Search

Sanayi devrimi beraberinde dünya nüfusundaki üstel artış, kişi başına düşen enerji ve kaynak kullanımı ihtiyacının günbegün yükselmesi, gelişen teknoloji; kaynak kullanımının yeniden değerlendirilmesi ve endüstriyel üretim tekniklerinin gözden geçirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Endüstriyel dünyada hergün bir yeniliğin baş gösterdiği Endüstri 4.0 konsepti kapsamında otomasyon sistemleri de değişmekte ve gelişmektedir. Otomasyon sistemleri dahilinde son yıllarda görüntü işleme teknolojilerinde yaşanan önemli gelişmeler konvansiyonel görüntü algılama sistemlerinin kullanım alanını da genişletmiştir. CCD (Charge Coupled Device) ve CMOS (Complementary Metal Oxide) sensörlerin üretim sürecindeki teknolojik ilerlemeler bu alandaki esnekliği daha da artırmıştır. Bununla birlikte bu sensörler özel ışık kaynakları ile kullanılarak yeni tipte algılama metotları da geliştirilmektedir.Bu çalışmada, ışık kaynağı olarak yarıiletken lazer üreteci kullanılan bir lazer sensörden çıkan ışık, cisimlerin yüzeyinden yansıtılarak entegre bir CMOS sensörü ile okunmakta ve bilgisayar ortamındaki bir dosyaya nokta bulutu şeklinde yazılmaktadır. Daha sonra bu nokta bulutu doyası MATLAB ortamında işlenerek nesnenin görsel bir imajı elde edilmektedir. Elde edilen bu görsel üzerinde yorumlar yapılmakta ve bu yapının geliştirilmesi için önerilerde bulunulmaktadır. Following the Industrial Revolution, the world has begun changing rapidly due to the exponential population growth of human kind. Together with the population growth and technological developments; human demands changed, as well. Thus, the industrial production methods are in reconsideration and rejuvenation in terms of resources usage and process methodology, day by day. In parallel with daily technological development within Industry 4.0 concept, automation methodolgy and systems are changing and developing gradually.In recent years, the technological development in the image processing applications has resulted widespread use of imaging based sensing systems. The technological development resulting from the flexibility of the usage of CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide) imagers has increased the application varieties and the fields of usage. However, those image sensors are widely available to be used with some certain light sources and this may result in new sensing methodologies. Throughout this study, a laser sensor which is basically a combination of a semiconductor laser light source and a CMOS imager is lasing, and the light reflecting from the object is captured by the imager. The regarding data is written into a point-cloud format text file. Once getting the point-cloud data into a file, the file is processed by a MATLAB script to get a figure of the point-cloud showing a virtual copy of the target object. The virtual image is being analysed and comments are made to propose new methods to improve the system. 82

ÖZET Yüksek lisans Tea BOYALASERLERI Kadir Yılmaz Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabüİm Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. Ayhan ÖZMEN 2001, 87 Sayfa Jüri: Yrd. Doç. Dr, Ayhan OZMEN Yrd. Doç. Dr. Haluk ŞAFAK Yrd. Doç. Dr. Hamdi Ş. KSUÇ Laser güçlendirilmiş monokromatik ışınların yayılması olayıdır. Bu çalışmada çok yaygın olarak kullanılan laser boyalan ve laserlerin genel özellikleri üzerinde durulmuştur. Boyalara neden diğer laser aktif maddelerine göre daha kullanışlı olduğu araştırılmıştır. Boya laserlerin de ışıma koşullan, ışınımın devam etmesi için gerekli şartlar ve dalga boyu seçim metotlan ile diğer etkenler üzerinde durulmuştur. Bir boya molekülünün ışığı soğurması ve salmasında meydana gelen kayıp ve kazançların neden olan faktörler araştırılmış, kazancı artırma teknikleri ve ışıma dalga boyunun değişmesinin nelere bağlı olduğu açıklanmışın*. Anahtar Kelimeler: Laser, Pompalama teknikleri, Laser boyaları 111 ABSTRACT MS Thesis DYE LASERS Kadir Yılmaz Selçuk University Graduate School of Natural and AppEed Sciences Department of Physics Supervisor: Assist Prof. Dr. Ayhan ÖTMEN 2001, 87 Pages Jury: Assist. Prof. Dr. Ayhan Ö2MEN Assist. Prof. Dr. Haluk ŞAFAK Assist. Prof. Dr. Hamdi Ş. KRIÇ LASER is a light, which is an amplification of stimulated emission of radiation. In these work general properties of most common used laser dyes and dye lasers have been studied. It has also been considered why laser active medium is more beneficial and preferable compared to ordinary medium. Emission conditions of laser dyes, necessary condition for emission to be continued and methods for proper wavelength selection have been considered. The sourees of gain and losses occur during absorption and emission of light in laser dyes have also been studied. The techniques to increase gain and what is the change of emission wavelength dents on have been interpreted. Key Words: Laser, Pumping techniques, Laser dye IV 87

