TR Dizin İndeksli Yayınlar / TR Dizin Indexed Publications Collection

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/7149

Browse

Filters

2019 - 201912020 - 20213

Settings

Department: search.filters.department.Izmir Institute of TechnologySubject: search.filters.subject.Fizik

Search Results

Now showing 1 - 4 of 4
  • Publication
    Altıgen Bor Nitrür Kusur Merkezlerinden Elde Edilen Tek-fotonlar ile Kuantum Kriptoloji
    (2021) Uyanık, Kıvanç; Mutlu, Görkem; Çakır, Özgür; Ateş, Serkan
    Kuantum anahtar dağıtımı (KAD) kuantum mekaniğinin temel yasalarına dayalı güvenli bilgi teknolojileri kapsamında önerilmiş birçok uygulama arasında pratik kullanıma en yakın olanıdır. KAD iki kullanıcı arasında güvenli bilgi paylaşımı için kullanılan anahtarın üretilmesini ve dağıtılmasını sağlar. KAD sistemlerinin çalışma prensibinin ve sağladığı güvenliğin temelinde anahtarın tek fotonlar üzerinden kullanıcılar arasında dağıtılması vardır. Bu sebeple, verimli tek foton kaynakları KAD sistemleri için kritik öneme sahiptir. Literatürde farklı tek-foton kaynakları ile KAD gösterimleri mevcuttur ancak elde edilen anahtar üretim oranları ve güvenlik seviyeleri tek-foton kaynaklarının performanslarından kaynaklanan sebeplerle istenilen değerlere ulaşamamıştır. Bu sebeple, özellikle oda sıcaklığında ışıyan verimli tek-foton kaynaklarına yönelik araştırmalar yoğun bir şekilde devam etmektedir. Bu projede alternatif olarak son zamanlarda popüler olan altigen bor nitrür (hBN) içerisindeki kusur merkezleri KAD için tek-foton kaynağı olarak çalışıldı. HBN bilinen diğer iki boyutlu malzemelerden farklı olarak sahip olduğu geniş bant aralığı sayesinde (~5.5 eV) farklı enerji değerlerine sahip kusur merkezleri barındırır. Böylece, mor-ötesinden görünür bölgeye kadar olan geniş bir spektrumda tek-foton ışıması elde edilebilir. Ayrıca, hBN kusur merkezlerinden elde edilen tek-foton ışımasını 800 K gibi çok yüksek sıcaklıklarda da gözlemlemek mümkündür. Bütün bu özellikleri nedeniyle hBN malzemesinin kuantum bilgi teknolojileri, metroloji ve sensör teknolojileri gibi farklı alanlarda ve farklı ortam koşullarında kullanılabileceği düşünülmektedir. Bu proje kapsamında hBN içerisindeki kusur merkezlerinden elde edilen sıfır-fonon çizgisi (ZPL) ışımasının kuantum optik özelliklerinin incelendi ve bu yapılar ile ilk defa B92 protokolüne dayalı açık-hava KAD gösterimi yapıldı.
  • Publication
    Kuantum Anahtar Dağıtımı için Nanofotonik Işık Kaynakları
    (2020) Ateş, Serkan
    Bu projenin amacı silisyum-nitrür malzemesi ile değişik geometrilerde kavite tasarımı ve fabrikasyonu yaparak kendiliğinden dört-dalga karışımı (Spontaneous Four-Wave Mixing, SFWM) işlemi ile 780 nm bandında verimli ve dar-bant foton çifti üretimi yapabilecek nanofotonik aygıtların geliştirilmesidir. Foton-çifti üretimi için kullanılan silisyum-nitrür, silisyuma göre daha düşük bir doğrusalsızlığa sahip olmasına rağmen hem telekom bandında ihmal edilecek seviyelerde optik kayıplar göstermesi hem de çok geniş bir optik saydamlık bandına sahip olmasından dolayı tümleşik kuantum optik uygulamalar için çok uygun bir malzemedir. Projede ilk olarak dört-dalga karışımı yöntemi kullanarak foton-çifti üretimi işleminin teorik altyapısı çalışılmış ve özellikle 780 nm bandında verimli foton-çifti üretimine elverişli dalga-kılavuzu ile halka rezonatör aygıtların tasarımı