Оптический спектроанализатор

 

Изобретение относится к области оптической обработки информации. Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/шум на выходе спектроанализатора. Спектроанализатор содержит двухполупериодный выпрямитель 1, блок 2 управления, источник 3 света, анализатор 4 полярности, коллиматор 5, акустооптические модуляторы 6 и 7, генератор 8 опорного сигнала, сферические линзы 9,10 диафрагму 11, оптический фазовый модулятор 12, фотоприемник 13. Данный спектроанализатор позволяет увеличить отношение сигнал/шум за счет инвертирования отрицательных частей сигнала, спектрального анализа положительных и инвертированных отрицательных частей сигнала с изменением на φ фазы одного из интерферирующих пучков во время анализа отрицательных частей сигнала и последовательного накопления энергии света на фотоприемнике. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН д511 4 G 01 R 23/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4296193/24-2) (22) 12,08.87. (46) 07.09.89. Ь пл, В 33 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф.) 1.A. БончБруевича (72) А.Ф.Бухенский,А.П.Лонский, А.П.Тихонов и В,И.Яковлев (53) 62),3)7.757 (088.8) (56) Авторское свидетельство СГГР

)) )430891, кл, G 01 R 23/17, О?.04.87.

Елисеев А.И, Об увеличении полосы анализа в акустооптическом анализаторе спектра с временным интег,рированием. — Известия ЛЭТИ, Л., 198), вып,297. с.33. (54) ОПТИЧЕСКИЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТО (57) Изобретение относится к оптической обработке информации. Цель изобретения — увеличение соотноше„„Я0„„1506377 А 1

2 ния сигнал/шум на выходе с пектро— анализатора, Спектроанализатор содержит двухполупериодный выпрямитель 1, блок 2 управления, источник 3 света, анализатор 4 полярности, коллиматор

5, акустооптические модуляторы 6 и 7, генератор 8 опорного сигнала, сферические линзы 9 и 10, диафрагму 11, оптический Ааэовый модулятор 12, фотоприемник 13, Данный спектроаналиэатор позволяет увеличить соотношение сигнал/шуМ за счет инвертированных отрицательных частей сигнала, спектрального анализа положительных и инвертированных отрицательных частей сигнала с изменением на фазы одного иэ интерферирующих пучков во время анализа отрицательных частей сигнала и последовательного накопления энергии света на фотоприемнике.

1 ил.

1506377

a(t)= cos(ca t + ---) i1t (2

Изобретение Относится к апти тескай Обработке информации «;(ожет быть использовано и задачах, Гвяз;.тттных со спек1 рлльньтм анализом сигналов в реальном масштабе времени, Цель изобретения — увеличен;те соотпоиения сигнал/кгум на выходе спектролпллизлторл.

11л чертеже показана функциональ- 10 нля схема спектроанализлтарл.

Спектролнализатор содержит двух полуперподный выпрямитель 1, электрически связлнный с иноком 2 управления, выход которого электрическтт 15 связан с источником 3 светл, Входы дпухполупериодного выпрямителя l u анализатора 4 полярности параллельно соединены с входом спектроанализатора, Источник 3 света оптически свя- 20 зан через коллиматор 5 с оптическим входом двух встречно вклт(тчеттньтх лкустооптических модуляторов (АОМ) 6 и 7, на электрические входы которых

25 подается электрический сигнал о.г генератора опорного сигнала 8. Оптический выход двух встречно вкттто>(ептп тх

А0М 6 и 7 оптически связан с системой перенога иэображения из сферических .линз 9 и 10 с диафрагмой 11 ттоме- щенной между линзами в област т пулевого дифракционнога порядка. 8 области одного из первых дифракционных порядков установлен оптически св>тзанньтй с системой переноса изображения оп- 35 тический фазовый модулятор 12, электрический вход ко горого соединен с выходом анализатора 4 полярности.

Система переноса изображения оптически связана с входом фогоприемникл 40

13, электрическийт выход которого соеди«ен с вьг одом спектроанализлтарл.

Спектролнализатар работает Гледуттщим образом. 45

Входной сигнал 1!(Е) преобразуется двухполупериодньтм выпрямителем 1 в однополярный сигнал jU(t)), состоящий из положительттьтх ц (t) и и>(всрrHpoBaHHhrx отрицательных U (t) частей сигнала U(t). с оптическими входами <ОМ 6 и 7 каллттт .тором

Р пласкос и фокусировки Гr лттттрующпх световых пятен АОМ 6 и 7, котсрля при незнлчтттельпой скорости изм е H е н и я ч л с T О т M 13 л и т т е Ar т О ч а с т О т и о модулированном (РП 1) сигнале геперлторл 8 санплдлет с фекальной плоГт(ость(я первой Г(т>ерической линзы 9, световое рлспределеттие в обллсттт первых дифрлт(ционньгх порядков, От-т фильтровлнных диафрагмой 11 можно

> упроттгтшл злпислть б (Т (x> t)= I li(t) f (х+тт t+x ) тт РбллГти 4.1 Ди(()рлт(т «О(тнОГО (тор»яка AP (6 и .((T. (х,() = l IU(t)I 3 (х-", t х,) в Обллстп +1 ди(ттракттиоттттого порядка А011 7, где r — скорость склнированття светового пятна, х — координлтл и факлльной плоскости первой сферической лттнзьт 9; х — начальное по тожение скат((трут>(>(его светового пятна, определяемое начальной частотой ЛЧМ сигнала, создаваемого генератором опорного сигнала 8, ЛЧМ сигнал можно записать тлк: где,л, — начальная частота ЛЧМ сигнала, М вЂ” коэффициент пропорциональности, характеризующий скорость изменения частоты. (т>азовьтй модулятор 1 2 памещеьптый

> Э например> в Область +1 дифракцианного порядка АОМ 6 и лтравляемый анализаторам 4 полярности в интервал времени, в котором c«ríàã. ..(C) О, создает фазовый сдвиг, в результате чего распределение свега в области +1 дифракцианн"ro порядка равно

+ (.,((>(и)

У: (х,г)= 111(е)! 3(х -V t+x )е прп U(C. (0; тде lg (t)

0 при U(t) О.

