Teknoloji
Ayşenur Okatan
30/09/2020 - 21:30

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç ile Türkiye’nin İlk Yerli Aktif Fiberi Üzerine Söyleşi

İletişimin en önemli malzemesi olan fiber optik kablolar günümüzde haberleşme, sağlık, savunma alanı gibi birçok alanda kullanılıyor. Biz de Bilim Genç olarak 10 yıllık bir çalışma sonucu İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezinde (UNAM) üretilen ilk yerli aktif fiber projesinin yürütücüsü olan Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç ile fiber optik kablolar ile ilgili bir söyleşi gerçekleştirdik.

TÜBİTAK Bilim Genç: Sizi tanıyabilir miyiz?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: 1975’te İstanbul’da doğdum. Lise eğitimimi 1993 yılında Kabataş Erkek Lisesinde tamamladıktan sonra 1997 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Fizik Bölümünden mezun oldum. 2000 yılında kazandığım Millî Eğitim Bakanlığı yurt dışı eğitim bursu ile Paris ENS Cachan Üniversitesinde yüksek lisans ve 2004 yılında Rouen Üniversitesinde doktoramı tamamladım. 2005-2009 yılları arasında Friedrich-Schiller Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarlarında doktora sonrası bilimsel çalışmalar yaptım. 2009 yılından bu yana İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Enstitüsünde ve Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezinde (UNAM) araştırma grubumla beraber çalışmalarıma devam ediyorum.

 

TÜBİTAK Bilim Genç: “Aktif Fiber Optik” projenizden bahseder misiniz?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Fiber optik, ışığın saf camdan üretilen çok ince iplikçiklerin içinde yansıyarak iletilmesi prensibiyle çalışan bir tür kablodur. Işık, iç yansımalar aracılığıyla fiber optik kablonun merkezinde tutularak, uzun mesafeler boyunca iletilebilir.

Fiber optik kablo üç kısımdan oluşur. Bunlar merkez, cam örtü ve kılıftır.

  1. Merkez: Fiberde ışığın içinden ilerlediği cam merkezdir.
  2. Cam Örtü: Işığın merkezden dışarı çıkmasını önleyen cam kılıftır. Merkezin dışını sarar ve merkezden yansıyan ışığı merkeze geri gönderir.
  3. Kılıf: Fiberi dış ortamdaki darbe ve nem gibi zararlardan koruyan plastik kılıftır.

Aktif fiber optikler lazer kaynağının ana bileşenlerinden biridir. Aktif fiber optikleri, savunma alanında kullanılmak üzere geliştirilen yüksek güçlü lazer sistemleri projesi kapsamında ürettik. Böylece ilk defa aktif fiber optiklerin tasarım, üretim, karakterizasyon (yani özelliklerinin belirlenmesi) ve uygulama süreçleri ülkemizde gerçekleştirildi.

Fiberler

TÜBİTAK Bilim Genç: Pasif fiber ile aktif fiber arasındaki fark nedir?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Fiber optik kablolar pasif ve aktif olmak üzere ikiye ayrılır. Pasif fiber, optik kablolarda sadece ışığı (sinyal ve bilgi) iletmek amacıyla kullanılır. Aktif fiber ise daha karmaşık bir yapıya sahip olup farklı amaçlarla kullanılabilir. Aktif fiberin ham maddesi silisyum ve oksijenden oluşan silikadır ve merkezinin üretiminde periyodik tabloda nadir toprak elementleri olarak isimlendirilen elementler de kullanılır. Optik olarak aktif olan yani polarize ışığın yayılma düzlemini çeviren bu elementler kılıf bölgesinden gelen fotonlar ile uyarılır ve lazer ışığının temelini oluşturacak yeni fotonların üretilmesini sağlar. Bu tür aktif fiberler yüksek güçlü lazer sistemlerinin kalbini oluşturur.