Bu çalışmada, optik lif kırılma indisi algılayıcısı ile çeşitli sıvıların kırılma indisleri ölçülmüştür. Optik lif prob, kırılma indisi ölçülecek olan sıvıya daldırılmış ve Fresnel yansıma yasasına göre kullanılan laser dalgaboyunda kırılma indisi ölçümü yapılmıştır. Boya laserlerinin aktif madde kısmım oluşturan büyük moleküler yapıya sahip boyar maddelerin çözücünün kırılma indisine olan etkisini ölçebilmek için etilenglikol, metanol ve etanol içinde çözünmüş rhodamin 6G, rhodamin B ve kumarin 481 kullanılmıştır. Çözeltilerin ve çözgenlerin sıcaklığa bağlı olarak kırılma indisi değişimi ölçülmüş ve kırılma indisinin termal parametresi dn/dT değeri, 780 nm 'de hesaplanmıştır. Ayrıca etilenglikol için 632.8 nm 'de ve 780 nm 'de elde edilen kırılma indislerinin termal parametreleri karşılaştınlmıştır. Bunlara ek olarak 780 nm 'de boyar madde çözeltilerin soğurma değerleri kurulan ayrı bir deney düzeneği yardımı ile incelenmiştir. Elde edilen bulguların literatür verileri ile uyum içinde olduğu görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER: Optik Lif, Kırılma İndisi, Kırılma İndisi Algılayıcısı, Sıcaklık, Boya Laseri, Soğurma. In this work, refractive index of some liquids were measured by using fiber optic sensor. The fiber optic probe was dipped into the liquids, and according to Fresnel 's Reflection Law, refractive index values were obtained at the wavelenght of the laser utilized. Since the active medium of the dye laser is dye solution, to investigate the effect of dye molecules on the refractive index value of the solvent, Rhodamine 6G, rhodamine B, and coumarin 481 were dissolved in methanol, ethanol and ethyleneglycol, respectively. Refractive index variations of the dye solutions and their solvents with temperature^ were measured, and the refractive index coefficient, dn/dT, were calculated at 780 nm. Also, thermal refractive index coefficients of etilenglikol were found at 632.8 nm and 780 nm and compared. In addition, absorbance of the dye stuff materials were measured at 780 nm in different experimental setup. It was found that the results obtained were in very close agreement with literature values. KEY WORDS: COMMITTEE: Fiber Optics, Refractive Index, Refractive Index Sensor, Temperature, Dye Laser, Absorbance. 108

