Splitting of light to different frequencies is an important tool for several photonic research and applications. One of those applications is increasing the absorption of light via spectral splitting in solar energy systems. Nowadays, this splitting process is realized by fixed diffraction gratings. However, these structures can't adapt to the environmental changes and their efficiencies differ from season to season. A structure that can adapt to environmental changes would certainly increase the efficiency of solar energy systems. When the dimensions of a medium are comparable to wavelength of light, diffraction plays a major role in wave propagation and it differs by wavelength. Thus, it is possible to obtain intended phase difference for each frequency by changing the thickness or refractive index of the medium. As a result, waves at a specific frequency can be controlled to constructively interfere at a desired point. Liquid crystal displays, which enable to control refractive indices of each pixels via modulating the amplitude of the applied electric field can be used to control diffraction. By this programmable control, the spatial phase of light can be changed between 0-2π and the phase pattern for spectral splitting can be determined. As a result, light can be spectrally split using an adaptive medium. In this thesis, we will use liquid crystal displays to determine a micro structure that can achieve spectral splitting at different angles of incident light. In accordance with this purpose, spectral splitting of light will be customized to a region or a building. In addition, we will also investigate the effectiveness of the spectral splitting and the splitting ratio. Our spectral splitting patterns promise an increase in solar cell efficiency given that the effectiveness will be customized to the location where the solar cell will be positioned.

Işığın farklı dalga boylarına ayrılması fotonik alanındaki birçok uygulamada ve araştırmada önem taşımaktadır. Bu uygulamalardan biri, güneş enerjisi sistemleri için ışığın spektral olarak ayrıştırılıp daha verimli bir şekilde soğurulmasıdır. Günümüzde bu ayrıştırma işlemi ızgara benzeri mikro yapılar sayesinde gerçekleştirilmektedir. Ancak bu yapılar çevresel faktörlere uyum sağlayamadığı için verimlilikleri mevsimlere ve çevresel değişimlere göre farklılık göstermektedir. Yapıların çevresel değişimlere uyum sağlayabilmesi durumunda güneş enerjisi sistemlerinde kayda değer bir verim artışı olacaktır. Işığın dalga boyuyla karşılaştırılabilecek derecede küçük ortamlarda kırınım her bir dalga boyu için farklılık göstermektedir. Buradan yola çıkarak, ortamın kalınlığının veya kırılma indisinin değiştirilmesiyle her bir frekansta istenilen kadar faz kayması sağlanabilir ve böylece her bir frekanstaki ışığın yapıcı girişime uğradığı nokta kontrol edilebilir. Sıvı kristal ekranlar, uygulanan elektriksel alanın genliğine bağlı olarak her bir pikselin kırılma indisini kontrol etme imkânı sağladığından kırınım optik uygulamalarında kullanılabilir. Işık, bu prensibe dayalı çalışan SLM gibi kırınım optik elemanları sayesinde spektral olarak ayrıştırılabilmektedir. Bu çalışmada, sıvı kristal ekranlar kullanılarak ölçümlerin yapılması, verimliliği arttıran holografik yapıya karar verilmesi ve böylece gün veya yıl içerisinde verimliliği optimum seviyeye çıkaracak holografik yapıların belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda, uzaysal ışık modülatörleri kullanılarak ışığın spektral ayrışması programlanabilir olarak yapılacak ve bu ayrışmanın kullanılan frekans aralığında etkinliği ile ayrıştırma oranı incelenecektir. Bu sayede bölgelere veya binalara optimize edilmiş mikro yapılar belirlenebilecek, geniş bantta spektral ayrıştırma yapılarak güneş enerji sistemlerinde verimlilik artırılabilecektir.