Akademik Veri Yönetim Sistemi
Bağcı M. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 1002 - Hızlı Destek Programı, 2025 - 2026
Son yıllarda, kip-kilitli lazerler büyük ticari ve bilimsel başarı elde etmiş ve biyomedikal görüntüleme, çok fotonlu mikroskopi, hassas metroloji, fiber optik iletişim, mikro/nano üretim ve hassas işleme gibi birçok alanda kullanılmaya başlamıştır.
Tam normal yayılım (ANDi) fiber lazeri, en etkili, kompakt, ucuz ve güvenilir kip kilitleme kaynaklarından biridir. Ancak, fiber düzeneklerinin rastgeleliği ve lazer parametrelerinin çevresel koşullara duyarlılığı, lazerin kararlı kipte çalışmasını sağlamak için lazer kovuğundaki bileşenlerin hassas bir şekilde ayarlanmasını gerektirir. ANDi lazerinin kararlılığını sağlamak ve performansını artırmak için etkili yaklaşımlardan biri, kovuk içindeki dalga plakaları ve polarizörün doğrusal olmayan polarizasyon rotasyonunun (NPR) doğru bir şekilde ayarlanmasıdır. Bunu elle (manuel olarak) gerçekleştirmek mümkün olmadığından, NPR ayarlarının uyarlamalı (adaptif) kontrolünü ve kendini ayarlamasını (self-tuning) sağlayan akıllı sistemler oluşturulmaktadır. Bu tür akıllı sistemler üç temel aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada kovuktaki çift kırılma miktarı (değeri) tespit edilir, ikinci aşamada bu çift kırılma koşulları altında maksimum verimliliği sağlayan NPR pozisyonu belirlenir, son aşamadaysa lazer sistemi kendi kendine (otomatik olarak) kip kilitli durumuna getirilir.
Çift kırılma, anizotropik malzemelerin sergilediği kırılma indisleri arasındaki farktan kaynaklanır. Rastgele değişen çift kırılma, fiber lazerin kip kilitleme performansını önemli ölçüde etkilemektedir. Ayrıca, lazer kovuğundaki çift kırılma değeri doğrudan ölçülememektedir. Bu nedenle, çift kırılma değerinin hızlı ve doğru bir şekilde tespit edilmesi, fiber lazer sistemlerinin uyarlamalı kontrolü ve kendini ayarlaması açısından kritik öneme sahiptir.
Bu projede, kip kilitlemeli lazer cihazının uyarlamalı kontrolünü ve kendini ayarlamasını sağlayacak bir algoritma önerilmektedir. Bu algoritma karar ağacı regresyonu (DTR) üzerine inşa edilecektir. Yeni bir bakış açısıyla, çift kırılma değeri, sınıflandırma yöntemleri yerine regresyon yaklaşımıyla tespit (tahmin) edilecektir. Önceki çalışmalardan farklı olarak, lazerin atım enerjisini doğrudan kullanmak yerine enerji evrimi kaydedilecek ve çift kırılmanın her bir durumu için ayrı bir zaman serisi elde edilecektir. Bu zaman serilerinin dört istatistiki momenti (ortalama, varyans, çarpıklık ve basıklık) makine öğrenmesi algoritmasında girdi değişkeni olarak kullanılacaktır.
Elde edilen ön sonuçlar önceki çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırıldığında, DTR yaklaşımıyla çift kırılma değerinin daha yüksek doğruluk oranıyla, oldukça kısa sürede tespit edileceği öngörülmektedir. Lazer kovuğundaki çift kırılma hassas bir şekilde tespit edildikten sonra optimal verimliliği sağlayan NPR pozisyonu (maksimum arama algoritmasıyla) belirlenecek ve lazerin uyarlamalı kontrolünü otomatik olarak gerçekleştirecek bir sistem tasarlanacaktır.
Bu projenin potansiyel sonuçları hem bilimsel hem de teknolojik açıdan özgün bir değere sahiptir. Bilimsel olarak regresyon yöntemlerinin fiber lazer sistemlerinde çift kırılma değerinin belirlenmesi ve uyarlamalı kontrol algoritmasında kullanılması yeni bir yaklaşımdır. Teknolojik olarak ise modelden (veya yönetici denklemlerden) bağımsız olarak tasarlanacak kip kilitlemeli lazer algoritması, NPR ayarı gerektiren tüm lazer kovukları için pratik olarak uygulanabilir.
Ayrıca önerilen algoritmada kullanılacak tek girdi parametresi fiber lazerin ürettiği atımların enerji değeridir ve bu değer hem fiziksel olarak ölçülebilir hem de simülasyonlarla modellenebilir. Dolayısıyla, önerilen metodoloji optik sistemlerde ölçülemeyen ve/veya belirlenemeyen dinamiklerin (örneğin Raman saçılması) tespitinde kullanılabilir.