Troposfer katmanındaki rayleigh ve Mie saçılmaları kaynaklı zayıflamanın lazerli uydu haberleşme sistemlerinin performansına etkilerinin analizi

Bu tez çalışmasında serbest uzay optik haberleşme sistemlerinde, atmosferik etkilerden biri olan saçılmanın sistem kayıpları üzerine etkileri incelenmiştir. Belirlenen atmosferik gazların ve su moleküllerinin saçılma kaynaklı zayıflatma değerleri hesaplanmıştır. Yer uydu arası haberleşme sistemi tasarımı yapılmış, ardından BER analizi yapılarak haberleşme sisteminin verimliliği incelenmiştir. En yoğun zayıflatıcı etkilerin yer aldığı troposfer katmanı seçilerek, bu katmanda yakın kızılötesi bölgedeki üç farklı dalgaboyunun gaz molekülerine çarparak oluşturduğu saçılma zayıflatmaları Rayleigh ve Mie analizleri ile incelenmiştir. 850 nm, 1064 nm ve 1550 nm dalgaboyu için saçılma değerleri sırasıyla 0,0666 m^(-1), 0,7250 m^(-1) ve 39,5545 m^(-1) olarak bulunmuş, 850 nm dalgaboyunun troposferdeki gazlar için zayıflama açısından en verimli dalgaboyu olduğu analiz edilmiştir. Taguchi'nin deney tasarım yöntemi kullanılarak, zayıflamaya etki eden parametreler bir dizi analiz sonrası önem derecelerine göre sıralandırılmıştır. Böylece önemsiz parametreler elenerek, görünürlük ve dalgaboyunun verimi etkileyen en önemli faktörler olduğu belirlenmiştir. 850 nm, 1064 nm ve 1550 nm dalgaboylarında, daha büyük boyutlu su molekülleri için Mie teorisi kullanılarak saçılma verimlilikleri analiz edilmiştir. Parçacık yarıçapları 0,1 μm, 1 μm ve 10 μm seçilerek saçılma verimi açısından en verimli dalgaboyunun 850 nm olduğu görülmüştür. Yer uydu arası bir haberleşme sistemi tasarlanarak azot gazının oluşturduğu zayıflatma etkisi ile sistemin BER değerleri 850 nm için (2,06x10)^(-15), 1064 nm için (1,36x10)^(-15), 1550 nm için ise (2,17x10)^(-11) olarak gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçların literatürde kabul edilen BER değeri olan (10)^(-9)'dan daha küçük olduğu ve tasarlanan sistemin daha verimli olduğu bulunmuştur. Sisteme türbülans kaybı eklenerek, toplam SNR değerleri hesaplanmıştır.