Акустооптический фильтр для подавления сосредоточенных помех

 

Изобретение относится к оптической обработке сигналов и может быть использовано в различных областях техники, связан-Iных с обработкой сигналов, например в широкополосных цифровых системах связи, в системах радиолокации. Целью изобретения является повышение точности формирования выходного электрического сигнала. Указанная цель достигается введением в акустооптический фильтр, содержащий оптически связанные источник когерентного света 3. коллиматор 4. 5. акустооптический модулятор 6. пьезоэлектрический преобразователь которого электрически связан с "выходом усилителя 2. сферическую линзу 8 и фотодиодную матрицу 9, связанную с коммутатором 10. дисперсионной линии задёр: жки 1. вход которой является входом устройства, а выход электрически связан с входом усилителя 2, а также дифракционной решетки 7 с коэффициентом пропускания'^^ -fi^t^сл о445 б 75

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 02 F 1/33

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833416/25 (22) 30.05.90 (46) 23.02.92. Бюл, М 7 (71} Ленинградский электротехнический институт связи им. прбф. М.А. Бонч-Бруевича (7Д А.С. Блок, А.Ф. Бухенский, С.Я. Иванцов, С,В. Морозов и В.И. Яковлев (53) 535.8(088.8) (56) Терпин Т. ТИИЭР, т. 69. М 1;

1981, с. 97.

Борсак Дж. М. ТИИЭР, т. 69, В 1, 1982, с. 134.

1 (54) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ПОМЕХ(57) Изобретение относится к оптической обработке сигналов и может быть использовано в различных областях техники, связан.„„, Ц „„1714567 А1

1 ных с обработкой сигналов, например в широкополосных цифровых системах связи, в системах радиолокации. Целью изобретения является повышение точности формирования выходного электрического сигнала.

Указанная цель достигается введением в акустооптический фильтр, содержащий оптически связанные источник когерентного света 3, коллиматор 4, 5, акустооптический модулятор 6, пьезоэлектрический преобразователь которого электрически связан с. выходом усилителя 2, сферическую линзу 8 и фотодиодную матрицу 9, связанную с коммутатором 10, дисперсионной линии задер-. жки 1, вход которой является входом устройства, а выход электрически связан с входом усилителя 2, а также дифракционной решетки 7 с коэффициентом пропускания

1714567

>(or к/и)) а i уха(сд) + àry нз(<э)1

Т(х)=,) е

j з(х. ),„ где arg tc1 (и); arg 1 (в): arg Кз (со) — фазочастбтныв характеристики дисперсионной линии задержки, усилителя и пьезоэлектрического преобразователя соответственно; P — размер апертуры акустооптического модулятора; х - пространственная частота; е- частота электрического сигнала; J — комплексная! мнимая единица, Изобретение относится к оптической обработке информации (сигналов) и может быть использовано в различных областях техники; связанных с обработкой сигналов, например, а широкополосных цифровых си- 5. стемах радиолокации и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является акустооптический фильтр, где для образования опорного. пучка используется нулевой порядок дифрак- 10 ции акустооптического модулятора, содержащее оптически связанные источник когерентного света, коллиматор и акустооптический модулятор, на аходкоторого через усилитель подается входной сигнал. Сфери- 15 ческая линза, установленная на фокусном расстоянии от акустооптического модулятора, выполняет преобразование Фурье светового распределения, соответствующего первому порядку дифракции. В задней фо- 20 кальной плоскости линзы установлена фотодиодная матрица, на которую также подается с помощью зеркала световой п1)ток, соответствующий нулевому порядку дифракции. Работой фотодиодной матрицы 25 управляет коммутирующее устройство, обеспечивающее отключение отдельных диодов матрицы от выхода устрЬйства.

Недостатком известного устройства яв- 30 ляется пониженная точность формирования, электрического сигнала на выходе устройства из-за фазовых искажений, вносимых элементами усиления .и согласования во входной:цепи акустооптического модулято- 35 ра. Кроме того. точность формирования сигнала на выходе устройства находится в сильной зависимости от точности юстировки зеркала и сферической линзы, что делает точность формирования сигнала существен- 40 расположенной . между акустооптическим модулятором и сферической линзой, причем дифракционная решетка установлена вплотную к акустооптическому. модулятору, а сферическая линза — вплотную к дифракционной решетке. В этом случае обеспечивается компенсация фазовых искажений, вносимых элементами усиления и согласования во входных цепях акустооптического модулятора, в результате чего формирование выходного сигнала фильтра осуществляется с повышенной точностью. 1 ил. но зависимой от условий эксплуатации устройства (например, от вибраций).

Цель изобретения — повышение точности формирования выходного электрического сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что

s акустооптический фильтр для подавления сосредоточенных помех. содержащий опти; чески связанные источник когерентного света, коллиматор, акустооптический модулятор, пьезоэлектрический преобразователь которого электрически связан с выходом усилителя, сферическую линзу и фотодиодную магрицу, связанную с коммутатором, введены дисперсионная линия задержки, вход которой является входом устройства, а выход электрически связан с входом усиления, а также дифракционная решатка с коэффициентом пропускания

T(x) .) Е у p(arg< t<) >

М

Юф сд (x+ ф) и е где arg И (в); arg Йз (а): arg Мз (в) — фаэочастотные характеристики дисперсионной линии задержки, усилителя и пьезоэлектрического преобразователя соответственно;

P — размер апертуры акустооптического модулятора; х — пространственная частота; в- частота электрического сигнала;

) - комплексная мнимая единица, расположенная между акустооптическим модулятором и сферической линзой, причем дифракционная решетка установлена вплотную к акустооптическому модулятору, 1714567 а сферическая линза — вплотную к дифракционной решетке. На чертеже приведена функциональная схема акустооптического фильтра.

