (InGaN) tabanlı ışık saçan diyotların (light emitting diode - LED) üretiminde sık görülen sorunlardan biri kaçak akımdır. Kaçak akım dış kuantum verimi düşürür. Kaçak akım epitaksiyel büyütme sırasında oluşan kusurlar nedeniyle olabileceği gibi mikro-fabrikasyon sırasında mesa yapısı aşındırıldıktan sonra ortaya çıkan yüzey durumları nedeniyle de oluşabilir. Mesa duvarlarında kuru veya yaş aşındırma sonrası ortaya çıkan sallanan bağlar (dangling bonds) çeşitli ince film kaplamalarla pasifize edilebilir. Bu tez çalışmasında atomik tabaka biriktirme (ALD) ile kaplanan alüminyum oksit (Al2O3) filmlerin yan duvarlarda oluşan yüzey durumlarını pasivasyon etkisi araştırılmıştır. Çalışmada mesa aşındırmasının kaçak akıma etkisini göstermek için 3-4 ve 6'lı yapıda yan duvara sahip LED'ler üretilmiştir. Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) ile yan duvar pasivasyonu yapılan LED'ler ALD ile büyütülen filmlerle pasivasyonu yapılan LED'lerle karşılaştırılmıştır. ALD ile yapılan pasivasyonların PECVD ile yapılan pasivasyonlara göre daha düşük kaçak akıma neden olduğu gözlenmiştir. Ayrıca ışık çıkarma gücü ve ışık yoğunluğu da ALD ile pasivasyonu yapılan LED'lerde daha iyi olduğu ve ALD'nin yan duvarda oluşan yüzey kusurlarını daha iyi pasive ederek LED'ler hem optik hem de elekriksel iyileştirmeler yaparak kullanım ömürlerini arttırdığı gözlenmiştir. Son olarak kaçak akımın azalmasına neden olan mekanizmalar tartışılmıştır.
Otomotiv arka aydınlatma ürünlerindeki pozisyon fonksiyonunda ışık homojenliğinin dijital kamera ile incelenmesi
Otomotiv tarihinin başlarında gece sürüşünde görüşü sağlayan otomotiv aydınlatma ürünleri, sonrasında artan güvenlik ihtiyaçlarıyla beraber görülmeyi ve sinyalizasyonu sağlamaya başladı. Günümüzde bu ürünler aynı zamanda gelişen teknoloji ile oluşan imkanlar sayesinde aracın ve markanın kimliğini oluşturan ve göz alıcılığıyla rekabet gücünü arttıran ürünler haline gelmeye başladı. Bu nedenle üreticilerin, özellikle otomotiv arka aydınlatma ürünlerinin kalitesinden beklentisi giderek artmakta. Bu kaliteyi her üründe belirli bir standartta tutabilmek için ise her üretici kendi standartlarını yayınlamaktadır. Otomotiv üreticilerinin özellikle arka dış aydınlatma ürününden en büyük beklentileri yasal düzenlemeleri karşılamanın yanı sıra, önceden belirlediği ve matematiksel değerlendirmelerle standartlaştırdıkları homojenlik beklentisinin karşılanmasıdır. Bu beklenti hem tasarım sırasında sanal olarak hem de son ürünlerde parlaklık kamerası ile test edilebilmektedir. Bu tez, son ürünlerin testinde kullanılan parlaklık ölçer gibi oldukça pahalı bir cihazın kullanımına alternatif sunmayı amaçlamaktadır. Bu çalışma ile gerçek parçaların ışık homojenliğini görüntü işleme yöntemi ile değerlendirmenin kolay, hızlı ve düşük maliyetli bir yolu açıklanmıştır. Bu tez, özellikle parlaklık ölçüm kamerası ile dijital kamerayı karşılaştırır ve bu tür bir değerlendirme için dijital kameranın güvenilirliğini araştırır.
