Оптическое множительное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 06 G 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, !

» 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01НРЦТИЙ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 290 0 7 3 3/18- 24 (22) 26.03.80 (46) 30 ° 12.83. Рюл. М 48 (72) И. A. Рокос и Л. A. Рокосова (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (53) 681.335.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 425190, кл. С1 06 Й 9/00, 1972.

2. Авторсксе свидетельство СССР

В 550656, кл. С) 06 G 9/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

К 497942, кл, G 02 Р 3/00, С) 06 G 9/00, 1974 (прототиг.).

54 57 ОПТИЧЕСКОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее светоделитель, выполненный в виде полугрозрачного .зеркала, два отражакщих зеркала, две фазовые четвертьволновые пластины, два входных электрооптических модулятора и источник лиьейно поляризованного излучения с азимутом оптической оси 45©, выход которого связан с оптическим входом первого входного электрооптического модулятора, азимут оптической оси которого 0, между полупрозрачным зеркалом и пер-.вым отражающим зеркалом последовательно установлены второй входной электрооптический модулятор и первая фазовая четвертьволновая пластина. имеющие азимут сптической оси 45а, причем оптический выход полупрозрачного зеркала связан с входом фотоприемника, выход которого через усилитель соединен с входом регистратора, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства эа счет увеличения числа сомножителей, в него введен третий входной электрооптический ф мог.улятор с азимутом оптической оси

45, вход которого оптически связан с выходом первого входного электрооптического модулятора, а выход с входом полупрозрачного зеркала, а вторая фазовая четвертьволновая пластина, имеющая азимут оптической оси 0, установлена между первой фазовой четвертьволновой пластиной и гервым отражающим зеркалом.

984333

Изобретение относится к оптике и вычислительной технике и предназначено для применения в onòè÷åñêèõ умножителях и корреляторах, в частности для выделения полезного сигнала из спектра шумов, для модуляции световых сигналов, а также для реализации ряда логических операций.

Может найти применение в измерительной технике при прецизионных фазовых измерениях.

Извест.ы оптические множительные устройства.

Одно из известных устройств создержит установленные последовательно на одной оптической оси поляризатор магнитооптический кристалл, электрический кристалл, электрооптический кристалл„ электрические входы которых являются входами устройства, фазовую пластину, анализатор и фотоприемник, 20 соединенный с входам блока выделения переменного сигнала (1j .

Известно также множительное устройство, содержащее установленные на одной оптической оси источник света, 75 поляризатор„ два активных электрооптических кристалла, соединенных с соответствующими источниками электрических сигналов, анализатор и фотоприемник„ подключенный к входу блока выделения переменного сигнала, причем электрооптические кристаллы установ-. лены так, что ось наибольшей скорости распространения света одного электрооптического кристалла составляет 35 угол g (45 + р ° 180"), где n = 0,1, 2...., с осью наибольшей скорости распространения света другого электрооптического кристалла.

Недостатком этих известных уст- 40 ройств является наличие только двух перемножаемых сигналов, а также невозможность выполнения логических операций, что ограничивает область применения и функциональные возможности устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптическое логическое устройство на основе интерферометра Майкельсона, содержащее источник линейно-поляризованного излучения с азимутом оптической оси 45С, два непрозрачных и одно полупрозрачное зеркало, образующие интерферометр Майкельсона, два электрооптических кристалла с азиму- 55 том оптических осей О, причем один кристалл установлен до интерферометра, второй — в плече интерферометра, две фаэовые четвертьволновые пластинки, одна из которых установлена в 60 плече интерферометра с электрооптическим кристаллом и имеет азимут оптической оси 45, вторая фазовая пластинка в другом плече интерферометра имеет азимут оптической оси

90, фотоприемник, усилитель и регистратор, Сигнал на выходе представляет собой произведение двух величин, представленных в виде электрических напряжений, подключенных к двум электрооптическим кристаллам {3) .

Недостатком этого устройства является наличие только двух перемножаемых функций, что ограничивает область применения устройства.

