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.
Merkez: Fiberde ışığın içinden
ilerlediği cam merkezdir.
Cam Örtü: Işığın merkezden dışarı
çıkmasını önleyen cam kılıftır. Merkezin dışını sarar ve merkezden yansıyan
ışığı merkeze geri gönderir.
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.
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.
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.
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.
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.