Multi-spectral optical system design and analysis for defense and surveillance applications
Savunma ve gözetleme uygulamalari için çok bantli (multi-spectral) optik sistem tasarimi ve analizi
- Tez No: 969428
- Danışmanlar: PROF. DR. NURCAN DOĞAN BİNGÖLBALİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, görünür (VIS), kısa dalga kızılötesi (SWIR) ve orta dalga kızılötesi (MWIR) bantlarını ortak bir giriş açıklığı üzerinden birleştiren Cassegrain yapısına sahip çok bantlı bir görüntüleme sisteminin optik tasarımını, performans değerlendirmesini ve analizini sunmaktadır. Çalışmanın amacı, havacılık ve savunma uygulamalarına yönelik gimbal platformları için optimize edilmiş, kompakt, hafif ve yüksek performanslı bir optik sistem geliştirmektir. Önerilen mimari, çok bantlı elektro-optik sistemlerde karşılaşılan çözünürlük, termal dayanıklılık, optik hizalama ve üretilebilirlik gibi kritik zorluklara çözüm sunmayı hedeflemektedir. Optik modelleme ve optimizasyon çalışmaları Zemax OpticStudio yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Odak uzaklığı, giriş açıklığı çapı ve optik malzeme seçimi gibi temel sistem parametreleri, tüm spektral bantlarda görüntü kalitesi gereksinimlerini karşılayacak şekilde titizlikle optimize edilmiştir. Modülasyon Transfer Fonksiyonu (MTF), Nokta Diyagramı (Spot Diagram) analizi ve Airy disk değerlendirmesi gibi performans metrikleri, sistemin uzamsal çözünürlüğünü ve aberasyon kontrolünü değerlendirmek amacıyla kullanılmıştır. VIS ve SWIR kanalları, geç ayrıştırmalı ortak bir kırıcı optik yol üzerinden çalışacak şekilde tasarlanmışken, MWIR kanalı ise 3–5 µm spektral aralığına özel olarak optimize edilmiş bağımsız bir optik yapı ile çalışmaktadır. Ayrıca, çevresel dayanıklılığı sağlamak amacıyla sistemin termal tolerans analizleri de gerçekleştirilmiştir. Ortaya çıkan sistem; yüksek optik kalite, azaltılmış boyut ve ağırlık ile yeni nesil çok bantlı gimbal sistemlerine entegrasyon için uygunluk sergilemektedir. Bu çalışma, hava platformlarında keşif, gözetleme ve istihbarat (ISR), sınır güvenliği ve endüstriyel denetim uygulamaları için kompakt ve yüksek çözünürlüklü çok bantlı görüntüleme çözümlerinin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the optical design, performance evaluation and analysis of a Cassegrain structured multi-spectral imaging system combining visible (VIS), shortwave infrared (SWIR) and mid-wave infrared (MWIR) channels through a common entrance aperture. The aim is to develop a compact, lightweight and high-performance optical system optimized for gimbal platforms in aerospace and defense applications. The proposed architecture addresses critical challenges such as resolution, thermal robustness, optical alignment and manufacturability in multi-spectral electro-optic systems. Optical modeling and optimization were performed using Zemax OpticStudio. Key system parameters such as focal length, entrance pupil diameter and optical material selection were carefully refined to meet image quality requirements across all spectral bands. Performance metrics such as Modulation Transfer Function (MTF), Spot Diagram analysis and Airy disk evaluation were used to evaluate the spatial resolution and aberration control of the system. The VIS and SWIR channels are designed to share a common diffraction path with late-stage spectral separation, while the MWIR channel operates with an independent optical configuration optimized for the 3–5μm range. Thermal tolerance studies have also been conducted for environmental robustness. The resulting system demonstrates high optical quality, reduced size and weight, and suitability for integration into next-generation multispectral gimbal systems. This work contributes to the advancement of compact, high-resolution multispectral imaging solutions for airborne ISR (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance), border security, and industrial inspection applications.
Benzer Tezler
- Orta kızılötesi elektro optik uygulamalar için geniş bant anti yansıtıcı kaplamaların tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of broad band anti reflective coatings for mid wave infrared electro optical applications
ADEM YENİSOY
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN TÜZEMEN
- Design, production and performance analysis of a multi-pass matrix optical system for trace spectroscopy
Eser miktarda bulunan madde spektroskopisi için çoklu geçiş matris optik sistemi tasarımı, üretimi ve performansı
TUBA ÖNDER AKSAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPAN BEK
DR. ULAŞ KÜRÜM
- Hangar kenar modifikasyonu ile basitleştirilmiş fırkateyn modeli hava izinin iyileştirilmesi
Improvement of ship airwake of a simplified frigate model with hangar edge modification
TUNAHAN ŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Düşük bir hızlarında konuşma kodlama ve uygulamaları
Low bit rate speech coding and applications
TARIK AŞKIN
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GÜNSEL DURUSOY
- Mısır ve pamuk ekili alanların çok zamanlı uydu görüntüleri ve obje tabanlı sınıflandırma yöntemi ile tespiti
Identification of cotton and corn fields by object based classification using multitemporal satellite images
YAREN BAŞAK ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF SERTEL