Волоконно-оптическое диаграммообразующее устройство

 

СО03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН рц G 02 В 27/04//Н 01 Э/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО И306РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вв Я ф,ф@ч фД

" -: йЯВ11

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4697329/10 (22) 01.06,89 (46) 07„05.91, Бюл. М 17 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Е.Н.Воронин (53) 535,8(088„8) (56) Воскресенский Д„И., Гринев А.Ю., Воронин Е.Н„ Радиооптические антенные решетки, — М.: Радио и связь, 1986, с. 240, рис, 8„3. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ ДИАГРАММООБРАЗУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО. (57).Изобретение относится к акустооптоэлектронике и может быть использовано в системах формирования изображений микроволновых объектов. Цель изобретения — повышение точности ди„,,Я0„„1 4 497 А1

2 аграммоформирования при наличии фазовых неоднородностей в оптоэлектронных трактах приемоусилительных элементов. Устройство содержит решетку

1 приемоусилительных элементов 2, фазовые модуляторы 3 света, делитель

4, лазер 5, жгут 6 оптических волокон 7, когерентно-оптический процессор 8, светоделитель 9 (полупрозрачное зеркало), первый многоканальный фотоприемник 10, опорное волокно 11, изображающую систему 12 на собирающей линзе, второй многоканальный фотоприемник 13, фильтры 14 низкой частоты, фазовые детекторы 15 на смесителях 16 и фильтрах 17 низкой частоты, гетеродин 18 низкой частоты, 1 ил.

1647497

Изобретение относится к акустооптоэлектронике и может быть использовано в системах формирования изображений микроволновых источников.

Целью изобретения является повышение точности диаграммоформирования при наличии фазовых неоднородностей в оптоэлектронных трактах приемоусилительных элементов.

На чертеже изображена оптоэлектронная схема волоконно-оптического диаграммообразующего устройства.

Устройство содержит решетку 1 (например линейную} из М приемоусили тельных элементов 2, подключенных к управляющим электродам И фазовых модуляторов 3 света, К оптическим входам последних подключены М выходов делителя 4 в отношении 1:(И+1), ко торый установлен на выходе лазера 5.

Оптически выходы фазовых модуляторов

3 света подсоединены к М входам жгута 6 оптических волокон 7, оптические выходы которых геометрически подобны решетке 1 и установлены íà оптическом входе когерентно-оптического процессора 8, который в данном случае представляет собой фурьепроцессор на основе собирающей линО зы. На первом оптическом выходе светоделителя 9 (полупрозрачного зеркао ла, установленного под углом 45 к оптической оси) установлен первый многоканальный фотоприемник 10, При этом на втором оптическом входе светоделителя 9 установен выход оптического волокна 11, подсоединенного к (М+1)-му выходу делителя 4, На втором оптическом выходе светоделителя 40

9 (на оптической оси когерентно-оптического процессора 8) установлена изображающая система 12 (на основе собирающих линз, софокусных линзам когерентно-оптического процессора 8), „ которая формирует в плоскости второго многоканального фотоприемника

13 изображения оптических выходов волокон 7, M выходов многоканального фотоприемника 13 подключены к М фильтрам 14 низкой частоты, которые подключены к М фазовым детекторам 15 на основе смесителей 16 и фильтров

17 низкой частоты, К вторым входам смесителей 16 подключен гетеродин

«55

18 низкой частоты, который также подключен к одноканальному фазовому модулятору, 3 света. Выходы фильтров 14 низкой частоты подключены к управляющим электродам соответствующих Аазовых модуляторов 3 света„

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, принятые решеткой 1 из

N приемоусилительных элементов 2, управляют фазовыми модуляторами 3 света, В результате этого проходящие через них световые пучки, которые сформированы лазером 5 и делителем 4, модулируются по фазе и направляются жгутом 6.оптических волокон 7 на вход когерентно-оптического процессора 8.

Если тракты приемоусилительных элементов 2, а также указанные волокна

7 имеют одинаковую оптическую длину

1/ ф или отличаются одни от других на целое число и длин света Я в волокне (причем и не превышает длины когерентности лазера 5), то выходы оптических волокон 7 формируют уменьшенную оптическую модель принимаемого радиоизлучения (геометрически подобную и когерентную). В частности, если решетка 1 прямолинейна и эквидистантна, то также должны быть прямолинейными и эквидистантными выходы волокон 7„ В этом случае когерентнооптический процессор 8 представляет собой фурье-процессор на основе со-. бирающей линзы, передняя фокальная плоскость, которой совмещена с выходами волокон 7, а задняя (повернутая о на 45 полупрозрачным зеркалом 9) с первым многоканальным фотоприемником 10„ В результате фурье-преобразования полученной оптической модели на апертуре многоканального фотоприемника 10 формируется оптическое изображение углового спектра источников радиоизлучения.

