Акустооптический спектроанализатор импульсных сигналов

Акустооптический спектроанализатор импульсных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

сооз соютсних социАлистичксних

Республин (19) (11) цр g Г 01 R 23/16

ВСГ ""

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3850847/24-21 (22) 29.01.85 госудюствкнный комитат ссс

re дили изоы етний и отнеьа ьй (46) 30.10.86.. Бюл. Ф 40 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф.М.А.Бонч-Бруевича (?2) А.Ф.Бухенский, А.П.Лонский и В.И.Яковлев (53) 621.317.757(088.8) (56) ТИИЭР, т. 69, Р 1, 1981, с. 92-108.

Там же, с. 74-91. (54} АКУСТООПТИЧЕСКИЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области оптической обработки сигналов. Может быть использовано для получения спектра импульсных сигналов. Целью изобретения является увеличение от-. ношения сигнал/шум, без,увеличения мощности лазера, Для достижения цели в устройство, содержащее оптически связанные лазер 1, коллиматор 2, акустооптический модулятор света 4 (АМС), интегрирующую линзу 5 и фотоприемник 8, установленный в плоскоси ти линзы 5 в области одного из первых порядков, введены линейно-частотно-модулирующая дифракционная решетка 3, фотоприемник 7, установленный в фокальной плоскости линзы 5 в области другого первого дифракционного порядка, и решетчатые диафрагмы 6, 7 с шагом, зависящим от времени анализа, полосы частот, фокусного расстояния интегрирующей линзы; сумматор

10, спектроаналиэатор 11, Отношение сигнал/шум повышается по сравнению с прототипом на величину, зависящую от полосы частот и разрешающей способности по частоте последовательного спектроанализатора. Этот эффект достигается эа счет увеличения времени обработки вследствие неоднократного прохождения исследуемого импульса в апертуре ANC. 1 ил.

67278 2

3Î

35 (ЛР/Ч) а / „, 40

1 12

Изобретение относится к устроиствам для оптической обработки сигналов и может быть использовано для получения спектра импульсных сигналов.

Цель изобретения — увеличение отношения сигнал/шум„- бео увеличения мощности лазера.

На чертеже приведена функциональная схема акустооптического спектроанализатора импульсных сигналов.

Устройство содержит лазер выход которого оптически связан с коллиматором 2, оптически связанным также с линейно-частотно-модулирующей (ЛЧМ) дифракционной решеткой 3, которая связана с оптическим входом многоходового акустооптического модулятора 4 света (АМС), на электрический вход которого подается исходный импульсный сигнал. Оптический выход

ANC 4 связан с входом интегрирующей линзы 5, а ее выходы оптически через решетчатые диафрагмы 6 и 7 соединены с фотоприемниками 8 и 9. Входы сумматора 10 электрически связаны с выходами фотоприемников 8 и 9, а его выход — с входом последовательного спектроанализатора 11, выход которого является выходом устройства

Акустооптический спектроанализатор импульсных сигналов работает следующим образом.

Входной импульсный сигнал поступает на вход многоходового АМС который выполнен следующим образом: на верхней грани сделан срез для установки пьезопреобразователя под углом о = 90 — 0, а на расстоянии

Ь na рО, (где - число ходов акустической волны в АМС, четнсе число; Q — поперечный размер АМС) также сделан срез под углом

180 - 06 для установки поглотителя.

Таким образом обеспечивается пилообразная форма распространения акустической волны с переотражением от нижней и верхней граней АМС. Световой пучок от лазера 1 расширяется коллиматором 2, далее дифрагирует на

ЛЧМ-решетке 3, образуя опорные пучки, соответствующие (-1) и (+1)-му дифракционным порядкам, а также не дифрагировавшую компоненту. Световой пучок, соответствующий не дифрагировавшей на решетке компоненте, проходит многоходовый ANC, в котором акустическая волна (пространственный аналог входного сигнала) распространяется от пьезопреобразователя под углом с оптической осью системы Ч =

