Читайте также:
|
Оптический сигнал - это световая волна, несущая определенную информацию.
Особенностью световой волны по сравнению с радиоволной является то, что вследствие малой длины волны в ней может быть практически осуществлена передача, прием и обработка сигналов, модулированных не только по времени, но и по пространственным координатам. Это позволяет значительно увеличить объем вносимой в оптический сигнал информации. Оптический сигнал является функция четырех переменных (x,y,z,t) - 3-х координат и времени.
Электромагнитная волна характеризуется взаимно перпендикулярными векторами напряженностей электрического E и магнитного H полей которые изменяются во времени по одному и тому же гармоническому закону:
U(x,y,z,t) = P(x,y,z) A(x,y,z) cos [ 2πνt + φ(x,y,z) ], (5.1)
где ν - частота колебаний, φ(x,y,z) - фаза в точке с пространственными координатами (x,y,z).
Световую волну можно представить с помощью электрического или магнитного поля. В оптике чаще всего для этой цели используют электрическое поле. Поэтому будем считать, что (5.1) описывает электрическое поле поляризованной световой волны. Тогда P(x,y,z) - единичный вектор, определяющий прямую, вдоль которой совершается колебание электрического поля в точке пространства с координатами (x,y,z). Функция U(x,y,z,t) - скалярная функция координат пространства и времени, числено равная мгновенному значению напряженности электрического поля E(x,y,z,t); A(x,y,z) - амплитуда колебаний напряженности электрического поля в точке (x,y,z). Скалярная форма записи световой волны:
U(x,y,z,t) = A(x,y,z) cos [ 2πνt + φ(x,y,z) ]. (5.2)
Обычно пользуются комплексной формой записи. В комплексном виде уравнение монохроматической волны будет иметь вид:
U(x,y,z,t) = A(x,y,z) exp { i [ 2πνt + φ(x,y,z) ]}, (5.3)
Величину
U’(x,y,z) = A’(x,y,z) = A(x,y,z) exp { i [ φ(x,y,z) ]}, (5.4)
называют комплексной амплитудой. Она описывает пространственное распределение амплитуд A(x,y,z) и фаз световой волны и является важной характеристикой монохроматической волны. Другую часть представляет временной множитель exp i2πνt.
Временной множитель, являющийся для монохроматического сигнала гармонической функцией времени, обычно опускают. Поэтому в дальнейшем оптический сигнал будем представлять в виде (5.4). Таким образом, основными характеристиками световой волны являются амплитуда A(x,y,z), фаза и поляризация, определяемая единичным вектором P(x,y,z).
В оптических системах обработки информации, как правило, работают с двухмерным оптическим сигналом, который описывается распределением комплексной амплитуды, фазы или поляризации световой волны по точкам пространства, лежащим в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Если в рассматриваемой плоскости ввести координаты x, y, то информация, содержащаяся в двухмерном сигнале, будет определяться комплексной амплитудой
U(x,y) = A(x,y) exp i φ(x,y,z),
являющейся функцией двух пространственных координат.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 138 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Акустооптическая модуляция | | | Методы Фурье-анализа |