Акустооптический анализатор спектра Советский патент 1989 года по МПК G01R23/17 

Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано в радиотехнике для анализа спектров электрических сигналов.

Цель изобретения - повьпиение разрешающей способности.

На чертеже представлена структурно-функциональная схема предлагаемого анализатора.

Акустооптический анализатор спектра содержит последовательн о расположенные на оптической оси лазер 1, расширитель 2 светового п.учка, первый акустооптический модулятор (АОМ) 3, Фурье-объектив 4, второй 5 и тре- .тий 6 АОМ с вторым объективом 7 между ними. Генератор 8 опорных электрических сигналов подключен к эле ктрическим входам АОМ 5 и 6. Вход анализатора 9 спектра соединен с одним из входов балансного модулятора 10, второй вход которого подключен к генератору 8 , а выход через последовательно соединенные умножитель 11 частот и усилитель 1 2 мощности соединен с электрическим входом первого АОМ 3, Второй АОМ 5 установлен по ходу светового луча за задней фокальной плоскостью Фурье-объектива 4, третий АОМ 6 - перед фотоприемным устройством 13, электрический выход которого подключен к выходу анализатора спектра. Второй объектив 7 установлен на расстоянии, равном его удвоенному фокусному расстоянию от каждого из АОМ 5 и 6.

Анализатор работает следующим образом.

Плоскопараллельный световой поток сформированный системой линз расширителя, поступает на оптический вход АОМ 3, где модулируется фазо-

,

10

15

20

бы увеличить расстояние между дифракционными максимумами светового потока на выходе оптической системы анализатора и тем самым повысить его разрешающую способность.

Преобразованный сигнал с выхода умножителя 11 частот поступает на вход усилителя 12 мощности. Выход усилителя содержит согласующую нагрузку, необходимую для получения к электрическому входу пьезопреобразо- вателя АОМ 3.

В задней фокальной плоскости Фурье- объектива 4 формируется пространственный амплитудно-частотный спектр светового сигнала, характеристики которого зависят от параметров исследуемого электрического сигнала. Поскольку изображение амплитудно- частотного спектра не разрешается оптической системой анализатора достаточно точно для регистрации его 25 фотоприемньм -устройством, необходимо повысить разрешающую способность системы путем введения двух дополнительных АОМ 5 и 6. Оптически сопряженные АОМ 5 и 6, электрические выходы которых подключены к выходу Генератора 8 опорных электрических сигналов, установлены за задней Фокальной плоскостью Фурье-объектива 4. Между АОМ 5 и 6 расположен объектив 7 так, чтобы расстояния от АОМ 5 до объектива 7 и от объектива 7 до АОМ 6 были равны и составляли 2f, где f - фокусное расстояние объектива 7, что соответствует условию оптического сопряжения. Введение АОМ 5 в оптическую систему анализатора эквивалентно появлению нескольких точечных источников, сдвинутых один относительно другого.

30

35

40

Изобретение относится к области оптической обработки информации и предназначено для анализа спектров электрических сигналов. Цель изобретения - повышение разрешающей способности. Анализатор спектра содержит последовательно-оптически связанные лазер 1, расширитель 2 светового пучка, первый акустооптический модулятор 3, Фурье-объектив 4, второй объектив 7 и фотоприемное устройство 13, электрический выход которого подключен к выходу анализатора спектра, а также усилитель 12 мощности, выход которого соединен с электрическим входом первого акустооптического модулятора 3, и генератор 8 опорных электрических сигналов. За счет введения последовательной цепочки из балансного модулятора 10 и умножителя 11 частот, включенной между выходом анализатора 9 спектра и входом усилителя 12 мощности, а также второго 5 и третьего 6 акустооптических модуляторов, расположенных по обе стороны второго объектива 7 на двойном его фокусном расстоянии и подключенных к генератору 8, как и один из входов балансного модулятора 10, достигается увеличение угловой апертуры оптической системы и тем самым (10-12) - кратное повышение разрешающей способности. 1 ил.

вой дифракционной решеткой звукопро- дЗ идентичных первоначальному источнивода, образованной под воздействием сигнала на электрическом входе АОМ 3. Исследуемый сигнал от источника поступает на вход балансного модулятора 10 в качестве модулирующего сигнала, . несущую подают от генератора 8 опорных электрических сигналов. Спектр сигнала на выходе балансного модулятора 10 содержит только гармоники

50

ку в задней фокальной плоскости Фурье-объектива 4, АОМ 6 формирует в плоскости изображения дифракционные максимумы на расстояних, превышающих первоначальные. Это происходит за счет дифракции световых волн исходящих из точечных источников, которые формирует дифракционная решетка АОМ 5, на дифракционной респектра исследуемого сигнала с подав-55 шетке звукопровода АОМ 6. В результате фотоприемное устройство 13, ра положенное за АОМ 6, регистрирует на выходе спектр исследуеьв 1х сигнал с высокой разрешакжцей способностью

ленной несущей.

Умножитель 1I частот осуществляет умножение частот выходного сигнала балансного модуляГора 10 с тем, что0

ку в задней фокальной плоскости Фурье-объектива 4, АОМ 6 формирует в плоскости изображения дифракционные максимумы на расстояних, превышающих первоначальные. Это происходит за счет дифракции световых волн, исходящих из точечных источников, которые формирует дифракционная решетка АОМ 5, на дифракционной решетке звукопровода АОМ 6. В результате фотоприемное устройство 13, расположенное за АОМ 6, регистрирует на выходе спектр исследуеьв 1х сигналов с высокой разрешакжцей способностью

за счет увеличения углопии лпертчфы оптической системы.

По сравнению с известным, в предлагаемом анализаторе достигается (10-12)-кратное повышение разрешающей способности, а значит и точности анализа спектра входного электрического сигнала.

I

Формула изобретения

Акустосптический анализатор спектра, содержащий последовательно-оптически соединенные лазеры, расширитель светового пучка, акустооптический модулятор, электрический вход которого подключен к выходу усилителя мощности, Фурье-объектив, второй объектив и фотоприемное устройство, электрический выход которого подклкмен к выходу анализатора спектра, а также генератор опорных электрических сигналов отличающийся тем, что, с

сти, в Hei-0 введены дополнительно второй и третий акустооптические модуляторы, балансный модулятор и усилитель частот, причем второй акустооптический модулятор установлен за задней фокальной плоскостью Фурье-объектива, третий акусто оптический модулятор установлен

10 перед фотоприемным устройством, а второй объектив расположен между вторым и третьим акустооптическим модуляторами на расстоянии, равном своему удвоенному фокусному расстоя15 нию от каждого из них, при этом выход генератора опорных электрических сигналов подключен одновременно к электрическим входам второго и третьего акустооптических модуляторов и

20 первому входу балансного модулятора, второй вход которого соединен с входом анализатора спектра, а выход - с входом умножителя частот, который

своим выходом подключен к входу уси- целью повыпений разрешающей способно- 25 лителя мощности.

сти, в Hei-0 введены дополнительно второй и третий акустооптические модуляторы, балансный модулятор и усилитель частот, причем второй акустооптический модулятор установлен за задней фокальной плоскостью Фурье-объектива, третий акусто оптический модулятор установлен

перед фотоприемным устройством, а второй объектив расположен между вторым и третьим акустооптическим модуляторами на расстоянии, равном своему удвоенному фокусному расстоянию от каждого из них, при этом выход генератора опорных электрических сигналов подключен одновременно к электрическим входам второго и третьего акустооптических модуляторов и

первому входу балансного модулятора, второй вход которого соединен с входом анализатора спектра, а выход - с входом умножителя частот, который