Однако в силу неидентичности электрических длин трактов элементов 2 и оптических длин волокон 7 на выходах последних световое распределение реализуется с существенными фазовыми ошибками (оптическая модель не когерентна принимаемым радиосигналам).

Поэтому оптическое изображение углового спектра восстанавливается с плохим качеством (если вообще восстанавливается).

Для адаптивного устранения возникающих фазовых погрешностей в устройстве предусмотрена интерферометрическая схема их компенсации на базе элементов 11-18, Схема включает изображающую систему 12 из софокусных соS

16474 7 бирающих линз, которая формирует в плоскости второго многоканального фотоприемника 13 изображение световых сигналов на выходах волокон 7. Одновременно в этои же плоскости созда5 ется плоская опорная волна, образованная излучением (М+1)-го волокна

11, идущего от делителя 4. Это волокно установлено в эквивалентном фокусе линз изображающей системы 12 (на продолжении ее оптической оси, повернутой на 45 полупрозрачным зеркалом

11). В результате этого фотоприемник

13 работает в режиме оптического гетеродинирования, при котором на его п-ì выходе (соответствующем И-му приемоусилительному элементу 2) формируется сигнал, который после низкочастотной фильтрации соответствующим фильтром 14 пропорционален

e„(t) =E соз(Яе+ „), где Ez — амплитуда сигнала;

Q — частота низкочастотного гетеродина 18;

)(— суммарная фазовая погреши ность и-го оптоэлектронного тракта решетки 1„

В сигнале " 1" нет фазовой составляющей, обусловленной действием фазовых модуляторов 3 света. Эта фазовая модуляция осуществляется на частоте радиосигналов Я (или на их промежуточной частоте) и блокируется .фильтрами 14 низкой частоты, полоса 6Я которых должна уг овлетворять неравенству Я (ЬЮ Я,. Фазовая модуляция с помощью одноканального модулятора 3 света необходима, если требуются различные режимы оптического гетеродинирования (в том числе и гомодинный), а также для обеспечения работы фазовых детекторов 15 на основе смесителей 16 и фильтров 17

Благодаря смешению сигналов с опорным колебанием гетеродина 18 на выходах фазовых детекторов 15 (фильтров 17) формируются напряжения, пропорциональные фазовым погрешностям Я оптоэлектронных каналов. При противофазном управлении фазовыми модуляторами 3 света (реализуемом ин15

40 45

50 версным подключением к электродам) последние осуществляют компенсацию первичных фазовых неоднородностей ЧП в оптоэлектронных трактах. Это обеспечивает неискаженное формирование изображения углового спектра на фотоприемниках 10.

Формула и з о б р е т е и и я

Волоконно-оптическое диаграммообразующее устройство, содержащее решетку из М нриемоусилительных элементов, подключенных к М фазовым модуляторам света, лазер, одноканальный фазовый модулятор света, подключенный к гетеродину низкой частоты, когерентно-оптический процессор, светоделитель, на первом оптическом выходе которого установлен первый многоканальный фотоприемник, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности диаграммоформирования при наличии фазовых неоднородностей в оптоэлектронных трактах приемоусилительных элементов, выход лазера подключен к делителю 1:(М+1), который подключен к М фазовым модуляторам света, установленным íà M входах жгута из М оптических волокон, выходы которых установлены геометрически подобно решетке на входе когерентно-оптического процессора, при этом когерентно-оптический процессор снабжен изображающей системой М выходов оптических волокон в плоскости второго многоканального фотоприемника, установленной на втором оптическом выходе светоделителя, во второй оптический вход которого подведен (М+1)-й свободный оптоволоконный выход делителя 1:(М+1), в тракт которого включен одноканальный фазовь|й модулятор света, а к М выходам второго многоканального фотоприемника последовательно подключены М фильтров низкой частоты и М фазовых детекторов, причем к свободным вторым входам фазовых детекторов подключен гетеродин низкой частоты, а их выходы подключены к М фазовым модуляторам света.