Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Mehmet TİKEN
Danışman: Elif Orhan
Özet:
Bu tez çalışmasında, yeni nesil dedektör silikon fotoçoğullayıcıların (SiPM) anlaşılması ve yüksek algılama performanslarının, açık hava koşullarında nesne veya doğal yüzeylerin kilometre ölçeğindeki mesafelerinin düşük enerjili kısa darbe lazer diyot ile ölçülerek, belirlenmesi amaçlanmıştır. Yapılan çalışmalar, binoküler lazer mesafe ölçer tasarımı ve prototip geliştirme çerçevesinde sürdürülmüştür. Bu kapsamda, elektronik çalışmalarda SiPM dedektör, lazer sürücü ve veri toplama kartları; optik ve mekanik çalışmalarda ise lazer kollimatör ve dedektör odaklama optikleri ile bileşenlerin yerleştirileceği mekanik aksamlar tasarlanarak üretilmiştir. Çalışmada, düşük gürültüsü nedeniyle SiPM dedektörü olarak Hamamatsu imali S15639-1325PS modeli tercih edilmiştir. SiPM karakterizasyon çalışması ile, başta ön yükselteç olmak üzere okuma devresinin tüm bileşenlerinin tasarımı ve simülasyonu için SiPM'in çıkış kapasitansı, çıkış direnci ve tepki zamanlarını içeren parametreler elde edilmiştir. SiPM'in gürültü tipi ve farklı ışık seviyeleri altında spektral güç ölçümü yapılmıştır. Bandgenişliği 100 MHz, kazancı >23 dB ve gürültü değeri (noise figure) değeri < 6 dB olan düşük gürültülü voltaj yükselteci (LNA) tasarlanmıştır. Kısa darbe lazer diyot için, 40-80 A arasında tepe akımı ve 10-100 ns arasında darbe genişliği ayarlanabilir bir sürücü elektroniği tasarlanmıştır. Lazer darbesi dalga formu, sürücü devresi modifiye edilerek düz tepe veya Gauss formuna dönüştürülebilinmektedir. 12 μJ enerjili kısa darbe lazer diyot kullanılarak 2674 m uzaklıktaki doğal bir tepe >2 sinyal gürültü oranı (SNR) ile başarılı bir Şekilde ölçülmüştür. İki- darbe tekrarlama frekanslı (PRF) mesafe belirsizliği tekniği, incelenmiş ve standart mesafe ölçüm tekniği ile karşılaştırılmıştır. SiPM dedektörü kullanılarak 16 ns darbe genişliğindeki 2,3 μJ enerjili lazer darbeleri ile 1880 m uzaklıktaki bir mesafe iki yöntemle de ölçülmüş ve mesafe belirsizliği tekniğinin 9 kat daha iyi SNR sağladığı görülmüştür. Bunlara ek olarak, Wavelet ve Wiener filtreleme tekniklerinin SNR kazançları karşılaştırmıştır. Wavelet filtrelemenin Wiener'e göre en az 2 kat daha iyi SNR sağladığı görülmüştür.
Anahtar Kelimeler : Silikon Fotoçoğullayıcı (SiPM) Dedektör, Lazer Mesafe Ölçer,
Binoküler Optik Tasarım, Eş Fazlı Ortalama, Sayısal Gürültü
Azaltma