Акустооптический анализатор спектра

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!14 G О! R 23/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬЭ

СЮ

Ю 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ГРИ ГКНТ СССР (21) 4338530/24-21 (22) 02.12.87 (46) 07.07.89. Бюл. !! 25 (71) Киевский политехнический институт им. 50-яетия Великой Октябрь— ской социалистической революции (72) В.А. Остафьев, Г.С. Тимчик, Т.P. Клочко и В.И. Скицюк (53) 621 . 31 7 . 757 (088 . 8) (56) Известия ВУЗов СССР. Радиофизика, 1976, т. 19, У 11, с.1732—

1740.

Авторское свидетельство СССР

М 558225, кл. G 01 R 23/16, 1977. (54) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА (57) 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 све„„Я0„„1492307 А 1

2 тового пучка, первый акустооптический модулятор З,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 1! 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 иэ входов балансного модулятора 10, достигается увеличение угловой апертуры оптической системы и тем самым (10-12) кратное повышение разрешающей способности. ил.

1492307

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

Цель изобретения — повышение разрешающей способности.

На чертеже представлена структурно-функциональная схема предлагаемого анализатора.

Акустооптический анализатор спектра содержит последовательно расположенные на оптической оси лазер 1, расширитель 2 светового пучка, пер- 15 вый акустооптический модулятор (AOM)

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- 20 ктрическим входам AOM 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 25 последовательно соединенные умножитель 11 частот и усилитель 12 мощности соединен с электрическим входом первого АОМ 3. Второй AOM 5 установлен по ходу светового луча за задней 30 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. 40

Плоскопараллельный световой поток, сформированный системой линз расширителя, поступает на оптический вход АОМ 3, где модулируется фаэавой дифракционной решеткой звукопро- 45 вода, 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 модуля— тора 10 содержит только гармоники спектра исследуемого сигнала с подав- 55 ленной несущей.

Умножитель 11 частот осуществляет умножение частот выходного сигнала балансного модулятора 10 с тем, чтобы увеличить расстояние между дифракционными максимумами светового лотока на выходе оптической системы анализатора и тем самым повысить его разрешающую способность.

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

В задней фокальной плоскости Фурьеобъектива 4 формируется пространственный амплитудно-частотный спектр светового сигнала, характеристики которого зависят от параметров исследуемого электрического сигнала.

Поскольку изображение амплитудночастотного спектра не разрешается оптической системой анализатора достаточно точно для регистрации его фотоприемным устройством, необходимо повысить разрешающую способность системы путем введения двух дополнительных АОМ 5 и 6. Оптически сопряженные AOM 5 и 6, электрические выходы которых подключены к выходу генератора 8 опорных электрических сигналов, установлены за задней Фо кальной плоскостью Фурье-объектива 4.

Между AOY 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, идентичных первоначальному источнику в задней фокальной плоскости

Фурье-объектива 4, AOM 6 формирует в плоскости иэображения дифракционные максимумы на расстояних, превышающих первоначальные. Это происходит за счет дифракции световых волн, исходящих иэ точечных источников, которые формирует дифракционная решетка АОМ 5, на дифракционной решетке звукопровода АОМ 6. В результате фотоприемное устройство 13, расположенное за AOM 6, регистрирует на выходе спектр исследуемых сигналов с высокой разрешающей способностью

14973

Составитель И. Коновалов

Те хр ед А. Кр ав чу к

Корректор И. Горная

Редактор И. Горная

Заказ 3873/48 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. I arapwa, 101 за счет увеличения угловой аперт рн оптической системы.

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

Формул а изобретения

Акустооптический анализатор спект— ра, содержащий последовательно-оптически соединенные лазеры, расширитель

15 светового пучка, акустооптический модулятор, электрический вход которого подключен к выходу усилителя мощности, Фурье-объектив, второй объектив и фотоприемное устройство, электрический выход которого подключен к выходу анализатора спектра, а также генератор опорных электрических сигналов> отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способно- 25

0 е сти, н него 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 своим выходом подключен к входу усилителя мощности °