Акустооптический фильтр для подавления сосредоточенных помех Советский патент 1992 года по МПК G02F1/33 

Г ДогоКК)« агргМ2(и)) о.(Л , -je

-о

,,

X е

где arg ki (w); arg (u): arg ks (o)) - фазочаCfbtHbte характеристики дисперсионной линии задержки, усилителя и пьеэоэлект рического преобразователя соответственно; Р - размер апертуры акустооотического модулятора; х - пространственная частота; (М- частота электрического сигнала; j - комплексная1мнимая единица,

расположенной .между акустооптическим модулятором и сферической линзой, причем дифракционная решетка установлена вплотную к акустооптическому модулятору, а сферическая линза - к дифракционной решетке. В атом случае обеспечивается компенсация фазовых искажений, вносимых элементами усиления и согласования во входных цепях акустооптического модулятора, в результате чего формирование выходного сигнала фильтра осуществляется с повышенной точностью, 1 ил.

Изобретение относится к оптической обработке сигналов и может быть использовано в различных областях техники, связан-Iных с обработкой сигналов, например в широкополосных цифровых системах связи, в системах радиолокации. Целью изобретения является повышение точности формирования выходного электрического сигнала. Указанная цель достигается введением в акустооптический фильтр, содержащий оптически связанные источник когерентного света 3. коллиматор 4. 5. акустооптический модулятор 6. пьезоэлектрический преобразователь которого электрически связан с "выходом усилителя 2. сферическую линзу 8 и фотодиодную матрицу 9, связанную с коммутатором 10. дисперсионной линии задёр: жки 1. вход которой является входом устройства, а выход электрически связан с входом усилителя 2, а также дифракционной решетки 7 с коэффициентом пропускания'^^ -fi^t^сл о445 б 75

Изобр(етение относится к оптической обработке информации (сигналов) и может быть использовано в различных областях техники, связанных с обработкой сигналов, например, в широкополосных цифровых системах радиолокации и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является акустооптичбский фильтр, (де для образования опорного пучка используется нулевой порядок дифракции акустооптического модулятора, содержащее оптически связанные источник KorepeHtHoro света, коллиматор и акустооптический модулятор, на вход которого через усилитель подается входной сигнал. Сферическая линза, установленная на фокусном расстоянии от акустооптического модулятора, выполняет преобразование Фурье светового распределения, соответствующего первому порядку дифракции. В задней фокальной плоскости линзы установлена фотодиодна:я матрица, на которую также подается с помощью зеркала световой , соответствующий нулевому порядку дифракции. Работой фотодиодной матрицы управляет коммутирующее устройство, обеспечивающее отключение отдельных диодов матрицы от выхода устрЬйства.

Недостатком известного устройства является пониженная точность формирования , электрического сигнала на выходе устройства из-за фазовых искажений, вносимых элементами усиления и согласования во входной цепи акустооптического модулятора. Кроме того, точность формирования сигнала на выходе устройства находится в сильной зависимости от точности юстировки зеркала и сферической линзы, что делает точность формирования сигнала существенно зависимой от условий эксплуатации устройства (например, от вибраций).

Цель изобретения - повышение точности формирования выходного электрического сигнала.

Поставленная цель достигается тем. что в акустооптический фильтр для подавления сосредоточенных помех, содержащий опти; чески связанные источник когерентного

света, коллиматор, акустооптический модулятор, пьезоэлектрический преобразователь которого электрически связан с выходом усилителя, сферическую линзу и фотодиодную матрицу, связанную с коммутатором, введены дисперсионная линия задержки, вход которой является входом устройства, а выход электрически связан с входом усиления, а также дифракционная решетка с коэффициентом пропускания

j.,i-lar Ki(ia)(iJ)argK3(u)}

,

X е

25

где arg ki (u); arg k (o)); arg ka (ftj) - фазочастотные характеристики дисперсионной линии задержки, усилителя и пьезоэлектрического преобразователя соответственно;

Р - размер апертуры акустооптического моДулятЪра;

X - пространственная частота; .«-Частота электрического сигнала;

j - комплексная мнимая единица,

расположённая между акустооптическим модулятором и Сферической линзой, причем дифракционная решетка установлена вплотную к акустооптическому модулятору,

.

а сферическая линза - вплотную к дифракционной решетке.

На чертеже приведена функциональная схема акустооптического фильтра.

Устройство содержит дисперсионную линию 1 задержки, вход которой является входом устройства, а выход связан с входом усилителя 2. выход которого связан с пьезоэлектрическим преобразователем акустооптического модулятора. Оптическая часть схемы состоит из оптически связанных ис- точника 3 когерентного света, коллиматора 4, 5 акустооптичёского модулятора 6, дифракционной решэтки 7, сферической линзы 8 и матрицы 9 фотодетекторов. Выходы отдельных детекторов матрицы подключены к коммутатору 10.

