Phd Degree / Doktora

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869

Browse

Filters

2012 - 201932020 - 20243

Settings

Access type: Open accessAuthor: search.filters.author.Dinleyici, Mehmet Salih

Search Results

Now showing 1 - 6 of 6
  • Doctoral Thesis
    Evanescent field-based optical force techniques for the manipulation of spherical and non-spherical nanoparticles
    (01. Izmir Institute of Technology, 2024) Arslanyürek, Şeyma; Dinleyici, Mehmet Salih
    Bu tez, sönümlenen dalgaların fiziksel mekanizmalarını ve optik kuvvetlerin nanoparçacık manipülasyonundaki etkinliğini teorik analizler ve simülasyonlar yoluyla incelemektedir. İki ve dört Gauss kaynağı kullanan sistemler, yenilikçi parçacık manipülasyonu için faz modülasyonu ile zenginleştirilmiş sönümlenen alanlar oluşturmak üzere kullanılmıştır. Asimetrik sönümlenen alanlara uyumluluğu, doğruluğu ve hesaplama verimliliği nedeniyle, optik kuvvet hesaplamalarında Ayrık Dipol Yaklaşımı (Discrete Dipole Approximation - DDA) yöntemi tercih edilmiştir. Tezin önemli bir odak noktası, faz modülasyonuna dayalı olarak tanımlanan ve değerlendirilen modüller —Holder, Centrifugal, Side-Puller ve Rotator— aracılığıyla parçacık hizalama, yer değiştirme ve ayrıştırma süreçleridir. Her bir modül, parçacık manipülasyonunda benzersiz avantajlar sunmuştur: Holder modülü, parçacıkları yüksek yoğunluk gradyanlarına sahip bölgelerde sabitlerken, Centrifugal modülü parçacıkları kanal kenarlarına yönlendirmiştir. Side-Puller modülü parçacıkları belirli bir yönde hareket ettirirken, Rotator modülü açısal hareketi kontrol etmiştir. Bu modüllerin bir arada kullanılması, kontrol mekanizmalarını geliştirerek daha verimli filtreleme sistemleri sağlamıştır. Tezde ayrıca sıvı akışı ile optik kuvvetlerin birleştirildiği senaryolar incelenmiş ve bu kombinasyonların partikül ayrıştırılmasındaki etkinliği değerlendirilmiştir. Farklı boyutlardaki küresel partiküllerin ayrıştırılması, optik ve sürükleme kuvvetlerinin dengesi üzerinden analiz edilmiştir. Küp ve küresel partikül hareketleri incelenerek geometrik farklılıkların optik kuvvetler üzerindeki etkisi gösterilmiş, ardından eşit hacimdeki küre ve elipsoidal partiküller üzerindeki çalışmalarla partikül geometrisinin ayrışma dinamikleri üzerindeki etkisi detaylandırılmıştır. Bu çalışma, optik kuvvetlerin nanopartikül manipülasyonunu nasıl optimize ettiğini ve sönümlenen dalgaların sunduğu benzersiz avantajlar sayesinde gelişmiş filtreleme ve kontrol mekanizmaları sağladığını ortaya koymaktadır. Önerilen faz modülasyon sistemleri ve DDA yöntemi, hem küresel hem de küresel olmayan nanopartiküllerin kontrolü ve ayrıştırılması için yenilikçi bir çerçeve sunmaktadır. Çalışmanın bulguları, biyoteknoloji, nanoteknoloji ve mikroskobik akışkan dinamiği gibi alanlarda optik kuvvet temelli uygulamaların geliştirilmesi için önemli bir potansiyel taşımaktadır.
  • Doctoral Thesis
    Dielectric Film Characterization Beyond Classical Limits Exploiting Spatially Structured Entangled Photon Pairs
    (01. Izmir Institute of Technology, 2024) Ataç, Enes; Dinleyici, Mehmet Salih
    Kuantum optiği, ışığın farklı kuantum durumlarını üretmeye, manipüle etmeye ve tespit etmeye odaklanan yeni fırsatlar, alternatif metodolojiler ve potansiyel olarak çığır açıcı teknolojiler sunar. Bu alan enstrümantasyon, ölçüm ve metrolojide keşif ve uygulama için yeni yollar açmaktadır. Buradan hareketle tezin temel amacı, klasik sınırların ötesinde bir optik fiber üzerindeki ultra-ince şeffaf dielektrik filmlerin kalınlık karakterizasyonuna dayalı yeni bir kuantum dolaşıklık tabanlı faz kırınım şeması önermektir. Ek olarak, önerilen sistemde çakışma tespiti ve optik tutarlılık önemli bir rol oynadığından, standart bir CCD kamera kullanarak mekansal olarak dağıtılmış yoğunluk verilerinden zaman aralığı bilgisini çıkararak termal ışık karakterizasyonu için pratik ve karmaşık olmayan bir ölçüm prosedürü de sunuyoruz. Yukarıda belirtilen amaçları gerçekleştirmek için öncelikle kuantum dolanıklığın ölçüm sistemleri üzerindeki etkisini, özellikle de doğası gereği daha iyi çözünürlük sunduğundan, optik mikroskopiyi inceledik. Daha sonra, uzaysal dolaşıklık kavramı, kavisli bir yüzey üzerinde dielektrik film karakterizasyonu için faz kırınım şeması ile entegre edilir. Termal fotonlarla alternatif bir konfigürasyon da