için simulasyon çalışmaları yapılmıştır. Tesbit edilen en uygun dalga kılavuzu geometrisi (fabrikasyona da uygun şekilde) yaklaşık olarak 460 nm yüksekliğe ve 460 nm genişliğe sahiptir. Foton-çifti üretimi verimini artırmak için tasarlanan halka rezonatör yapısı ise yaklaşık 20 mikrometre yarıçapında olup dalga kılavuzu ile aralarındaki optimum uzaklık ise 140 nm olarak belirlenmiştir. Simulasyonlar sonucunda belirlenen parametreler çerçevesinde tasarlanan aygıtların fabrikasyonu yapılarak hedeflenen aygıtlar elde edilmiştir. Fabrikasyonu yapılan bu aygıtların optik karakterizasyonları laboratuvarımızda kurulan optik iletim düzeneği ile yapılmış ve 780 nm bandında sahip oldukları kavite modları gözlemlenmiştir. Ayrıca proje kapsamında Hanbury-Brown Twiss interferometresi kurulmuş ve farklı bir tek-foton kaynağı kullanılarak testleri yapılmıştır. Bu sistemler silisyum-nitrür halka-rezonatörlerden elde edilebilecek foton-çiftleri ile yapılacak foton korelasyon ölçümleri için önemli bir hazırlık olmuştur. Son olarak, geliştirilen aygıtlardan elde edilecek foton-çiftlerinin perofrmans testlerine yönelik bir kuantum anahtar dağıtımı sisteminin kurulum çalışmaları yapılmıştır.
  • Publication
    Rydberg Atomlarında Üç-foton Uyarımlı Elektromanyetik Olarak İndüklenmiş Şeffaflık/ Soğurma
    (2020) Sevinçli, Sevilay
    Soğuk gazların deneysel olarak erişebilir olmasından bu yana geçen yirmi yıl içinde bu sistemler kuantum optikten kuantum bilişime, doğrusal olmayan optikten kuantum simülasyonuna kadar bir çok alanda çalışılmış ve önemli sonuçlar alınmıştır. Elektromanyetik olarak İndüklenmiş Şeffaflık (EIT) fenomeninin soğuk atomlarla beraber kullanılması ise başta ışığın yavaşlatılması ve depolanması olmak üzere bir çok heyecan verici sonuca yol açmıştır. Tamamen kuantum mekaniksel bir girişim sonucu oluşan EIT gibi Elektromanyetik olarak İndüklenmiş Soğurma (EIA) da bir kuantum eşuyumluluk olayıdır ve bir çok uygulama için önemli potansiyel barındırmaktadır. Son yıllarda ise Rydberg atomlarının olağandışı özellikleri ve bu girişim etkileri birleştirilerek doğrusal olmayan optik özellikler büyük oranda arttırılabilmiş ve uygulamalar için bir çok yeni olanak meydana çıkmıştır. Örneğin Rydberg- EIT sistemleri kullanılarak dev Kerr etkisi gözlemlenebileceği deneysel olarak gösterilmiş ve konvansiyonel malzemelere oranla on bin kat daha büyük değerler elde edilebileceği ve ayrıca fotonlar arasında kuvvetli bir etkileşime yol açabileceği önerilmiştir. Tek-foton kaynağı elde etmek, tamamen optik anahtarlar yapmak için önemli olabilecek bu özelliklerin daha heyecan verici etkilere de yol açması beklenmektedir. Genellikle iki-foton uyarımlı sistemlerde çalışılan bu etkilerin, üç-foton uyarımlı şemalarda da gözlemlenebileceği deneysel olarak da gösterilmiştir. Bu yeni uyarım şemasının optik fiberlerle çiftleme, daha verimli ve bozunumu düşük ışık depolanması gibi uygulamalara önemli katkısı bulunabilir. Bunun yanında, deneysel sonuçları açıklayan bütünlüklü bir kuramsal çerçeve henüz mevcut değildir ve bu olayları derinlemesine anlamak için gerçekçi bir kuramsal modelleme ihtiyacı mevcuttur. Bu projede dört-düzeyli bir Rydberg atom sisteminin Elektromanyetik olarak İndüklenmiş Şeffaflık ve Soğurma rejiminde kuramsal olarak çok parçacık fiziği yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Atomlar arası kuvvetli etkileşimlerin kuantum eşuyumluluk olaylarını nasıl etkilediği ve ne gibi doğrusal olmayan özelliklere yol açabileceği gerçekçi bir modellemeyle çalışılmıştır.