Для расширения области применения оптического множительного устройства на основе интерферометра Майкельсона, а именно использования его для получения произведения трех величин, представленных в виде электрических сигналов (наличие третьего множителя позволяет применить устройство для корреляционного анализа двух низкочастотных сигналов, используя третий множитель в качестве модулирующего, что позволяет повысить отношение сигнал/шум в предлагаемое устройство, содержащее светоделитель. выполненный в виде полупрозрачного зеркала, два отражающих зеркала, две фазовые четвертьволновые пластины, два входных электрооптических модулятора, источник линейно поляризованного излучения с азимутом оптической оси

45, выход которого связан с оптичесо ким входом первого входного электрооптического модулятора, азимут оптической оси которого О, между полупрозрачным зеркалом и первым отражающим зеркалом последовательно установлены второй входной электрооптический модулятор и первая фазовая чет вертьволновая пластина, имеющие азимут оптической оси 45, причем оптический выход полупрозрачного зеркала связан с входом фотоприемника, выход которого через усилитель соединен с входом регистратора, выход которого является выходом устройства, введен третий входной электрооптический модулятор с азимутом оптической оси 45 вход которого оптически связан с выходом гервого входного электрооптического модулятора, а выход — с входом полупрозрачного зеркала, а вторая фазовая четвертьволновая пластина, имеющая азимут оптической оси О, уста- новлена между первой фазовой четверть волновой пластиной и первым отражающим зеркалом.

На фиг. 1 дана схема оптического множительного устройства; на фиг ° 2 ". направления оптических осей анизотропных элементов °

Устройство содержит источник 1 линейно поляризованного излучения, одно полупрозрачное зеркало 2, два непрозрачных зеркала 3 и 4, образующие интерферометр Майкельсона, три электрооптических модулятора 5-7, две четвертьволновые фазовые пластин984333

S„= arctg (tg у ыс Е stg Е), б.S» . -arctg (tg -sect -tg E). б г

1;Ю;7p В

Х;9

Фиг.2.

Составитель »0. Козлов

Техред M. Гер гель Корректор И. Эрдейи

Редактор С, Титова

Заказ 10б05/8

Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки 8 и 9, фотоприемник 10, усилитель

11 и регистратор 12.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

Линейно поляризованный луч от источника 1 излучения после прохожде- 5 ния через электрооптические модуляторы 5 и б становится эллиптически поляризованным и делится полупрозрачным зеркалом 2 на два луча, один из которых, отразившись от зеркала 4, 10 попадает на фотоприемник 10. Другой луч, отраженный от зеркала 3, имеет такую же эллиптичность, что и первый, Оба луча выходят из интерферометра по тождественной траектории, причем лучи благодаря фазовой пластинке 9 имеют противоположное направление вращения электрических векторов, а большие оси эллипсов отклонены на одинаковый угол относительно нулевого азимута в противоположных направлениях. В результате интерференции обоих лучей образуется луч, волновая функция которого имеет вид: 25 б й;Гй." ЕЮ .""

0- ° Т: ТГГ;Т Я:, Д М где А - амплйтуда источника излученияу 30

6f.» - фазовые сдвиги между ортогональными составляющими луча. проходящего соответственно через модуляторы б, б, 7, при подключении к последним электрических напряжений:

: интенсивность суммарного луча:

А

j = — (5»6in6-»inE. в»»» t).

На выходе фотоприемника 10 установлен усилитель 11, выделяющий только переменную составляюшук, поэтому сиг-» нал, поступакщий на регистРатор 12, пропорционален произведению einб х

5» п Е 5»»»»..

Разработанное устройство можно использовать, например, для корреляционного анализа низкочастотных сигналов. При подаче на один кристалл модулирующей частоты, на которую настроен уз. .ополосный усилитель, устройство позволяет определить функцию корреляции между двумя электрическими напряжениями, подаваемыми на два других кристалла.

Устройство может быть использовано также для многоканальной модуляции на суммарных и разностных частотах, причем, так как при изменении величин 6, Е, меняются одновременно интенсивность луча и его состояние поляризации, количество каналов удваивается, Устройство может быть использова но в измерительной технике при пре цизионных фазовых измерениях изотропных и анизотропных объектов. Например, заменив электрооптический кристалл 7 изотропным исследуемым объек" том и модулируя состояние поляризации входящего луча с помощью модуляторов, 5, б на частотах h и A, можно узкополосный усилитель 11 настроить на разностную частоту и Э„- т 3g что ,позволяет уменьшить наводки от кристаллов и повысить отношение сигнал/ шум.