Katadioptrik görünür, yakın kızılötesi ve orta kızılötesi dalga boyunda algılama yapan optik tasarım
Catadioptric visible, near infrared and mid infrared detection optical design
Yazar: MEHMET BERKE IŞIK
Danışman: DOÇ. DR. TARIK ASAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Dalga biçimleri = Wave shapes ; Kızılötesi = Infrared ; Optik tasarım = Optical design

Özet:
Optik bir sistemin parametrelerinin doğru belirlenmesi hem tasarımın doğru noktaya ulaşmasını hem de daha ucuz ve güvenli bir sistemin ortaya çıkmasını sağlar. Bu tezin temel amacı, hava aracından altı kilometre uzaklıktaki haraketli bir nesnenin insan olup olmadığını tanımlayabilmektir. Hareketli bir nesnenin insan olduğunu tanımlayabilmek için, kullanılacak optik sistemin hava şartlarına, hedef imzasına ve farklı dalga boylarındaki ışığa uygun olarak çalışabilmesi gereklidir. Bu amaca göre, tez çalışması kapsamında optik ve sistem tasarımları görünür dalga boyu, yakın kızılötesi dalga boyu ve orta kızılötesi dalga boyunda çalışacak şekilde tamamlanmıştır. Farklı dalga boylarının söz konusu olması farklı sistemlerin tasarlanmasını gerektirmektedir. Farklı dalga boyları için farklı dedektör boyutları, farklı odak uzunlukları ve farklı görüş açıları sistem parametreleri olarak belirlenmiştir. Belirlenen bu değerler Gece Görüş Entegre Performans Modeli programında kullanılarak, yer çözümlenmiş mesafe, görüntü yorumlanabilirlik derecelendirme ölçeği, menzil performansları ve modülasyon transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Sistem tasarımın tamamlanması ile optik tasarımına geçilmiş ve tasarım için Zemax OpticStudio programı kullanılmıştır. Optik tasarımda özel bir konu olarak ele alınan katadioptrik tasarımın önemli unsurlarından biri olan ve çalışılan üç dalga boyunun da sisteme dahil edilmesini sağlayan ortak optik açıklık, aynalar ve mercekler kullanılarak tasarlanmaktadır. Farklı dalga boylarındaki ışığın kullanımı, üç parçalı tümleşik optik açıklık tasarımının tamamlanmasını gerektirmiştir. Tasarım sonucunda her dalga boyu için nokta diyagramı, çarpıtma ve optik yerleşim sonuçları elde edilmiştir. Tez çalışmasında elde edilen sonuçlar birçok gelişmiş ve yarışabilir özelliklerinin yanı sıra tasarlanan sistem, boyutlarının savunma sanayi sektöründe satışı yapılan katadioptrik ortak açıklıklı sistemlerin boyutlarından daha küçük olması ile ön plana çıkmaktadır. Böylece, tez kapsamında elde edilen sonuçlar kullanılarak üretilen bir katadioptrik ortak açıklıklı sistemin diğer sistemlere göre daha hafif ve dolayısıyla daha kullanışlı olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
The correct determination of the parameters of an optical system ensures that the design reaches the right point and a cheaper and safer system emerges. The main purpose of this thesis is to be able to identify whether a moving object six kilometers from the aircraft is human or not. To be able to identify that a moving object is a person, it is necessary that the optical system to be used can work in accordance with weather conditions, the target signature, and light of different wavelengths. For this purpose, optical and system designs have been completed within the scope of the thesis study to operate at visible wavelengths, near infrared wavelengths and mid-infrared wavelengths. The fact that different wavelengths are involved requires the design of different systems. Different detector sizes, different focal lengths and different field of views were determined as system parameters for different wavelengths. By using these determined values in the Night Vision Integrated Performance Model program, ground resolved distance, image interpretability rating scale, range performances and modulation transfer function were obtained. After the system design was completed, optical design was started and Zemax OpticStudio program was used for the design. A common optical aperture, which is one of the important elements of catadioptric design, which is considered as a special issue in optical design, and which allows all three wavelengths studied to be included in the system, is designed using mirrors and lenses. The use of light of different wavelengths required the completion of the three-part integrated optical design. As a result of the design, spot diagram, distortion and optical layout results were obtained for each wavelength. The results obtained in the thesis study stand out with its many advanced and competitive features, as well as the designed system, the dimensions of which are smaller than the dimensions of catadioptric common aperture systems sold in the defense industry sector. Thus, it is thought that a catadioptric common aperture system produced using the results obtained within the scope of the thesis may be lighter and therefore more useful than other systems.