Bu çalışmada, günümüzde birçok alanda kullanılmakta olan laserlerden boya laserleri ile ilgili detaylı bir araştırma yapılmıştır. Bu araştırmada, boya laserlerinin optik ve spektroskobik özellikleri, çalışma prensipleri, çeşitli boya laseri düzenekleri, kullanılan boya maddeleri ve boya laserlerinin kullanıldığı çeşitli uygulamalar incelenmiştir. Bununla birlikte boya laserleri için teorik olarak incelemeler yapılmış, bu incelemeler sonucu bulunan denklemler detaylı olarak açıklanmıştır. İlk prizmalı rezonatörler, teleskobik boya laserleri, tek prizmalı sistemler, yalayan geliş açılı düzenlemeler ve çoklu prizmalı-kırınım ağlı rezonatörler incelenmiştir. Araştırma sonucunda; boya laserleri günümüzde kullanılan laser kaynakları arasında en verimli ve en başarılı oldukları, puls ve sürekli dalgalı çalışan tiplerinin olması yanında morötesinden kırmızıötesine kadar geniş bir frekans bölgesinde ayarlanabilir oldukları belirlenmiştir. Bu laserler yüksek güç çıkışına sahip olmasından dolayı çok yüksek ayırt etme güçlerine sahiptirler. Bu nedenle endüstride mikroelektronik malzeme işlenmesinde, boya ile yapılmış ince kaplamalı yüzeylerin ani olarak kurutulması işleminde, içten yanmalı motorların incelenmesinde ve hava kirliliğinin uzaktan algılanmasında kullanılabilmektedir. In this work, dye lasers have been taken for a detailed study from among the lasers which are used today in many fields of work. Their optical and spectroscopic properties, operating principles, various arragements used in dye lasers, dye materials and applications where dye lasers are used have been investigated. However, the investigations for the dye lasers have been done theoretically and the equations found asa result have been studied in a detailed way. Besides, the first prism resonators, the telescopic dye lasers, single prism systems, grazing angle arragements and multiple prism-grating resonators have been considered. As a result, it has been found that the dye lasers are the most efficient and the most succesfull ones from among the laser sources used today, and besides having pulsed and continuously operating types it has been shown that they can be tuned in a wide frequency range extending from the ultraviolet to the infrared. Since these lasers have a large output power their resolution power is very high. For this reason they can be used for microelectronic material processing, for instant drying of surfaces coated with thin film dyes, for the search of internal burning engines and for remote sensing of air pullution. 50

IV ÖZET Laser (Light Amplification Through Stimulated Emission of Radition) ilk kez 1917'de A.Einstein tarafından teorik olarak ispatlanmış olmasına rağmen laserin keşfi 1960 yılında Amerikan mühendisi T.H.Maiman tarafından yakut kristalinden optiksel frekanslarda gözlemlenmiştir. Son 20 yılda laser tiplerinde ve laser olaylarının elde edildiği materyallerde hızlı bir gelişme olmuştur. Birkaç tane farklı sıvı laseri geliştirilmesine rağmen bunların en önemlisi boya laseridir. Boya laseri önemli bir dalgaboyu aralığı üzerinde ayarlanabilme avantajına sahiptir. Aktif ortam bir çözücü içinde eritilmiş organik bir boyadır. Bir çok organik boyalar aynı zamanda çoğu kez spektrumun görünen bölümünde geniş bir dalgaboyu bölgesini kapsayan etkin lüminesans göstermektedirler. Boya, kısa dalga boylu ışık ile uyarıldığında daha uzun bir dalga boyunda ışık yayar. Bu çalışmada, boya laserlerinin temel prensipleri, çeşitli boya laser sistemleri ve bu alandaki bir dizi ilginç son gelişmeleri anlatılmıştır. SUMMARY The word laser is an acronym for Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Albert Einstein in 1917 showed that the process of stimulated emission must exist. However, American engineer T.H.Maiman in 1960 first achieved laser action at optical frequencies in ruby. The laser types and lasing materials showed a faster developments in the last two decades. Although a number of different liquid lasers have been developed recently, an important one is called a dye laser. It has the advantage of being tuner over a significant wavelength range. The active medium is an organic dye dissolved in a solvent Most of the organic dyes showed an effective luminescence in the visible part of the spectrum over a wide range of wavelengths. When the dye is excited by short wavelength light it emits radiation at a longer wavelength, that is fluoresces. In this study, basic principles of dye lasers and various dye laser systems and a number of interesting recent develop ments have been investigated. 46