Türbülanslı atmosferde Gauss ve Vortexli Gauss ışınların yayılması
Propagation of Gaussian and vortex Gaussian beams in turbulent atmosphere
Yazar: GAMZE NUR SEÇİLMİŞ
Danışman: DR. KHOLOUD ELMABRUK
Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Gauss ışınları = Gaussian beam ; Işın = Beam ; Lazer optik sistem = Laser optic system ; Lazerli haberleşme = Laser communication ; Türbülans = Turbulence ; Vorteks = Vortex

Özet:
ÇalıĢma dalga boyu, kaynak boyutu ve alıcı açıklığı yarıçap uzunluğu parametrelerinin atmosferde yayılan Gauss ve vortexli Gauss ıĢınlarının yoğunluk profiline olan etkileri incelenmiĢtir ve bu ıĢınların uzak mesafeler için parıldama özellikleri topolojik yük, çalıĢma dalga boyu, kaynak boyutu ve alıcı açıklığı yarıçap uzunluğu parametrelerine göre analiz edilmiĢtir. Bu analizi gerçekleĢtirmek için gerçek hayattaki atmosferik türbülansı modellemek amacıyla kullanılan bir yöntem olan rastgele faz ekran modeli kullanılmıĢtır. Elde edilen verilere göre, büyük kaynak boyutuna sahip ve daha düĢük çalıĢma dalga boylarında hem Gauss hem de vortexli Gauss ıĢını orijinal profilini korumaktadır. Alıcı açıklığı yarıçap uzunluğunun değiĢimiyle, her iki ıĢın türünün yoğunluğu üzerinde gözle görülür bir etki tespit edilememiĢtir. DeğiĢen ıĢın parametrelerinin her iki ıĢın türünün parıldama seviyesine etkisi incelendiğinde, yayılma mesafesi 2,5 km‟ye kadar Gauss ıĢının daha iyi performans gösterdiği, 2,5 km‟den sonraki mesafelerde uygun parametreler seçildiğinde vortexli Gauss ıĢının kullanıldığı sistemler daha iyi alıcı performansına sahip olduğunu gözlemlenmektedir. Tez çalıĢmamız dahilinde elde ettiğimiz sonuçlar, 5G ve 6G iletiĢim bağlantıları, savunma sanayi alanında kullanılan lazer uydu iletiĢimi ve uzaktan algılama gibi çeĢitli uygulamalardaki serbest alan optik iletiĢim sistem performansını iyileĢtirilmesine katkıda bulunacaktır.

Abstract:
The effects of operating wavelength, source size and receiver aperture radius,parameters to the intensity profile of Gaussian and vortex Gaussian beams propagating in the atmosphere were investigated, and the scintillation properties of these beams for long distances were analyzed according to the parameters of topological charge, operating wavelength, source size and receiver aperture radius. To perform this analysis, the random phase screen model that is a method of real atmospheric turbulence, was used. The obtained data showed that the use of both Gaussian beams and vortex Gaussian beams with high topological charge and lower operating wavelengths helps the beam keeping its original beam profile. With the variation of the receiver aperture radius, no noticeable effect on the intensity of either beam type could be detected. When the effect of changing beam parameters on the scintillation level of both beam types is examined, it is observed that the Gaussian beam performs better up to a propagation distance of 2,5 km, and when the appropriate parameters are selected at distances beyond 2,5 km, the systems in which the vortex Gauss beam is used have better receiver performance. The results of my thesis will contribute to the improvement of free space optical communication system performance in various applications such as 5G and 6G communication links, laser satellite communication and remote sensing used in the defense industry.