Устройство для обработки оптической информации Советский патент 1975 года по МПК G06G9/00 

на пути пучка последовательно установлены элемент для сдвига фазы пучка на JZ-) например, плоскопараллельная пластина 11 и выходная отклоняющая призма 12, блок вычитания 13 и источник 14 постоянного напряжения. Устройство работает следующим образом. На выходе оптической системы обработки сигналов 2 имеем функцию двух переменных, О). ,, ЧХ /;--о(л. (О где dfx, у) и ЯР(Ж,у -модуль и фаза комплексной функции соответственно. Это значит, что в выходной плоскости оптической системы 2 обработки сигналов распределение амплитуды и фазы электромагнитного поля световой волны соответствует функции /(Jf,fy. Введем в выходную плоскость опорную когерентную волну света. В общем случае амплитудно-фазовое распределение, создаваемое опорной волной в выходной пло- скости, может быть любым, но известным Для простоты положим, что опорная волна будет плоской, фазовый фронт которой параллелен оси ординат и образует угол 0 с осью абсцисс. В выходной плоскости будет наблюдать ся интерференция двух волн U(,i,(.) (2) )) (7(y,t/;e -iKSine-x i(co..) .. UsUV-tl-u e-e N(3) где - круговая частота световой вол ны;, IJo U - амплитуда и начальная фаза опорной волны, соответственно; ) - фаза комплексной функции j(Л, волновое число; длина волны света; 41 У- координаты в выходной плоско сти; Т- время. Интенсивность суммарного поля будет равна, г . - Уг-jr i- eJ-C i- il (4) Xfi(j,j) UcCL{x,4) (О .T,V -fifjf,yj-fJi№.) fKi.n Jf-t;, где i и Vo - интенсивности волн У(Х, У, fj {./ ветственно; - коэффициент продррциональности, а знаком ( # ) обозначены сопряженные функции. из формулы (4) получим Zil(i(x,j)i(.4)x jT-ij - i- ; 5) Если начальную фазу опорной волны увеличить на /; , то подучимi (x,) ) где д - интенсивность интерференционной картины при увеличении начальной фазы опорной волны на у . Из формул (5) и (6) можно найти модуль и фазу выходной функции j(i4r. . ,, .(,V- 2.ггтг Р(л Ч)--- у f Ч -/г«;«о ж 5г-У1-Уо , где л О,±1,±2 При этом неоднозначность в определении (У-,j) устраняется, если учесть знаки функций Х и У YiX при помоши правила знаков (см. табл.). Одним из частных случаев является случай равенства нулю угла 6J , т. е. когда опорный пучок света попадает перпендикулярно на выходную плоскость. Таким образом, задача сводится к измерению величины о и У 1 5 Часть параллельного пучка света от , источника когерентного света 1, пройдя | линзу 9, фокусируется в точку и модули-; руется модулятором 8. Затем, пройдя сквозь линзу 10, сне- товой пучок снова становится параллель- ным, а пройдя сквозь плоскопараллельнугсг пластину 11 и -выходную отклоняющую ; ризму 12, попадает в выходную плоскость . Вторая часть пучка от источника 1 коерентного света, пройдя сквозь оптичекую систему 2 обработки сигналов, таке попадает в плоскость 3, где происхоит интерференция. В момент вррмрни, когда модулятор 8

не перекрывает опорную волну, сквозь годвижную точечную диафрагму 4 проходи световой поток, интенсивность которого равна Ji. , либо, когда выведена плоскопараллельная пластинка 11,

В момент времени, когда модулятор 8 перекрывает опорную волну, сквозь диа4рагму проходит световой поачэк, определяемый выходной волной оптической системы 2 обработки сигналов, интенсивность которого равна . При вращении модулятора 8 с постоянной скоростью на выходе фотоумножителя 5 напряжение будет иметь вид прямоугольных колебаний. На выходе усилителя 6, пропускающего только первую гармонику сигнала, получим синусоидальное напряжение.

Его амплитуда будет пропорциональна разности интенсивностей либо

/-У/ .

Сигнал с выхода усилителя 6 поступает на блок вычитания 13,

При перекрытой второй части пучка свйта от источника 1 когерентного света на выходе выпрямителя, входящего в блок вычитания 13, получим напряжение, про- порпиональное Jo . Изменяя напряжение опорного источника постоянного напряжения 14, добиваемся получения на выхо де блока вычитания 13 нулевого напряжения. Когда вторая часть пучка света от источника 1 когерентного света не перекрыта и модулятор 8 вращается, напряжение на выходе блока вычитания 13 буде пропорционально величине У- У± У„ либо Vi Ji, т. е. вещественной или мнимой части выходной функции С выхода блока вычитания 13 сигнал поступает на блок регистрации 7.

На а 1ходе выпрямителя блока вычитания 13 получается напряжение, пропорциональное разности i У± , либо Но так как знак этогх напряжения не может меняться, то необходимо.

чтобы величины У; - ± и У - bj были все время положительными. Воспользовавшись формулами (5) и (6), можно показать, что это условие вьшолняе1х:я 5 яри УО J т. е. необходимо, чтобы интенсивность опорной волны превыщала максимальное значение интенсивности рабочей волны в выходной плocкocJ и не менее, чем в 4 раза.

JOТаким образом, предложенная система

отсчета и съема выходных данных позволяет получить на выходе оптической системы обработки сигналов 2 выходную функцию, а не только, ее модуль

Ч ,; , 1

Предмет изобретения

Устройство для обработки оптической

0 информации, содержащее источник когеренного света, оптически связанный с входом системы оптической обработки сигналов, в выходной плоскости которой установлена подвижная точечная диафрагма, за которой

5 помещен фотоумножитель, соединенный с входом-усилителя, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с цож.и; расщирения области применения устройства), в него введены блок формирования опорной

0 волны, выполненный в виде электромехани-, ческого модулятора, диск которого, щий прямоугольные прорези, установлен в общей фокальной плоскости двух введенных софокусных линз, одна из которых оптиче5 ски связана с истошиком когерентного света, последовательно установленные за другой линзой на пути пучка света элемент для сдвига фазы пучка на / , наггример плоскопараллельная пластина, и выходная

0 отклоняющая призма, блок вычитания, первым входом соединенный с выходом усилителя, а выходом подключенный к входу блока регистрации и источник постоянного напряжения, соединенный со вторым входом

5 блока вычитания.1

гI

X