کاربرد حسگر ماره ای دوکاناله جبهه موج در تلاطم جوی

حسگرهای جبهه ی موج کاربرد وسیعی در اپتیک، چشم پزشکی، نجوم رصدی و غیره دارند. در دو دهه ی اخیر انواع متنوعی از حسگرهای جبهه موج معرفی شده اند. اخیراً حسگر ماره ای دو کاناله ی جبهه ی موج در دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان معرفی شده است. در این رساله برای این حسگر چیدمانی ساده معرفی می کنیم و با استفاده از آن به مطالعه ی جو متلاطم در نزدیکی سطح زمین می پردازیم. در حسگر ماره ای جبهه ی موج دو کاناله باریکه ی موازی لیزر توسط یک باریکه شکن وارد دو انحراف سنج ماره ای یکسان می شود. جهت خطوط توری ها در هر انحراف سنج تقریباً موازی با هم اما عمود بر خطوط توری های انحراف سنج دیگر است. در نتیجه فریزهای ماره ی افقی و قائم بصورت همزمان در این حسگر تشکیل می شوند. با ثبت فریزهای ماره در غیاب و حضور نمونه ی مورد آزمون و مقایسه ی آنها با هم، امکان اندازه گیری فاز جبهه ی موج باریکه ی لیزری فراهم می شود. یکی از کاربردهای حسگر جبهه ی موج استفاده از آن در مطالعه ی تلاطم جوی است. در این رساله حسگر ماره ای جبهه ی موج در مطالعه ی تلاطم جوی در دو مرحله بکار رفته است. در مرحله ی اول با معرفی چیدمانی ساده تر برای این حسگر، تحول زمانی جبهه ی موج عبوری از جو متلاطم مورد بررسی قرار می گیرد. در آزمایش انجام شده در این مرحله، از جبهه ی موج ورودی به حسگر تنها در ابعاد توری های بکار رفته در آن (تقریباً ? سانتیمتر) نمونه برداری شد. چون در این ابعاد جبهه ی موج تخت بوده، تنها کج شدگی جبهه ی موج مشاهده شد. در مرحله ی دوم برای رفع این محدودیت، یک تلسکوپ و یک عدسی موازی ساز به آرایش حسگر اضافه شد. با این کار ابعاد نمونه برداری از جبهه ی موج ورودی به اندازه ی ابعاد دهانه ی ورودی تلسکوپ افزایش یافت. در نتیجه ابیراهی هایی غیر از کج شدگی جبهه ی موج نیز بر روی آن پدیدار شد. سهم مربوط به هر ابیراهی در آشفتگی های جبهه ی در مدل کولموگروف ارائه شده برای مطالعه جو متلاطم، توسط فرید به صورت نظری تعیین شده است. در این رساله با بررسی آماری ابیراهی های جبهه ی موج سهم مربوط به هر ابیراهی در آشفتگی های جبهه ی بصورت تجربی نیز تعیین شد. با رسم نتایج نظری به همراه نتایج تجربی بدست آمده در یک نمودار، معلوم شد که این نتایج در ابتدای نمودار توافق خوبی باهم دارند ولی رفته رفته برای ابیراهی های مرتبه ی بالاتر این نتایج از هم دور می شوند. در نتیجه یک مقدار انحراف از مدل نظری کولموگروف در داده های تجربی نمایان شد. همچنین در این مرحله با استفاده از مدل کولموگروف، پارامتر فرید با چند روش مختلف تعیین شد که نتایج حاصل از روشهای مختلف با هم توافق خوبی دارند. لازم به ذکر است که بکار بردن تلسکوپ همراه با تعیین اعوجاج فریزهای ماره با دقت زیر یک پیکسل، موجب بهبودی حساسیت اندازه گیری حسگر بیشتر از یک مرتبه ی بزرگی نسبت به مرحله ی قبل شد، بطوریکه کمینه ی زاویه ی ورود قابل اندازه گیری به حسگر مقدار 3×?10?^(-7) رادیان بدست آمد. همچنین چند کاربرد دیگر این حسگر جبهه ی موج، که به موازات این پایان نامه توسط دانشجویان دیگر در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد و دکتری در گروه ماره ی دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه ی زنجان انجام شده است، بطور مختصر مرور می شود. این کارها عبارتند از: اندازه گیری ابیراهی عدسی ها، بررسی خواص غیرخطی اپتیکی مواد، اندازه گیری بار توپولوژیکی مد لاگر-گاوسی. در پایان به معرفی نرم افزاری، تحت زبان برنامه نویسی matlab، می پردازیم که با به کارگیری آن هر شخص می تواند به آسانی از این حسگر در زمینه های مختلف استفاده کند.