UNAM laboratuvarında üretilen aktif fiber kesiti

TÜBİTAK Bilim Genç: Fiber optikler nasıl çalışır?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Uzun ve düz bir tünel düşünelim. Işın demetimizi düz bir tünel boyunca göndermek kolay olacaktır. Fakat tünelde dönüşler yani kıvrımlar olursa tünelin sonuna ışın demetini iletmek için ışığı yönlendirmek gerekir. Bunun için aynalar kullanılabilir. Tünel boyunca çok fazla dönüşlerin olduğu durumda ise tüm tünelin iç duvarlarını ayna ile kaplamak ışığın yönlendirilmesinde en kolay çözüm olacaktır. Fiber optiklerde de durum böyledir. Fiber optiğin merkezinde, ışın demetini ilerlemesi için yönlendiren cam kılıf tünelin iç duvarlarına kaplanan ayna görevi görür. Bu sayede fiber optiğin içindeki ışık, kıvrımlı bölümlerde cam kılıfa çarpıp yansıyarak kablonun sonuna kadar ulaşır. Bu, Snell Yasası ya da tam yansıma prensibi olarak bilinir. Işığın fiber optik kablonun içinde tam yansıma prensibine göre ilerlemesi için önemli olan merkezin ve cam kılıfın kırıcılık indisleri ile kritik açıdır.

Fizik derslerinde öğrendiğimiz üzere ışığın geliş açısı belirli bir değerin üzerinde ise ışık çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçemez ve yoğun ortamda hapsolur. Bu açı kritik açı olarak isimlendirilir.

Bizim projemizin temel amacı, ışığın fiber dışına sızmasını engelleyip sinyalin en az kayıpla ilerletilmesini sağlamak. Bu amaçla merkezinin kırıcılık indisi cam kılıfın kırıcılık indisinden büyük fiber optik kablolar üretmeye ve ışığın fiber optik kabloya uygun açı ile gönderilmesini sağlamaya çalışıyoruz.

Kısaca projemizde, ülkemizin sahip olduğu tek fiber optik üretim altyapısında fiber optik kablonun hem merkezini hem de cam örtü kısımlarını kılıf ile kaplayarak verimli fiberler üretiyoruz. Ayrıca camın içine eklediğimiz elementlerle merkez ve cam kılıf ara yüzünde gerekli yoğunluk farkını oluşturuyoruz. Böylece sinyalimizi fiber optik kablonun içine hapsedip gereken noktaya istediğimiz özelliklerde ilerlemesini sağlıyoruz.

UNAM’da fiber preform üretim anından bir görüntü

TÜBİTAK Bilim Genç: Başka hangi alanlardan araştırmacılar ile çalışmalar yürütüyorsunuz?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Fizik, kimya, biyoloji, malzeme bilimleri, makine ve elektrik-elektronik mühendisliği ve tıp alanlarındaki araştırmacılar ile birlikte çalışmalar yapıyoruz.

UNAM lazer laboratuvarı

TÜBİTAK Bilim Genç: Kariyer tercihi yapacak gençlere neler tavsiye edersiniz?

Dr. Öğr. Üyesi Bülend Ortaç: Geliştirdiğimiz fiber optik teknolojileri günümüzde birçok alanda kullanılıyor. Ancak bu teknolojiler geçmişte ülkemizde üretilemediği için yurt dışından alınmaları gerekiyordu. Bu nedenle fiber optik teknolojilerine yönelik araştırmalar ülkemiz için iletişimden sağlığa, savunmadan endüstriye büyük bir öneme sahip. Bu alanlara ilgi duyan gençler de kariyer seçimlerinde fiber optik teknolojilerini ilgi duydukları alanlara entegre edebilirler. Çünkü hangi alan için olursa olsun, öncelikle ihtiyaç duyulan fiber optik kabloları tasarlayıp üretmek, ardından da geliştirdiğimiz fiber optiklerin sağlık, savunma, endüstri gibi farklı alanlarda kullanılması büyük bir mutluluk veriyor. Hayallerimizi hayata geçirmek için gerekli tüm altyapı ve iradeye sahibiz.

 

Teknoloji

ABD’nin Santa Cruz şehrinde bulunan Kaliforniya Üniversitesi ve Japonya’daki Ritsumeikan Üniversitesinden bir grup araştırmacı, üç boyutlu yazıcıları kullanarak insanlarınkine benzer biçimde çalışabilen robot parmak üretti.

 

Bir grup araştırmacı, tıpkı ayçiçekleri gibi Güneş’i takip eden bir malzeme geliştirdi.