Таким образом, на блок 2 управления источником 3 -.вета пас.туплет однополярный сигнал )U(t)) = Б (t) + . (+ U (t), модулирут(тт(тий по интенсивности излучение источника 3 светл ь(t) — I U(t)j, котОрОе сагллсуатс»

Вторая сферическая линза 10 создает в плоскости фотоприемника 13 амплитудно-флзовые распределения светл, в результате интегрирования которых во времени на выходе ф ТОгтриемникл 13 ((тормттруется сигнал, тпт1 ОЬЗП " xî .(U ()

О

)) ) а

f .)2сс, x,. I )„-)2!tx v, t. (О

),(2 ) ) ttt„x, ) „, PI,. „,, ) ) Р)2с",9с) с) °" J V С с

=(S!2t)„Vt) сс«(2СС «, PI 2!,, t)), т)2

45 формационная составляк)щяя которого с учетом значений функции g(t) записывается н следующем ниде. где )))) (2(,1„V ) — t);) оный ",ïåктp, Заряд, накопленный 1;)топрием)п)ком при анализе 1-наля U(t), прспорционален функции та

x) jIU!t)Id (х(2ц)v,)(с. «(";),х,«

+Р(2и, ",)) .

Пс-:.нный член опреде txteт по тоянную составлю:1) щую заряда, я ог. бяк)щяя второго - амплитудный спектр входного сиг)(аля JJ(t), Таким образом, постоянная составляющая заряд» н предлагаемом спектрояняли.-атор определяется кяк

) Г(t)II dt, О т,2 а не О „= f шаx JU(t)(Лt о шях )JJ(t) Та1 кяк в из естпом, Так как

xCl !2

) ))! t)I xt t = 1 ххх I tx! ttt) I x! t, причем,чля сигналон с пик-фактором больше е иницы всегда выполняется знак неравенства, то уровень постоянной состявляющей зарядя,накопленного фотоприемником н предложенном спек) рояняли яторе) мень)))е, чем в известном. Г учетом видя реальной светосигнальной характеристики фотоприемника, н качестве которого испо..ьэуются приборы с зарядовой связью (ПЗГ. ), соотнов)ение сиг.tзл/шум на выходе предлагаемого спектроянализатора г п).с, чем известного. Г> последнем соотн )ыение сигнал/шум зянпсит от гпе Т вЂ” время анализа, равное времени накопления фотоприемника

1З;

G3„ — пространственная частота.

Таким образом, соответствующее иьгформационной состявляк)щей простран. -.íåHHîå распределение заряда, накаплинсемого фотоприемником 13, пропорц. оняльно

2С) пнк-фактора анялиэируемьгх сигналов (падает с ростом пик-фактора), Численные расчеты по формулам для Q„ и покязывак)т что увеличение соООР

Ф отношения сигнал/шум составляет величину порядка 12 лБ (в качсстве модели сигнала используется полигармонический сигнал со случайными начальны,.и фазами, расположенными на интерЗО нале 2)))

Таким образом, предлагаемый спектроянализатор позволяет увеличить со" отношение сигнал/шум по сравнению с известным за счет инвертирования отрицательных частей сигнала, спектряльного анализа положительпых и инвертированных отрицательных частей сигнала с изменением ня )) фазы одного из интерАерирующих .пучков во гремя анализа отрицательных частей сигнала и последовательного накопления энергии светя на фотоприемнике, )ормуляи э обретения

Оптический спектроанализятор, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически связанные источник света, коллимятор, два встречно включенных

«кустооптических модулятора света, первук) и вторую сферические линзы с диафрагмой, установленной между ними в области нулевого дифракционного порядка, и фотоприемник, выход которого соединен с выходом спектроанализатора, а также генератор опорного сигнала, электрически соединенный с электрическими входами обо1506377

Составитель И.Кон»валов

i eäàêòîð А.Козориз Техред М.Ходанич

Корректор Н,Борисова

Заказ 5431/47 Тираж 714 Подписное

ДНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКПТ С(:СР

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

Проиэводственло-издательский комбинат "Патент", r.Óæroðoä, ул. Гагарина,101 их акустооптических модуляторов, и блок управления источником света, при этом источник света электричес" ки связан с выходом блока управления о т л и ч а и ш и и с я тем, что, с целью увеличения соотношения сигнал/шум, введены двухполупериодный выпрямитель, анализатор полярности и оптический Аазовый модулятор, при этом выход двухполупериодного выпрямителя электрически связан с входом блока управления, вход двухполупериодного выпрямителя и вход анализатора полярности парал5 лельно подключены к входу спектроанализатора, а выход анализатора полярности электрически соединен оптическим Аазовым модулятором, установленным в области одного из первых диАракционных порядков.