Оптический спектроанализатор Советский патент 1992 года по МПК G01R23/17 

СО

С

Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано в задачах, связанных со спектральным анализом ансамбля сигналов в реальном масштабе времени.

Целью изобретения является увеличение точности анализа путем ввода отсчетов сигналов с помощью временного разделения каналов и одного источника излучения при синхронном отклонении дефлектором светового пучка в процессе анализа, на определенные строки двумерного интегрирующего во времени фотоприемника.

На чертеже приведена функциональная схема оптического спектроанализатора.

Спектроанализатор содержит блок 1 временного разделения каналов, электрически связанный с блоком 2 управления, который, в свою очередь, электрически связан с источником 3 излучения. Последний оптически связан с коллиматором 4, поляризатором 5, цилиндрической линзой 6, модулятором 7, который электрически связан с генератором 8 базисных функций, анализатором 9, первой сферической линзой 10, дефлектором 11, который электрически связан с генератором 12, второй сферической линзой 13 и фотоприемником 14. Блок 15 синхронизации связан с соответствующими входами блока 1 временного разделения ка- налов, блока 2 управления, ГБФ 8, генератора 12.

Спектроанализатор работает следующим образом.

Анализируемые сигналы Um(t), m

1,2М, поступают на блок 1 временного

разделения каналов.

На входе блока 1 формируется последовательность амплитудно-модулированных импульсов, которая поступает на блок 2 уп- равления и источник 3 излучения. Интенсивность излучения последнего

,, ,t- n At-m Т0 ч G(t) rect()

(nAt) + Uo,

где At

1 2ТЈ

FB - верхняя частота анализируемых сигналов;

n - номер отсчета;

m - номер сигнала;

ДТ- длительность импульсов источни- ка излучения;

То - период их следования;

U0 - опорный уровень, выбираемый из условия V0 Ъ- max Um(n A t) .

5

0

5

0 5 0

5

0

5

0

5

Световой пучок преобразуется коллиматором 4, поляризатором 5 и цилиндрической линзой 6 таким образом, что на модулятор 7 падает поляризационная плоская в одном направлении и сходящаяся в другом направлении волна, а также подается сигнал от ГБФ 8. В результате световое распределение подвергается модуляции по закону

R(x.t) rect())rect(At)x x 1+cos(nk).

где К - номер частотного канала;

х, х0 - размер и интервал расположения частотных каналов (определяются параметрами используемого модулятора);

г -длительность импульсов базисной функции МТо т At (возможно многократное М раз повторение одной базисной функции, тогда последнее неравенство изменит свой вид);

n - число отсчетов, обрабатываемых сигналов,

в данном случае представлена косинусная составляющая преобразования Фурье.

Промодулированное световое поле падает на анализатор 9, который устраняет неинформационные составляющие светового поля. Вторая сферическая линза 10 преобразует световое поле таким образом, что на дефлектор 11 падает пучок, плоский по одной координате и сходящийся по другой. На дефлектор 11, в качестве которого может быть использован акустооптический модулятор, от генератора 12 подается сигнал

S(t) Cos( coo t + // у ) ,

где Шо - центральная частота АОМ;

р - параметр, характеризующий девиацию частоты.

Величина /и. выбирается таким образом, что изменение частоты за время То обеспечивает смещение выходного распределения в фокальной плоскости сферической линзы 13 на расстояние, равное расстоянию между соседними строками фотоприемника. Генератор 12 синхронизирован с работой других блоков, поэтому через время At частота его сигнала становится Шо и сканирование начинается вновь с первой строки фотоприемника. После N циклов на m-й строке фотоприемника формируется распределением

N-1

х - к XQ

Fm(x ) ()

n -о

In

x Um ( n At) + Do 1 + Cos p n k .

Неинформационные составляющие этого распределения могут быть устранены в процессе последетекторной обработки. Информационная составляющая представляет собой дискретное преобразование Фурье анализируемого сигнала. Таким образом, на каждой из М строк фотоприемника при использовании одного источника излучения формируется спектр одного сигнала.

Формула изобретения Оптический спектроанализатор, содер- жащий расположенные на одной оптической оси и оптически соединенные источник излучения, коллиматор, модулятор, цилиндрическую и первую сферическую линзы и фотоприемник, а также блок временного разделения каналов, выход которого связан с входом блока управления, своим выходом соединенного с источником излучения, и

0

5 0

блок синхронизации, первый и второй выходы которого связаны с входами синхронизации блока временного разделения каналов, блока управления, фотоприемника и генератора базисных функций, выход которого соединен с входом модулятора, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что, с целью увеличения точности анализа, введены поляризатор, вторая сферическая линза, дефлектор и генератор, электрически связанный выходом с входом дефлектора, при этом цилиндрическая линза установлена перед модулятором на фокусном расстоянии и ее образующая ориентирована параллельно оси модулятора, третий выход блока синхронизации связан с входом синхронизации генератора, поляризатор установлен после коллиматора, анализатор установлен после модулятора, вторая сферическая линза установлена на фокусном расстоянии от модулятора, а дефлектор расположен между сферическими линзами на фокусном расстоянии от каждой из них.

Изобретение относится к оптической обработке информации и предназначено для анализа ансамбля сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - повышение точности анализа. Устройство содержит источник 3 излучения, блок 2 управления, коллиматор.4, модулятор 7, генератор 8 базисных функций, цилиндрическую 6 и первую сферическую 10 линзы, фотоприемник 14, блок 1 временного разделения каналов и блок-15 синхронизации. Цель достигается введением поляризатора 5, анализатора 9, второй сферической линзы 13, дефлектора 11 и генератора 12. 1 ил.