= 90 + 8< отражаясь далее от нижней грани под углом с оптической осью системы „ Т 270 - Э„ затем аналогично от верхней грани и т.д, и дифрагирует на каждом из отрезков распространения ультразвуковой волны, отклоняясь в направлении соответственно одного или другого фотоприемника. Затем интегрирующей линзой 5 осуществляется пространственное разделение дифракционных порядков. В области первых порядков устанавливаются решетчатые диафрагмы 6 и 7 и фотоприемники 8 и 9, которые регистрируют отсчеты интерференционной картины, появляющейся в результате взаимодействия преобразованных.линзой 5 сигнального и ЛЧМ-световых пучков. Решетчатые диафрагмы, расположенные симметрично относительно оптической оси, выполняются таким образом, чтобы расстояния между отверстиями лх = лир 3 F/V (где лир — частотное разрешение; 31 — длина волны света; F - фокусное расстояние интегрирующей линзы; V — скорость распространения ультразвуковых волн в АМС). Разрешающую способность решетчатых диафрагм целесообразно выбирать лир = 5fр„(где лир„ разрешающая способность по частоте последовательного спектроанализатора).

ПОскОльку Alfр = > 7g тО где Фд — полоса частот;

Т„ — время анализа.

Ширину щелей d. решетчатых диафрагм целесообразно выбирать так, чтобы

d = kF Л аЕ,/V (где k = 0,1-0,3), а параметры ЛЧМ-дифракционной решетки так, чтобы лГ„Ч = Ф, Г„V = fo (где л К, и Я„ — соответственно перепад пространственных частот и центральная частота ЛЧМ-дифракционной решетки,", f, — центральная часто" та AMC). Регистрируемые фотоприемниками 8 и 9 отсчеты преобразуются в сумму радиоимпульсов, которые. поступают на соответствующие входы сумматора 10 и далее на последовательный спектроанализатор l1, формирующий на своем выходе спектр исходного импульсного сигнала.

Формула из обре тения

Акустооптический спектроанализатор импульсных сигналов, содержащий расположенные на одной опти-: ческой оси и оптически связанные лазер, коллиматор, акустооптический модулятор света, интегрирующую линзу и первый фотоприемник, установленный в фокальной плоскости интегСоставитель И. Коновалов

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Сердюкова

Корректор Т. Колб

Заказ 5767/41 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,- д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная1 4

3 12

Использование решетчатых диафрагм на входах фотоприемников и ЛЧМ-дифракционной решетки, которая служит генератором опорных пучков, совместно с многоходовым АМС, позволяет на выходе фотоприемников получить сумму радиоимпульсов, амплитуды которых пропорциональны амплитудам выделенных решетчатой диафрагмой спектральных составляющих. Длительность этих импульсов примерно равна времени нахождения пространственного аналога электрического сигнала в апертуре ANC, Увеличение времени обработки эа счет неоднократного прохождения исследуемого импульса в апертуре АМС позволяет использовать узкополосный перестраиваемый по частоте фильтр, на основе которого строится после-. довательный спектроанализатор. Таким образом, полоса тракта последетекторной обработки уменьшается от полосы сигнала в прототипе до разрешения последовательного спектроанализатора и, следовательно, отношение сигнал/шум повышается в (Ф„/лЕp ) раз.

67278

4 рирующей линзы, в области одного из первых дифракционных порядков, перед которым расположена диафрагма, отличающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум без увеличения мощности лазера, он содержит линейно-частотно-модулирующую дифракционную решетку, установленную между коллима10 тором и акустооптическим модулятором света, второй фотоприемник, установленный в фокальной плоскости интегрирующей линзы в области другого дифракционного порядка, при

15 этом перед каждым фотоприемником установлена решетчатая диафрагма с шагом дх = (JIF/ó) ô„/ò„, 20 где. 3 — - длина волны света;

F — фокусное расстояние интегрирующей линзьц

V — скорость распространения звуковых волн в акустоопти25 ческом модуляторе света;

Ф вЂ” полоса частот;

Та — время aHa Hsai сумматор, входы которого соединены с .выводами первого и второго фотопри30 емников соответственно, а выход подключен к входу последовательного спектроанализатора, выход которого является выходом устройства, а акустооптический модулятор света выполнен многоходовым е пьезопреобразователем, установленным на модуляторе

:,под углом о/= 90 - 8 к оптической .оси (где 0 — угол Брегга) .