Türbülanslı sualtı ortamında vortex hüzmesinin fibere kuplaj verimliliği

Sualtı optik kablosuz iletişim, okyanus ortamlarında yüksek bant genişliğine sahip veri iletimi için umut verici bir teknolojidir. Bununla birlikte, sualtı telsiz optik haberleşme (UOWC) sistemlerinin performansı genellikle sinyal bozulmasına neden olan ve bağlantı güvenilirliğini azaltan okyanus türbülansı tarafından engellenir. Bu tez, yörüngesel açısal momentum taşıyan özel bir lazer ışını sınıfı olan girdap ışınlarının, UOWC sistemlerinin verimliliğini ve sağlamlığını artırma potansiyelini araştırmaktadır. Türbülanslı su altı kanallarında, geleneksel Gauss ışınları ışın yayılmasına ve saçılmasına karşı hassastır. Girdap ışınları, benzersiz faz yapıları nedeniyle türbülans kaynaklı bozulmaları azaltmada potansiyel avantajlar sunar. Dahası, yüksek kapasitesi, türbülansa direnci ve karmaşık çoklama teknikleriyle çalışma yeteneği nedeniyle girdap ışınları, geleceğin optik iletişim sistemlerinin temel bir bileşenidir. Bu avantajlar, geleneksel optik ışınların çeşitli zorluklarla karşılaştığı su altı iletişimi gibi ortamlarda özellikle faydalıdır. Bu araştırma, su altı türbülanslı kanallarda yayılan girdap ışınlarının fiber kuplaj verimliliğini analiz etmeye odaklanmaktadır. Okyanus türbülansında girdap ışın yayılımı kavramı, genişletilmiş Huygens-Fresnel prensibine dayanmaktadır. Analiz, kinetik enerjinin dağılma oranı, ortalama kare sıcaklığın dağılma oranı ve sıcaklık-tuzluluk gradyanı dahil olmak üzere temel türbülans parametrelerinin etkilerini ele alır. Sayısal simülasyonlar, değişen çevre koşulları ve girdap ışın parametreleri altında fiber kuplaj verimliliğini değerlendirmek için MATLAB'da yönlendirilir. Simülasyonlar çeşitli kaynak boyutlarını, alıcı açıklık çaplarını, dalga boylarını ve bağlantı mesafelerini hesaba katar. Ek olarak, girdap ışınının topolojik yükünün kuplaj verimliliği üzerindeki etkisi incelenir. Simülasyonların sonuçları, simülasyon sonuçlarına göre girdap ışınlarındaki daha yüksek topolojik yüklerin türbülans kaynaklı ışın yayılmasına karşı daha iyi dirence yol açtığını ortaya koymaktadır. Ayrıca, çalışma fiber kuplaj verimliliği ile sıcaklık ve tuzluluk gibi temel çevresel parametreler arasındaki ilişkiyi niceliksel olarak belirtmektedir. Girdap ışınları kullanan UOWC sistemlerinin tasarımı ve uygulaması bu keşiflerin yardımıyla optimize edilebilir. Çalışma, girdap ışınlarının su altı optik iletişim bağlantılarının performansını ve doğruluğunu güçlendirme potansiyelini vurgulamaktadır. Son olarak, bu tez girdap ışınları kullanan UWOC'nin performansını iyileştirmeyi ve su altı türbülanslı ortamlarda fiber kuplaj verimliliği için en iyi koşulları sağlamayı amaçlamaktadır