طراحي، شبيه سازي و بهينه سازي يك سيستم هشداردهنده ليزري درياپايه با محوريت ارتقاء تفكيك پذيري طول موجي، زاويه اي و زماني

دكتري تخصصي

در اين رساله، ما به طراحي زيرسيستم¬هاي تشكيل دهنده يك سيستم هشداردهنده ليزري براي بهبود تفكيك¬پذيري طول موج، زاويه و زمان پرداخته¬ايم. زيرسيستم اپتيكي طراحي شده، مبتني بر لنز چشم ماهي و شامل هشت لنز با ميدان ديد بيش از 180 درجه در محدوده طول موجي مرئي و فروسرخ نزديك است. مقدار F/# كمتر از 3 و فاصله كانوني موثر در حدود 4/2 ميلي متر بوده كه در سيستم¬هاي تشخيص ليزري تصويربرداري در محدوده فروسرخ نزديك بسيار مهم است. ميزان MTF در فركانس نايكوئيست سيستم براي تمامي زوايا بيش از 8/0 است. اعوجاج (f-θ) كاليبره شده كمتر از ٪3 و روشنايي نسبي بيش از ٪92 است. تمامي اين مقادير نشان دهنده كيفيت بالاي زيرسيستم اپتيكي در متمركزسازي نور به منظور دستيابي به تفكيك پذيري بالا در استخراج طول موج و زاويه و در نتيجه نرخ هشدار اشتباه كمتر است. عملكرد زير¬¬سيستم اپتيكي توسط نرم افزار اپتيكي ZEMAX تحليل و راستي آزمايي شده است. براي طراحي زيرسيستم آشكارسازي، آشكارساز ابرشبكه¬اي نوع II مبتني بر InAs/AlSb در محدوده فروسرخ نزديك طراحي و مدلسازي شده است. بدين منظور، روش تنگبست (ETBM) با تقريب sp^3 s^* براي محاسبه ساختار باند، پيش¬بيني مواد اينترفيس¬ها، استخراج طول موج قطع و ثابت عدم تطابق شبكه مورد استفاده واقع شده است. نتايج شبيه¬سازي بدست آمده اثبات مي¬كند كه تركيب [(InAs)_15-AlAs-(AlSb)_4-AlAs] مناسب¬ترين ساختار با طول موج قطع 27/3 ميكرون و ميزان عدم تطابق شبكه ٪63/0 بين ابرشبكه و بستر GaSb (100) است. همچنين، تركيب [(InAs)_4-AlAs-(AlSb)_16-AlAs] بعنوان آشكارساز سيستم هشداردهنده ليزري با طول موج قطع 1 ميكرون و ميزان عدم تطابق شبكه ٪073/0، ارائه شده است. مزيت اين نوع ساختار مبتني بر آنتيمونايد، قابليت كاهش زمان پاسخ و بهبود كيفيت تصاوير فروسرخ است. در نهايت، يك محيط گرافيكي (GUI) با استفاده از نرم افزار پايتون بعنوان زيرسيستم پردازشي براي استخراج طول موج و زاويه پرتو ليزر ورودي طراحي شده است.

195657

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق الكترونيك

دكتر شهرام محمدنژاد