Инрегрально-оптические корреляторы сигналов

Интегрально-оптические корреляторы (ИО-корреляторы) электрических и оптических сигналов могут использоваться для реализации операций типа свертки. В настоящее время существует несколько разновидностей ИО-корреляторов цифровых и аналоговых сигналов.

В основе работы ИО-корреляторов следующие процессы:

· дифракция когерентных пучков оптического излучения в планарных волноводах или на дифракционных решетках (индуцированных с помощью ПАВ или электрооптического эффекта),

· Фурье-преобразование пространственно модулированного оптического сигнала посредством планарных волноводных или внешних линз,

· выделение пространственным фильтром и фотоприемником (или матрицой фотоприемников) корреляционного сигнала или сигнала свертки двух входных сигналов S ₁(t) и S ₂(t)

Из множества разработанных ИО-корреляторов аналоговых сигналов можно выделить два основных типа: пространственно-интегрирующие (рис. 5.2) и время-интегрирующие корреляторы. Схемы быстродействующих ИО-корреляторов цифровых сигналов представлены на рис. 5.3 и 5.4. Для выполнения интегральной операции корреляции или свертки необходимо обеспечить запоминание фильтрующей функции (эталонного кода) - сигнала S ₂(t),прием изменяющегося во времени информационного сигнала S ₁(t), который складывается из полезного сигнала и шумов, а также умножение и интегрирование сигналов.

В быстродействующем ИО-корреляторе цифровых сигналов (рис. 5.3) эталонный код формируется с помощью соответствующих электронных устройств электрооптического пространственного модулятора света. Входной информационный сигнал S ₁(t) вызывает в волноводе генерацию радиоимпульсов ПАВ, распространяющихся на участке, длина которого (произведение длительности импульса на скорость ПАВ) согласована с длиной элемента электрооптического пространственного модулятора света. Логическая единица формируется высокочастотной ПАВ (преобразователь 2с центральной частотой f ₀₂ = 875 МГц), а нуль (или минус единица, если сигнал биполярный) - низкочастотной ПАВ (преобразователь 1с центральной частотой f ₀₁ = 459 МГц). Умножение сигналов осуществляется в результате двукратной дифракции параллельного светового пучка в планарном волноводе, а интегрирование - с помощью оптической линзы. При обработке цифровых сигналов интеграл заменяется суммой. Геометрия ИО-коррелятора такова, что световой пучок, соответствующий совпадающим разрядам входной посылки (0 - 0 или 1 - 1), попадает на фотоприемник 6, а несовпадающим (1 - 0 или 0 - 1) - на фотоприемник 7. Полная биполярная функция корреляции получается после вычитания выходных сигналов фотоприемников в электронной схеме.

Рассмотренный ИО-коррелятор называется цифровым потому, что он работает с данными, представленными в цифровой форме, хотя само устройство полностью аналоговое. Другой тип цифрового полностью электрооптического ИО-коррелятора (конвольвера) представлено на рис. 5.4. Такое устройство, выполненное на планарном волноводе на основе ниобата лития, обеспечивает программируемую обработку цифровых данных с максимальным произведением длительности сигнала на полосу частот τ Δ f ≈ 10³.

Дата добавления: 2015-07-15