gösterilmiştir. Sonuçlara göre, şeffaf dielektrik filmlerin kalınlığı, ilgilenilen dalga boyunun yirmide birinin altında doğrulukta tahmin edilebilmektedir. İkinci bölümde, termal ışık foton istatistiklerinin ve ikinci dereceden tutarlılık fonksiyonunun çıkarılması için geleneksel bir CCD kameranın tek piksel yoğunluk ölçümlerinden yararlanarak kavram kanıtı deney düzeneğini tanıttık. Böylece, kümelenmiş ışık olgusunun tutarlılık süresinin ötesinde kullanıma hazır dedektörlerle gözlemlenebileceğini kanıtladık. CCD kameranın kapsamlı bir fizibilite analizi de rapor edilmiştir. Son olarak, sonuçlar artıları ve eksileri ile değerlendirilerek gelecekteki çalışmalar için bir yol haritası çizilmiştir. N-katlı algılama şeması, pompa tutarlılığının karakterizasyon sistemi üzerindeki etkisi ve önerilen foton istatistik kurulumunun pratik mühendislik uygulamaları dahil olmak üzere umut verici perspektifleri kısaca açıkladık.
  • Doctoral Thesis
    A Study on Entangled Photon Pairs in Graded-Index Optical Fibers
    (Izmir Institute of Technology, 2021) Ekici, Çağın; Dinleyici, Mehmet Salih
    Quantum optics offer new possibilities, new approaches, and potentially groundbreaking new technologies whose backbone is based on creation, manipulation, and detection of special quantum states of light. The main objective of the thesis is to present a study of spontaneously arisen heralded entangled photon-pairs which play crucial role in emerging quantum enhanced technologies. We have mainly investigated discrete transverse-spatial-mode entangled photon-pairs in waveguide, because it intrinsically offers infinite dimension. Entangled states of higher dimensional systems enable realization of quantum information schemes that can offer higher information density coding and show more error resilience than can be achieved with lower dimensional systems. In this context, we have exploited a graded-index optical fiber as photon-pair-generation platform via nonlinear intermodal-four-wave mixing (FWM), since the fiber may allow different FWM processes to overlap in spectral domain, resulting in an entangled pair of spatial qubits. We have also probed joint spectral properties of the generated photons to show capability of hyperentanglement in frequency and transverse mode. We have discussed spatial Wigner function and its realization to characterize spatial properties of the quantum state. We have shown that entanglement can be verified through a violation of the Clauser - Horne - Shimony - Holt (CHSH) inequality based on spatial Wigner function and coupled-mode theory. This thesis also includes basic analysis of transverse-mode entangled photon-pair distribution in a lossy-dispersive medium. Finally, the ways to follow and the quantities to measure are touched upon. Thus, we have explained the generation and four different detection schemes, relying on a combination of photon-number statistics, joint spectral properties, and spatial entanglement measurements.
  • Doctoral Thesis
    Photonic Crystal Based Spectral Filter Devices for Optical Communication
    (Izmir Institute of Technology, 2015) Karakılınç, Özgür Önder; Dinleyici, Mehmet Salih; Dinleyici, Mehmet Salih
    It is already foreseen that future integrated photonic circuits for ultra fast alloptical signal processing will require various types of functional elements that include spectral managements. Consequently, dynamical manipulations of the photonic crystals play an important role in order to route the optical signal between waveguide channels or may be among layers. Hence, in this study, photonic crystal based spectral filters are proposed for all-optical communication applications. Firstly, grating structures composed with Gaussian beam interference equation and stimulated by nonlinearity phenomenon in photonic crystal are studied. The grating structure exhibiting special features on transmission characteristics are shown. After that, idea is expanded with applying a realistic Gaussian beam source, and transient grating in nonlinear photonic crystal structure is considered. At this point, light wave interaction with nonlinear response time plays a significant role on the signal manipulation. So, the behavior of pulse propagation in the medium having the response of instantaneous nonlinearity (Kerr) is summarized. As a second aspect