Акустооптический анализатор спектра видеосигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для получения спектров видеосигналов в реальном масштабе времени.

Цель изобретения - увеличение чила элементов разрешения по частоте анализатора спектра.

На чертеже представлена структурная схема акустооптического анализатора сг1ектра видеосигналов.

Акустооптический анализатор спекра видеосигналов содержит последовательно расположенные оптически связанные источник 1 когерентного свет например оптический квантовый генератор непрерывного действия, колли

матор 2, цилиндрическую линзу 3, акустооптический модулятор (АОМ)4 с пьезопреобразователем 5, сферическую линзу 6, диафрагму 7 с двумя областями прозрачности, АОМ 8 с пьезопреобразователем 9, оптический клин 10. АОМ 8 повернут на 90° вокру оптической оси относительно АОМ 4. Далее расположены сферическая линза 11, фокальная диафрагма 12, пропускающая световые пучки, сфокусированные на оптической оси устройства, цилиндрическая линза 13, двумерный фотоприемник 14, имеющий N строк, причем отношение длин звукопроводов АОМ 8 и АОМ 4 равно N - 1. Выход фотоприемника 14 является выходом анализатора спектра. Кроме того, анализатор содержит амплитудный модулятор 15, первый вход которого является входом анализатора спектра, а выход соединен с пьезопреобразователем 5, а также генератор 16 сигнала с линейной частотой модуляции (ЛЧМ), выход которого соединен с вторым входом модулятора 15 и с пьезопреобразователем 9. Одна из областей прозрачности диафрагмы 7 оптически связана с апертурой АОМ 8 и оптическим клином 10 и расположен на оптической оси устройства, а вторая область прозрачности диафрагмы смещена вдоль направления распространения акустических волн в АОМ 4 от оптической оси устройства на расстояние

Х. f-,

о v которое определяется положением +1-го дифракционного порядка после АОМ 4,

величина угла при вершине оптического клина определяется соотношением

Ы

( )

5

0

5

5

0

5

50

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от источника 1 расширяется коллиматором 2 и фокусируется линзой 3 на апертуре АОМ 4. ЛЧМ-сигнал с выхода генераторч 16 поступает на пьезопреобразователь 9 и на второй вход амплитудного модулятора 15. С выхода последнего ЛЧМ-сигнал, промоделированный по амплитуде анализируемым сигналом U(t), который подается на первый вход модулятора. 15, поступает на пьезопреобразова- тель 5. Пьезопрёобразователи 5 и 9 преобразуют поступающие на них электрические сигналы в акустические волны соответственно в АОМ 4 и АОМ 8. Световой пучок дифрагирует на акустических волнах в АОМ 4. Линза 6 осуществляет пространственное преобразование Фурье над световым распределением в выходной плоскости АОМ 4. Диафрагма 7 пропускает нуле- Q вой и +1-Й дифракционные порядки

после АОМ 4, причем нулевой порядок фокусируется на апертуре АОМ 8. Далее свет дифрагирует на акустических волнах в АОМ 8. Оптический клин 10 обеспечивает коллинеарность распространения световых пучков -1-го дифракционного порядка после АОМ 8 и +1-ГО порядка после АОМ 4 по координате У, что дает возможность устранить пространственную несущую по этой координате в световом распределении в плоскости фотоприемника 14. Линза 11 осуществляет преобразование Фурье над световым распределением в выходной плоскости- АОМ 8, фокальная диафрагма 12 пропускает -1-й дифракционный порядок после АОМ 8 и +1-Й порядок после АОМ 4. Линза 13 восстанавливает в плоскости фотоприемника 14 выходные плоскости АОМ 4 и АОМ В. Вместо цилиндрической линзы 13 может быть использована астигматическая пара, состоящая из сферической и цилиндрической линз. Фотоприемник 14, в качестве которого может быть использована матрица ПЗС, осуществляет накопление заряда пропорционально интенсивности падаю55

3

щего на него светового поля. В результате накопления на фотоприемнике 14 образуется двумерное распределение заряда, имеющее форму растра, строки в котором ориентированы вдоль оси X, Структура распределени заряда представляет собой пространственную несущую по оси X, промо- дулированную по амплитуде амплитудным спектром, а по фазе - фазовым спектром анализируемого сигнала U(t). В результате считывания распределение заряда преобразуется в электрический сигнал на выходе фотоприемника 14. Отношение длин звуко- проводов второго и первого АОМ, равное N-1, позволяет довести число элементов разрешения по частоте в спектре до предела, определяемого алгоритмом работы анализатора и параметрами двумерного фотоприемника.

