Повна версія

Головна arrow Техніка arrow АКУСТООПТИЧНІ ПРОЦЕСОРИ. АЛГОРИТМИ І ПОХИБКИ ВИМІРЮВАНЬ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ОПТИЧНА ЗВОРОТНИЙ ЗВ'ЯЗОК

Зворотній зв'язок, викликана частковим відображенням світла від наступних за лазером оптичних елементів, може значно погіршити характеристики самого лазера. Повернення в активну область лазера навіть малої частини випромінювання, що позначилась від зовнішніх елементів оптичної схеми, може привести до розвитку хаотичної генерації, яка проявляється у збільшенні шумів оптичної потужності (паразитної амплітудної модуляції) і різкому розширенні лінії генерації, так званому "колапсі когерентності" 110J. Для усунення цього явища в оптичні схеми включають оптичні ізолятори, які знижують рівень оптичної потужності, що повертається в лазер, а також застосовують більш якісне двошарове просвітлення оптики.

Нестабільність потужності випромінювання лазера безпосередньо призводить до амплітудних похибок і, побічно, до частотним, зважаючи на уші- ренію спектра лазерного випромінювання.

ПРОСТОРОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИПРОМІНЮВАННЯ

Симетрія апаратної функції, яка визначається Фур'є перетворенням просторового розподілу оптичного сигналу на виході з дефлектора, що живиться гармонійним сигналом, і відсутність її "несанкціонованого" зсуву в спектральної області є необхідною умовою мінімізації частотних і амплітудних похибок в акустооптичних процесорах. Під "несанкціонованим" тут розуміється зрушення розподілу світла на фо- топріемніке, що викликається будь-якою причиною, крім зміни несучої (або середньої) частоти радіосигналу, що впливає на вхід АОП.

Покажемо, як форма апаратної функції залежить від форми розподілу амплітуди лазерного випромінювання. Для наочності розглянемо одновимірний випадок - в площині AO-взаємодії, а також приймемо допущення, що AO-дефлектор не робить спотворює впливу на взаємодіє з ним лазерний пучок. Останнє припущення добре виконується на практиці, коли апертура дефлектора в кілька разів перевищує поперечний розмір падаючого на нього пучка світла, а кутовий розмір акустичного поля набагато більше світлового.

Тоді спектральний розподіл оптичного сигналу в площині розташування Фур'є-об'єктива одно

де v - просторова частота, H (v) - передавальна функція шару простору (товщиною z) між виходом лазера і об'єктивом | 11], L (v) - просторовий спектр випромінювання на виході лазера.

Просторовий розподіл комплексної амплітуди світла на Фур'є-об'єктиві визначимо класичним чином:

де А (х) - дійсна амплітуда, ф (х) - фаза сигналу. З іншого боку, К (х) являє собою зворотне перетворення Фур'є від функції (2.3).

Тоді апаратна функція (на фотоприемнике) визначиться виразом

В (2.5) враховано, що частотна шкала в площині фотоприймача відраховується від частоти f () впливає на Егуд гармонійного сигналу.

У разі, коли світловий сигнал (назвемо його вихідним) К (х) = А (х), тобто приймає речові значення, апаратна функція, в загальному випадку, все одно є комплексною:

Виконаємо зворотне перетворення Фур'є:

Видно, що для того, щоб сигнал А (х) залишався речовим, необхідно, щоб

Це можливо в разі, якщо A (v) є парною, a B (v) - непарною функціями частоти V.

Таким чином, в разі речового вихідного сигналу при будь-якій формі розподілу його амплітуди (навіть вкрай асиметричною), апаратна функція і її модуль будуть завжди симетричними.

Наприклад, на рис. 2.3, а наведено асиметричне гауссово розподіл виду , а на рис. 2.3,6 - квадрат

модуля його спектра.

Мал. 2.3

Такого ж результату природно очікувати і в разі комплексного вихідного сигналу, фаза якого від поперечної координати не залежить: ф (х) = const.

Нехай тепер сигнал описується виразом (2.4), в якому фаза лінійно залежить від х, наприклад, ф (х) = х. апаратна функція

(АФ) в цьому випадку приведена на рис. 2.4.

Мал. 2.4

На цьому малюнку цифрою 1 відзначена АФ сигналу з симетричною амплітудою виду , а цифрою 2 - АФ для несиметричною А (х), пунктиром показані АФ і вісь симетрії неспотвореного (і незміщеної) сигналу з нульовою або постійної фазою.

Тобто для сигналу з лінійно змінюється фазою АФ буде як і раніше залишатися симетричною, але зміщеною по частотної осі, що еквівалентно "зміщення" несучої частоти радіосигналу і появи відповідної помилки у вимірах.

Тепер нехай фаза сигналу розподілена нелінійно, але симетрично, наприклад 9 (x) = cos (2x) (рис. 2.5), а дійсна амплітуда: для графіка 1 - симетричний гаус, а для кривої 2 - несиметричний.

Видно, що в разі симетричних амплітуди і фази, АФ - симетрична (крива 1), але є ширшим, ніж АФ речового сигналу (пунктир). А асиметрична амплітуда на тлі нелінійної, але симетричною фази, призводить і до асиметрії АФ (крива 2). Відзначимо, що шар простору може вносити нелінійні фазові добавки (2.3), так що навіть якщо випромінювання лазера характеризується рівномірним фазовим розподілом, то для досягнення симетричною АФ необхідно домагатися і симетрії А (х).

Мал. 2.5

У разі асиметричної нелінійної фази, наприклад

Мал. 2.6

Наведемо на закінчення форму АФ при симетричній амплітуді виду А (х) = ехр (х 2 ) і різних видах асиметричною фазової нелінійності (рис. 2.7),

Мал. 2.7

а також при асиметричній амплітуді виду і різних видах симетричною фази (рис. 2.8).

Мал. 2.8

Види симетричних і асиметричних фазових розподілів вказані на самих малюнках.

Дане розгляд показує, що навіть в разі монохроматичного світлового сигналу нелінійність, а більш того, асиметрична нелінійність фазової складової розподілу комплексної амплітуди лазерного пучка може призводити до спотворень і зсувів апаратної функції. Показано також, що асиметрія дійсної амплітуди А (х) сама по собі не спотворює АФ, а тільки посилює це спотворення на тлі несиметричності та нелінійності фази.

 
<<   ЗМІСТ   >>