Устройство работает следук)Щйм образом.

Сигнал U(t) со спектром S(6s) поступает на вход дисперсионной линии 1 задержки, импульсная характеристика которой предста вляет собой ЛЧМ-сигнал с- шириной спектра, равной ширине спектра обрабатываемого сигнала. Сигнал на выходе дисп1ерсионной линии задержки (ДЛЗ) представляет собой свертку входного сигнала U(t) с указанным ЛЧМ-сигналом. В частотной области этот сигнал может быть описан произведением S (ft)) ki{ft;), где ki{(u) - частотная характеристика ДЛЗ 1. Выходной Ьигнал ДЛЗ 1 усиливается в усилителе 2, имеющим частотную характеристику kz (со), и поступает на пьезоэлектрический преобразователь акустооптического модулятора 6. Частотная характеристика пьезоэлектрического преобразователя описывается функцией k3 (и)).

Таким образом, сигнал, поступающий на электрический вход акустооптического .модулятора, может быть записан следующим образом:

.

U(t)(u))-k(ftj)(y,

2л:

00

где k ((ti) k2.(w) ka (ы).

. Акустооптический модулятор 6 освещается пучком когерентного света от источника 3 через крллиматор, состоящий из микрообьектива 4 и объектива 5. Этот световой пучок дифрагирует на акустооптическом модуляторе 6 и дифракционной решетке 7, а линза 8 выполняет преобразование Фурье продифрагировавшего светового поля. В задней фокальной плоскости линзы 8 установлена матрица 9 фотодетекторов, регистрирующая суммарную интенсивность сигнального и опорного световых

пучков, соответствуютдих первому дифракционному порядку, обусловленному акустооптическим взаимодействием на акустической волне, вызванной сигналом U (t). Та его часть, которая не претерпевает дифракции на дифракционной решетке 7, образует сигнальное световое распределение в фокальной плоскости линзы 8.

Устройство характеризуется более высокой точностью восстановления сигнала. Это достигается обеспечением компенсации фазовых искажений сигнала, вносимых элементами усиления и согласования, находящимися во входной цепи акустооптического модулятора. Для достижения этого сначала в исходный сигнал вносятся предискажения с помощью дисперсионной линии задержки, а затем эти предискажения и искажения элементов усиления и согласования компенсируются с помощью специально записываемой дифракционной решетки.

В предлагаемом устройстве сигнальный и опорной световые пучки создаются одними и теми же элементами - совмещенными акустооптическим модулятором и дифракционной решеткой, дифракционная решетка может быть нанесена на рабочую поверхность акустооптичаского модулятора, и тогда эти элементы составляют вообще единый блок, что обеспечивает резкое уменьшение влияния вибраций на точность восстановления сигнала.

Более высокая точность восстановления сигнала обеспечивается пониженной чувствительностью предлагаемого устройства к изменению условий окружающей среды.

Опорный и сигнальный пучки распространяются практически по одному и тому же оптическому пути, и. следовательно, практически исключается влияние указанных факторов на точность восстановления сигнала.

Устойчивость к вибрации и к изменениям условий окружающей среды обеспечивает существенное расширение области применения.

Формула и 3 о бретения

Акустоот 1ческий фильтр для подавления сосредоточенных помех, содержащий оптически связанные источник когерентного света, коллиматор, акустооптический модулятор, пьезоэлектрический преобразователь которого электрически связан с выходом усилителя, сферическую линзу, в задней фокальной плоскости которой установлена фотодиодная матрица, связанная с коммутатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования выходного электрического сигнала, в него дополнительно введоны

дисперсионная линия задержки и дифрак ционная решетка, причем вход линии задержки является входом акустооптического фильтра, а выход электрически связан с входом усилителя, коэффициент пропусканий дифракционной решетки выбран в соответствии с выражением

J,.,((п)o,(u)) / р

.j,

где arg ki (со); arg kz (ft)); arg ks (w) - фазочастотные характеристики дисперсионной лиНИИ задержки, усилителя и пьезоэлектрического преобразователя соответственнЪ;

Р - размер апертуры акустического модулятора;

X - пространственная координата;

(О - частота электрического сигнала;

J - комплекс11ая мнимая единица, дифракционная решетка расположена между акустооптическим модулятором и сферической линзой и установлена вплотную к акустооптическому модулятору, а сферическая линза - вплотную к дифракционной решетке.