Tümleşik optikte parite zaman simetrisi uygulamaları
Optik dalga kılavuzlarında farklı dereceden enine kipler ayırmak veya birleştirmek tümleşik optiğin araştırma alanlarından biridir. Enine kiplerin ayrılması için farklı geometrik yapıya sahip çeşitli pasif dalga kılavuzu birleştirici tasarımları yapılmaktadır. Son zamanlarda, PZ simetrisi kavramının optikte uygulanması, farklı tümleşik optik aygıtların tasarımına olanak sağlamaktadır. Bu kavram ilk önce kuvantum fiziğinde incelenmiştir. Bu çalışmalarda V (x) = V*(- x) koşulunu sağlayan potansiyellerin, Hermisyen sistemlerde olduğu gibi gerçek özdeğerler alabileceği gösterilmiştir. Daha sonra Schrödinger denklemi ile EM dalga denklemi arasındaki benzerlikten yararlanılarak, kompleks kırılma indisi dağılımında 𝑛(𝐫)=𝑛𝑅(𝐫)+𝑖𝑛𝐼(𝐫) , 𝑛(𝐫)=𝑛∗(−𝐫) şartının sağlanması halinde PZ simetrisinin elde edilebileceği gösterilmiştir. Öte yandan, süperörgü ve kuvantum kuyuları kullanarak kızılötesi ve terahertz bölgesini de kapsayan ışık kaynağı olarak geliştirilmekte olan kuvantum çağlayan lazerler son yıllarda önemli gelişmelere sahne olmuştur. Bu çalışmada kuvantum çağlayan lazerlerde PZ simetri uygulaması incelenmiştir. Kazanç ve kayıp parametrelerinin modülasyonu ile enine kiplerin eşleşme katsayılarını değiştirerek PZ simetrik kuantum çağlayan lazerlerde yönlü çiftleyicilerde enine kiplerin ayrıştırılması sağlanmıştır. nmıştır. Geliştirilen tasarım, sonlu fark öz kip çözücü ve sonlu fark ışın yayılımı yöntemi ile simüle edilmiştir. Önce kuantum çağlayan lazerlerde öz kip çözücü yöntemi kullanılarak enine kiplerin özellikleri elde edilmiş sonrasında enine kiplerin ayrıştırılması için uygun kazanç ve kayıp değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra belirlenen kazanç ve kayıp ortamına sahip çiftleyici sonlu farklar ışın ilerleme yöntemi ile simüle edilerek uygun kazanç ve kayıp değerleri altında TE0 ve TE1 kiplerinin ayrılabileceği gösterilmiştir.
Su altında görünür ışık haberleşmesi
Günümüzde su altında haberleşme için yüksek maliyetli ve çevresel donanımlara bağlı çözümler kullanılmaktadır. Öte yandan, görünür ışık ile iletişim (VLC) yeni nesil iletişim teknolojilerinden olup elektromanyetik spektrumun görünür bölgesindeki ışığı kullanarak veri iletimini amaçlayan bir teknolojidir. Radyo Frekans (RF) teknolojisinin su altı ortamda yetersiz olmasından dolayı en önemli rakibi olan VLC teknolojisi veri iletimi açısından çok daha avantajlıdır. Bu çalışmada tasarlanan VLC sisteminde ışığın doğrusal yönlülük özelliği kullanılarak sadece hedeflenen alıcı ile iletişim gerçekleştirilmektedir. Gizli bir faz kaydırmalı anahtarlama yöntemi ile verinin şifrelendiği, VLC ile veri gönderimi gizlilik protokolü üzerine çalışmalar yapılmıştır. Haberleşme, tasarlanan verici ve alıcı devreler ile gizli anahtarlama kodlaması kullanılarak çift-yönlü veri iletimi gerçekleştirilebilecek mikroişlemci aracılığıyla sağlanmaktadır. Su altı ortamında RF ve optik haberleşmeyi ayıran en önemli fark su ortamının RF tarafından iletken olarak algılanırken, VLC için dielektrik olarak algılanmasıdır. Çalışmanın odak noktası olan su ortamı için önerilen protokol, deneysel olarak farklı tuzlu derişimlere sahip su altı ortam şartlarında, alıcı – verici arası farklı yönlendirme açılarında, veri paketi teslim oranı ve gecikme süresi başarım ölçümleri dikkate alınarak test edilmiştir. Yapılan testler bir SCD sensör ile karakterize edilmiş ve simülasyonları sağlanarak motor kontrolü ve sesli uyarı ikaz sistemi geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmada VLC'nin su altı haberleşme performansı 1 metrelik bir akvaryumda farklı derişimlerde tuz konsantrasyonu için deneysel olarak tartışılmıştır.