Dilemsel ışık hüzmeleri ve atmosferdeki yayılım özellikleri

Bu çalışmada, yatay optik linklerinde düz tepeli (DT), genel tip ve dilemsel kaynak ışık hüzmelerinde atmosferik türbülansın etkileri incelenmiştir. İlk olarak, türbülanslı atmosferde yayılan DT ışık hüzmesinin kaynak ve alıcı düzlemindeki özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla, DT hüzmenin kaynak düzleminde kaynak boyutu, hüzme gücü ve M2 faktörü türetilmiştir. Türbülanslı bir yayılım ortamı için genişletilmiş Huygens Fresnel kırınım integraliyle alıcı düzlemindeki ışık şiddeti bulunmuştur. Alıcı düzlemi üzerinde belirli bir alan üzerine düşen güç hesaplanmıştır. Yayılım ekseni boyunca Kurtosis parametresi ve hüzme boyut değişimi formüle edilmiştir. Türbülans içinde yayılım esnasında DT hüzme ilk olarak merkezde dairesel halka şeklini almaktadır. Yayılım mesafesi arttıkça bu halkanın çevresi daralmakta, hüzmenin merkezinden oluşan aşağı yöndeki zirve yükselmekte, son olarak da ışık şiddeti değeri salt Gauss şekline dönüşmektedir. Daha sonra, MATLAB kodu kullanılarak genel tip hüzmenin türbülanslı atmosfer içinde yayılım özelliklerini veren bir simülatör geliştirilmiştir. Gereken kaynak ve yayılım parametreleri girildiği zaman, simülatör yayılım ekseni boyunca oluşan ortalama ışık şiddetini video formun da vermektedir. Simülatörün bazı örnek çıktıları gösterilmiştir. Son olarak dilemsel lazer hüzmelerinin hem boşlukta hem de türbülanslı atmosferde yayılımı incelenmiştir. Dilemsel kaynak alan profili, kaynağın piksellere ayrılmasıyla oluşturulur. Hem boşluk hem de türbülanslı atmosferde yayılım esnasında alıcıdaki alan, genişletilmiş Huygens Fresnel integrali yoluyla tüm kaynak piksellerinin katkısı eklenerek bulunur. Bu yöntem herhangi bir kaynak alanı için alıcıdaki ışık şiddetini elde etmemize imkan vermektedir. Dilemsel hüzme uyarılması kullanılarak cos-Gauss, yüksek dereceli halkasal ve genel tip gibi bir çok değişik lazer hüzmesinin ışık şiddetinin ve alıcının merkezinde sintilasyon indeksinin tutarlılığı literatürde var olan sonuçlarla kontrol edilmiş, ve bazı orijinal dilemsel hüzme alanları için alıcıdaki ışık şiddeti dağılımı ve şiddet sapmaları bulunmuştur. Sintilasyon indeks, zayıf atmosferik türbülans şartında Rytov çözüm yöntemi kullanılarak nümerik integrasyonla hesaplanmıştır. Seçilen kaynak ve yayılım parametreleri altında, tüm hüzme tipleri için yayılım mesafesi arttıkça sintilasyon indeks artmaktadır. Kesikli hüzmeler için Fresnel bölgesinde iniş çıkışlar yapan sintilasyon indeks, uzak alanda artmaktadır. Bu çalışmada gözlenen sonuçlar, atmosferik optik linkler için sintilasyon indeksi en aza indiren optimum hüzme profilinin bulunmasında faydalı olabilir.