Формула изобретения

Акустооптический анализатор спект ра видеосигналов, содержащий расположенные на одной .оптической оси источник когерентного света, коллиматор, первую цил1шдрическую линзу, пер- вьш акустооптическиймодулятор, перву сферическую линзу, второй акустооптический модулятор, повернутый на 90 вокруг оптической оси относительно первого акустооптического модулятора, вторую сферическую линзу, пер- вую диафрагму, вторую цилиндрическую линзу, двумерный фотоприемник, а также амплитудный модулятор, первый вход которого является входом анализатора спектра, а выход соединен с пьезопреобразователем первого акустооптического модулятора, и генератор сигнала с линейной частотной модуляцией, выход которого соединен с вторым входом амплитудного моду-

Редактор М. Петрова Заказ 4913/43

Составитель И. Коновалов

Техред М.Ходанич Корректор Л. Патай

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. Проектная, 4

10

5

0

57

5

5494

лятора и с пьезопреобразовдтелем второго акустооптического модулятора, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа элементов разрешения по частоте в спектре, между первой сферической линзой и вторым акустооптическим модулятором расположена вторая диафрагма с двумя областями прозрачности, ориентированными в направлении распространения акустических волн во втором акустооптическом модуляторе, между вторым акустооптическим модулятором и второй сферической линзой расположен оптический клин, при этом расстояние х, между областями прозрачности второй диафрагмы и угол ol, при вершине оптического клина определяются соответственно соотношениями

х„ f Р-л/У ио .,-Д /V(n-1),

fo и н соответственно средняя и нижняя частоты в спектре сигнала с линейной частотной модуляцией;

F - фокусное расстояние первой сферической линзы:

- длина волны света;

V -- скорость распространения акустических волн в акустооптических модуляторах;

Т1 - коэффициент преломления материала оптического клина,

ошение длин звукопроводов втои первого акустооптических мооров равно N-1, - число строк в двумерной фотоприемнике.

Подписное

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - увеличение числа элементов разрешения по частоте анализатора спектра. Сигнал с линейной частотой модуляции генератора 16 поступает на пьезопреобразователь 9 и, промоду- лированный по амплитуде анализируемым сигналом в модуляторе 15, поступает на пьезопреобразователь 5. Пьезо- преобразователи 5 и 9 преобразуют поступающие на них электрические сиг- налг в акустические волны в акустооптических модуляторах (АОМ) 4 и 8. Линзы 6 и 11 осуществляют пространственное преобразование Фурье над световым распределением. Диафрагма 7 пропускает нулевой и + 1-й дифракционные- порядки после АОМ 4. Оптический клин 10 обеспечивает коллимарность распространения световых пучков 1-го дифракционного порядка после АОМ 8 + + 1-го порядка после АОМ 4 по координате У, что устраняет пространственную несущую по этой координате. Фокальная диафрагма 12 пропускает - - 1-й и + 1-й дифракционные порядки после АОМ 8 и АОМ 4. Линза 13 восстанавливает в плоскости фотоприемника 14 выходные плоскости АОМ 4 и АОМ 8. Фотоприемник 14 осуществляет накопление заряда, образуя его двумерное распределение, имеющее форму растра, строки в котором ориентированы вдоль оси X. В результате считывания распределение заряда преобразуется в электрический сигнал на выходе фотоприемника 14. Отношение длин звуко- проводов АОМ 4 и 8, равное N-1, где N - число строк, позволяет довести число элементов разрешения по частоте в спектре до предела, определяв- мого алгоритмом работы анализатора и параметрами двумерного фотоприемника. 1 ил. i (Л и со