of this work, the optical resonator, which is essential functional block for filtering, modulating, buffering, switching in integrated optical circuits systems, is presented. Photonic crystal microcavity based dual-mode dual-band bandpass filter is designed and its transmission characteristics are investigated for various configurations. Photonic crystal resonator structure is formed by a point defect microcavity that is constituted with a large and three smaller auxiliary perturbation rods. Degenerate modes at each band may also be excited by changing the structure properties of the perturbation. The proposed photonic crystal spectral filters structure can effectively be used for optical communication applications.
  • Doctoral Thesis
    Design and Fabrication of a Fiber-Integrated Mode-Selective Photopolymer Grating Coupler
    (Izmir Institute of Technology, 2014) Sümer, Can; Dinleyici, Mehmet Salih
    The aim of this study is to develop a node for an optical add/drop multiplexer, which is capable of packet switching at very high speeds and is controlled by light. The D-Fiber is employed as the transmission medium and the grating formation and polymerization is implemented on the fiber. The optical multiplexer is constructed by cascading two different photonic structures formed on the planar side of the D-Fiber. Multiplexing is performed by forming a temporary (transient) grating; which is the subject of another project in parallel at our laboratory. Right after this grating, will be the structure that is the subject of this thesis, which is the permanent structure fabricated via photopolymerization. The temporary grating breaks the resonance using nonlinear optical effects, coupling the fiber mode into the higher-order mode and the permanent structure extracts the mode out selectively to another fiber. Due to the very fast response of the nonlinear effects, an optical switch capable of transferring optical packets to other waveguides is formed. Photopolymerization is a method that can be used to fabricate photonic structures such as photonic crystals or permanent gratings, holographically or by direct-writing. The project involves the fabrication of the aforementioned photonic structure via photopolymerization. Even though the main aim of this project is not materials research, extensive effort has been put into optimizing the polymer recipe and characterization of the materials and processing properties.
  • Doctoral Thesis
    Realization of All Optical Switch and Routing Devices Exploiting Third Order Nonlinear Optical Properties
    (Izmir Institute of Technology, 2012) Akın, Osman; Dinleyici, Mehmet Salih
    In this thesis, we developed an in-fiber all optical switching device exploiting a transient grating as a control mechanism that was formed by interference of laser light beams via the Kerr effect. The switching device is designed by partial removal of the fiber cladding and replacing the polished cladding with a nonlinear polymer film (slab waveguide) that exhibits higher third order (Kerr) optical nonlinearity. The proposed device structure is analyzed considering Four Wave Mixing (FWM) of Gaussian beams of the grating and propagating modes of the optical fiber in the evanescent region where the nonlinear material is placed. The fields of modes and the grating forming beams interact in the nonlinear medium according to the matching conditions and evoke power transfer among the fiber modes. Thus, the coupling between the modes is directed by means of the transient grating. In the experimental part, polymeric thin films are prepared and linear refractive indices are measured using Fresnel diffraction method (developed in the laboratory) by matching the model with the experimental output. Then, z-scan method is employed to characterize the third order nonlinear optical properties of the thin films and pump-probe experiments are exploited to ensure existence of the transient grating and its diffraction capability. Finally, the side polished fiber is coated with the Methyl Red doped PVA composite polymer and by generating transient gratings on the polymer film, the switching capability of the device is introduced. The switching can be achieved either by a bulk refractive index change (no grating) or a transient grating between the modes of the optical fiber.