Читайте также:
|
Работа акустооптических спектроанализаторов с пространственным интегрированием основана на свойстве линзы совершать преобразование Фурье оптического сигнала. Если на выходе акустооптического пространственного модулятора, на преобразователь которого подан сигнал s(t), поместить собирающую линзу (рис. 3.7), то распределение света в ее задней фокальной плоскости будет соответствовать мгновенному спектру сигнала s(t) (т. е. спектру выборки сигнала длительностью τ). Формирование оптического спектра в таком устройстве происходит практически мгновенно - за время распространения света от ячейки до фокальной плоскости линзы. Быстродействие же анализатора в целом ограничивается временем ввода информации в апертуру модулятора и временем считывания спектра в фокальной плоскости. Для считывания информации можно использовать фотопленку, движущуюся перпендикулярно плоскости акустооптического взаимодействия, или линейку фотодиодов. Более простыми являются методы считывания с помощью ТВ преобразователей свет-сигнал, или одного фотоприемника, перед которым располагается дефлектор. Но в этих методах в значительной степени теряется главное достоинство акустооптических анализаторов - параллельность обработки информации в реальном масштабе времени.
Откликом анализатора на гармоническое воздействие является световое пятно, центр которого располагается в точке
,
где Fл - фокусное расстояние линзы, z* - координата в фокальной плоскости, f' - частота гармонического колебания.
Ширина светового пятна равна (по критерию Рэлея) δz* = λFл/ωn. Отсюда вытекает, что разрешающая способность δf, т.е. минимальный интервал между разрешимыми анализатором частотами составляет v/ω=τ-1. При полосе анализа Δf полное число анализируемых частот равно N=Δf/δf =Δf τ. В режиме раман-натовской дифракции полоса анализа Δf определяется частотной характеристикой пьезопреобразователя. В брэгговском режиме главной причиной ограничения Δf является селективность дифракции. Максимальная величина Δf определяется селективными свойствами акустооптического взаимодействия.
Частотное разрешение анализатора ухудшают дифракционная расходимость акустического пучка, его затухание, неоднородность возбуждения ультразвука по поверхности преобразователя. В реальных устройствах необходимо учитывать также и частотную характеристику преобразователя.
Наилучшие результаты дает применение в анализаторах парателлурита, который обеспечивает высокое частотное разрешение при сравнительно небольших размерах кристалла. Например, ячейка из TeO2 с апертурой ω = 4 см позволяет получить δf = 15,4 кГц, что дает N=1300 в полосе анализа Δf=20 МГц. Хорошие характеристики достигаются и при использовании планарных структур.
В анализаторах рассмотренного типа фотодетекторы регистрируют спектр мощности исследуемого сигнала |S(f)|2. Информация о фазе спектральных составляющих при этом теряется. Для получения полной информации о спектре сигнала s(t) используются анализаторы с когерентным детектированием. В выходной плоскости такого анализатора оптический сигнал смешивается с опорной световой волной, полученной от того же источника, что и волна, проходящая через ячейку (на рис. 3.7. дополнительные элементы когерентного анализатора показаны пунктиром). Вследствие биений опорной волны с сигнальным пучком на фотодетекторах выделяются гармонические колебания, амплитуда которых пропорциональна |S(f)|, а частота и фаза соответствуют частоте и фазе составляющих s(t).
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 95 | Нарушение авторских прав