  • Publication
    Terahertz Uygulamaları için Sıcaklığı Yükseltilmiş Kuantum Kademeli Lazerler
    (2019) Özyüzer, Lütfi; Ata, Bengü; Birim, Necmiye Gülin; Özyüzer, Gülnur Aygün
    Kimyasal ve biyolojik illegal maddelerin saptanması, tıbbi ve güvenlik uygulamaları, astrofizik, uzaktan algılama ve izleme, ultra-hızlı sinyal işleme gibi birçok potansiyel uygulama alanı bulunan Terahertz (THz) frekans aralığının (0.1-10 THz, Lamda 0.03-3 mm) gelişmesine, güçlü, kompakt ve tek fazlı ışıma kaynaklarının eksikliği engel olmaktadır. Milliwattan çok daha fazla ortalama optik güç seviyelerine sahip, tek katıhal THz kaynağı olan kuantum kademeli lazerler (QCL), THz biliminde en popüler konulardan biridir. QCL'lerde, THz ışıması kuantum kuyusu GaAs/AlGaAs heteroyapılarda bant içi ışınımlı geçişlerden elde edilir. Bant içi optik geçişler doğal olarak tek kutupludur ve tamamen iletim bandının (ya da valans bandının) alt bantları arasında gerçekleşir. Bu, bir taşıyıcı başına çok sayıda foton elde etmek için süperörgü (lattice) heteroyapıların (modül) birçok kez tekrarlanmasını sağlar. Işığın dalgaboyu malzemenin bant aralığı tarafından belirlenmediğinden QCL'ler genellikle bant mühendisliğinin başlıca örneği olarakta adlandırılır. Ancak, çalışma sıcaklığı (Tmax ~ 200 K), lazer verimi ve gücü, ışığın kalitesi, frekans kararlılığı ve frekans ayarlanması konusunda daha fazla araştırma yapılmasına gerek vardır. THz QCL'lerin kroyojenik olarak soğutulması gerekmektedir ve QCL'ler için düşük kayıplı dalga kılavuzu tasarımı önemlidir. Gerçekleştirilen bu projede, GaAs/AlGaAs QCL'lerin birleştirme teknolojisi geliştirilerek yüksek sıcaklıklarda çalışmaları araştırılmıştır. Düşük iletim bant ofset değerleri nedeniyle, GaAs/AlGaAs heteroyapılar bu çalışmada aktif katman olarak kullanılmıştır. MBE ile büyütülmüş çok katmanlı kuantum kuyuları Sandia Ulusal Laboratuvarından temin edilmiştir. GaAs/AlGaAs QCL'lerin sıcaklık performansı dalga kılavuz kaybı düşük olan Cu-Cu dalga kılavuzları kullanılarak geliştirilmiştir. Yüksek termal iletken ve düşük sıcaklıkta bağ yapma yeteneği bakımından cazip bir seçenek olduğu için Cu kullanılmıştır. Sıcaklık performansının daha da iyileştirilmesi için öncelikle mıknatıssal saçtırma sistemi içerisinde yeni bir ısılbaskı (thermocompression) tasarlanmış ve dalga kılavuzu tasarımı için gerekli metal katmanlar mıknatıssal saçtırma ve ısıl buharlaştırma tekniğiyle ard arda kaplanarak, vakumdan çıkarılmadan aynı vakum odacığı içerisinde yapıştırılmıştır (bonding). Bu şekilde bakır oksit ve birleştirilen ara yüzeyde boşlukların oluşumu önlenmiş ve bu sayede üstün bir termal iletim sağlanmıştır. GaAs/AlGaAs kuantum kademeli lazerler, geliştirilmiş birleştirme teknolojisi ile cihazların performansının arttırılması için çalışmalar yapılmıştır. Polonya grubu aynı pullar uzerine tüm proses parametreleri aynı olmak üzere standart yöntemler kullanarak yani Cu-Cu yapıştırmayı havada yaparak numuneleri hazırlamıştır. Bu sayede in-situ ile havada yapıştırma prosesleri karşılaştırılmıştır. THz QCL?lerin üretiminden sonra oluşturulan ara yüzlerin düzgünlüğü yani Cu-Cu yapıştırma kalitesi ve yapısal karakterizasyonu optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir.