Многоканальный когерентный оптический коррелометр

 

О Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Совхоз Советских.

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельства ¹

Заявлено 15.XI.1971 (№ 1714616/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11.VII,1973, Бюллетень № 30

Дата опубликования описания ЗО.XI.1973

М, Кл. G 06 9, 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 681.337:519.2 (088.8) Авторы изобретения

А. С. Островский, В. И. Лукьянчук, И. Н. Раллев и T. Д. Иванова

Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции

МНОГОКАНАЛЬЙЫИ КОГЕРЕНТНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ

КОРРЕЛОМЕТР

11зобреi еййе относится к област11 йппаратурных средств корреляционного анализа случайных процессов, записанных на фотоносителе.

B настоящее время находят широкое применение многоканальные когерентные оптические коррелометры, состоящие из когерентного источника света, коллиматора, сферической и цилиндрической оптики и фотодетекторов, Две наложенные друг на друга фотозаписи случайных процессов освещаются когерентным монохроматическим световым пучком.

При смещении одной фотозаписи относительно другой и последующем интегрировании сферической линзой значение электрического сигнала на выходе фотодетектора оказывается пропорцйональным квадрату корреляционной функции исследуемого случайного процесса, что приводит к потере информации о знаке функции. Кроме того, наличие постоянной составляющей фотозаписи увеличивает дисперсию оценки корреляционной функции.

Целью изобретения является построение многоканального когерентного оптического коррелометра, позволяющего получить корреляционные функции в первой степени.

Эта цель достигается установкой в плоскости формирования Фурье — спектра фотозаписи случайного процесса двух скрещенных периодических решеток, образующих при вра- щении Mvspohyio структуру с переменным йе= риодом.

На чертеже изображена схема предлагаемого многоканального когерентного оптиче=

5 ского коррелометра, Коррелометр включает в себя последова= тельно расположенные газовый лазер 1, кол= лиматор 2, фотопленку 8 с записью случайных процессов в виде узких дорожек с пере*

10 менной прозрачностью, астигматическую пару

4, решетки 5 и 6, маску 7 и многоканальный фотодетектор 8.

Фотопленка 8 расположена в .передней фокальной плоскости сферической линзы, вхо15 дящей в астигматпческую пару 4. В задней фокальной плоскости этой линзы установлены две скрещенные периодические решетки, вращающиеся в противоположных направлениях и образующие при этом муаровую струк20 туру с изменяющимся периодом р. Амплитудное пропускание решсток с периодом р при текущих координатах муаровой структуры, образованной решетками; соответственно и и

v и при угле поворота одной решетки, равном

25 р, составит:

Т вЂ” Т1Т2 —. — со$ Il $1П Ю +

1/ 4 г р (I) 30 . б 4 1 / 4к

+ с0$ v cos — cos и $1п (p

1,р ) 2 р

390Ш (2) /2 где F; —1О ЛУ (D)

r,(О) 1 б4к — сов и sing г р!

Составитель В. Жовииский

Техред T. Курилко Корректоры; В .Жолудева и E. Хмелева

Редактор E. Семанова

Тираж 647

Изд. № 1736

Подписное

Заказ 3113(11

Типография, пр. Сапунова, 2

gl

ВторЫМ слагаемым выражения (1) можно пренебречь, вследствии его малости, при условии измерения гр от 0 до 15 .

Период решетки р определяется из уравнения:

4и ° о гв 4 акс и sin 15 =- и. р лУ 2 где / — фокусное расстояние сферической линзы, входящей в астигматичеокую пару;

7 — длина волны лазерного излучения; ма„— максимальный интервал корреляции.

Кроме того, в фокальной плоскости сферической линзы, входящей в астигматическую пару, помещается маска, перекрывающая световой поток в области нулевых частот Фурье †спектр фотозаписей.

Когерентный монохроматический пучок I азового лазера 1, расширенный коллиматором

2 до апертуры, диаметр которой равен требуемому интервалу интегрирования, падает на фотопленку 8. Фотопленка 3 осуществляет амплитудную модуляцию светового пучка в соответствии с записанными на ней случайными процессами, Сферическая линза, входящая в астигматическую пару 4, формирует в своей задней фокальной плоскости Фурье— спектры по каждому каналу анализируемых фотозаписей. Разделение Фурье — спектров по отдельным каналам осуществляется цилиндрической линзой астигматической пары

4. Маска 7 осуществляет подавление постоянной составляющей фотозаписи по всем каналам, тем самым обеспечивая центрирование случайных процессов в каждом канале. Периодические скрещенные решетки, образующие муаровую структуру, осуществляют операцию умножения Фурье — спектров на множитель

При вращении решеток 5 и б вокруг своей оси сигнал на выходе 1-го элемента фотодетектора оказывается пропорциональным следующему выражению при достаточно большой апертуре фотодетектора

F> и — cos и 31п р du= (>)

= — (г;(0) + rz(;)j, и — Фурье — спектр центрированного случайного процесса в i-ом канале; — апертура фотодетектора; — дисперсия исследуемого i-ro случайного процесса; — автокорреляционная функция исследуемого i-го случайного процесса, причем

2О

=31п р= 31п р

4лу р sin 15 изменяется от 0 до „акс при изменении гр от

0 до 15 .

25 Таким образом, изменяя пространственную частоту муаровой структуры путем вращения решеток 5 и б и измеряя сигналы на выходах многоканального фотодетектора, можно получить автокорреляционные функции в первой

30 степени исследуемых случайных процессов, поднятые на постоянные составляющие, равные дисперсиям этих процессов.

Предмет изобретения

Мйогоканалы1ый когерентный оптический коррелометр, содержащий на оптической осИ когерентный источник света, колли ма тор, астигматическую пару со сферической лин40 зой, маску на нулевые частоты Фурье-спектров фотозаписи случайных процессов и многоканальный фотодетектор, отличающийся тем, что, с целью получения корреляционной функции в первой степени, в задней фокаль45 ной плоскости сферической линзы астигматической пары установлены две поворотные скрещенные периодические решетки.