Wavefront shaping optimization algorithms for focusing light through a multimode fiber
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MEHMET TABAK
Danışman: Emre Yüce
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Optik fiberler, optik sinyalleri yönlendirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Çok modlu fiberler, tek modlu muadillerine kıyasla daha büyük bir bant genişliği sunar. Çok modlu bir fiberin sonundaki yoğunluk, moddan moda bağlama ve çok modlu girişimden etkilenebilir. Bu, sinyal verimini azaltabilir. Bununla birlikte, fiberin sonundaki toplam yoğunluk, giriş dalga cephesini şekillendirerek ve artan sinyal seviyeleri sağlayarak modüle edilebilir. Çalışmamızda, fiber optik içerisinde ışığı odaklamanın dalga cephesi şekillendirme ile mümkün olduğunu gösterdik. Medyanın içindeki ışığı belirli bir konuma odaklayan benzersiz bir dalga cephesi vardır. Işık ortam içinde hareket ederken ışığın dalgasını dinamik olarak uzaysal ışık modülatörü ile ayarlanmaktadır. Bu tezde, ışığı saçan bir nesne aracılığıyla odaklayan dalga cephesi şekillendirme için optimizasyon algoritmalarını deneysel olarak değerlendiriyor ve geliştiriyoruz. Bu algoritmalar, sürekli sıralı (C), kademeli sıralı (S), segmentli (SE), Monte-Carlo sürekli hibrit (MCC), kademeli sürekli hibrit (SC) ve segmentli sürekli hibrit (SEC) olarak isimlendirilmektedir. Bu algoritmaları hızlarına, fiberin içinde seçilen bölgesel ışık artış miktarı ve fiberdeki total ışık miktarındaki artışa göre performanslarını analiz ediyor ve karşılaştırıyoruz. Sürekli algoritma seçilen noktada odaklanmayı en hızlı gerçekleştirilen algoritma oldu, en yavaş algoritma olarak hibrit Monte-Carlo sürekli olmuştur ve sürekli algoritmaya göre yaklaşık %46 daha yavaş ışığı istenilen noktaya odaklamıştır. Hızların algoritmalara arası sıralaması şu şekilde ölçülmüştür: Sürekli sıralı, segmenti, kademeli sıralı, hibrit kademeli sürekli, hibrit segmentli sürekli ve hibrit Monte-Carlo sürekli. Hibrit Monte-Carlo sürekli algoritmasında diğerlerinden çok daha önce odak oluşumu gözlemlenmiştir. Algoritma başladıktan sonra 357. saniyede seçilen hedef noktasında ışık artış miktarı ilk ışık miktarının yaklaşık 150 katına çıkmıştır. Aynı süre zarfında diğer hiçbir algoritmada herhangi bir değişiklik gözlenlenmemiştir. Bölgesel bölgedeki artış miktarında, sürekli sıralı algoritması kademeli sıralı algoritmaya göre %1,1 ve segmentli algoritmaya göre %2.9 daha iyi performans göstermiştir. Toplam ışık miktarındaki artış miktarında ise hibrit kademeli sürekli algoritma başlangıç değerinin yaklaşık 5.82 katına artırmıştır. Diğer algoritmaların performansı: sürekli sıralı 5.80, kademeli sıralı 5.61, segmentli 5.47, hibrit segmentli sürekli 4.97, hibrit Monte-Carlo sürekli 4.90 olarak gözlemlenmiştir.