Устройство содержит дисперсионную линию 1 задержки, вход которой является входом устройства, а выход связан с входом усилителя 2, выход которого связан с пьезоэлектрическим преобразователем акустооптического модулятора. Оптическая часть схемы состоит из оптически связанных источника 3 когерентного света, коллиматора

4, 5 акустооптического модулятора 6, дифракционной решетки 7, сфарической линзы

8 и матрицы 9 фотодетекторов. Выходы отдельных детекторов матрицы подключены к коммутатору 10.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал U(t) со спектром Я(в) поступает на вход дисперсионной линии 1 задержки, импульсная характеристика которой представляет собой ЛЧМ-сигнал с шириной спектра, равной ширине спектра обрабатываемого сигнала. Сигнал на выходе дисперсионной линии задержки (ДЛЗ) представляет собой свертку входного сигнала

U(t) с указанным ЛЧМ-сигналом. В частотной области этот сигнал может быть описан произведением S (ж) k>(e), где k<(e) — частотная характеристика ДЛЗ 1. Выходной сигнал ДЛЗ 1 усиливается в усилителе 2, имеющим частотную характеристику Кг (м), и поступает на пьезоэлектрический преобразователь акустооптического модулятора

6. Частотная характеристика пьезоэлектрического преобразователя описывается функцией Кз (в), Таким образом, сигнал, поступающий на электрический вход акустооптического .. модулятора, может быть записан следующим образом:

U (t) = — J S (N) - k (N) e d N, 2ж О где k (cu)=kt(m) 1<г,(N) з (в). . Акустооптический модулятор 6 освещается пучком когерентного света от источника 3 через коллиматор, состоящий из микрообьектива 4 и обьектива 5. Этот световой пучок дифрагирует на акустооптическом модуляторе 6 и дифракцйонной решетке 7, а линза 8 выполняет преобразование Фурье продифрагировавшего светового поля, В задней фокальной плоскости линзы 8 установлена матрица 9 фотодетекторов, регистрирующая суммарную интенсивность сигнального и опорного световых

40.

55 оптическому пути, и. следовательно, практически исключается влияние указанных факторов на точность восстановления сигнала.

Устойчивость к вибрации и к изменениям условий окружающей среды обеспечива- ет существенное расширение области применения.

Формула изобретения

Акустооптический фильтр для подавления сосредоточенных помех, содержащий оптически связанные источник когерентного света, коллиматор, акустооптический модулятор, пьезоэлектрический преобразо-, ватель которого электрически связан с выходом усилителя, сферическую линзу, е задней факальной плоскости которой установлена фотодиодная матрица. связанная с коммутатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования выходного электрическoro сигнала, в него дополнительно введены пучков, соответствующих первому дифракционному порядку, обусловленному акустооптическим взаимодействием на акустической волне, вызванной сигналом U(t).

Та его часть, которая не претерпевает.дифракцйи на дифракционной решетке 7, образует сигнальное световое распределение в фокальной плоскости линзы 8.

Устройство: характеризуется более. вы10 сокой точностью восстановления сигнала.

Это достигается обеспечением компенсации фазовых искажений сигнала, вносимых элементами усиления и согласования, находящимися во входной цепи акустооптиче15 ского модулятора. Для дс стижения.этого сначала в исходный сигнал вносятся предискажения с помощью дисперсионной линии задержки, а-затем эти предискажения и искажения элементов усиления и согласова20 ния компенсируются с помощью специально записываемой дифракционной решетки.

В предлагаемом устройстве сигнальный и опорной световые пучки создаются одними и теми же элементами — совмещенными аку25 стооптическим модулятором и дифракционной решеткой, дифракционная решетка может быть нанесена на рабочую поверх- ность акустооптического модулятора, и тогда эти элементы составляют вообще единый

30 блок, что обеспечивает резкое уменьшение влияния вибраций на точность восстановления сигнала.

Более высокая точность восстановления сигнала обеспечивается пониженной чувствительностью предлагаемого устройства к изменению условий окружающей среды.

Опорный и сигнальный пучки распространяются практически по одному и тому же

1714567

Составитель Л.Архонтов

Техред М,Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор О.Головач

Заказ 692 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/б:

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 дисперсионная линия задержки и дифракционнэя решетка, причем вход линии задержки является входом акустооптического фильтра, э выход электрически связан с входом усилителя, коэффициент.пропускания 8 дифракционной решетки выбран в соответствии с выражением » Ь рк, и) nrps Aa)+erga e)3

° х

"e ф д) где агя k1 (N); агя k2 (Ф); агя k3 (c0) фазочастотные характеристики дисперсионной линии задержки, усилителя и пьезоэлектрического преобразователя соответственно;

Р— размер апертуры акустического модулятора; х — пространственная координата; в- частота электрического сигнала;

j — комплексная мнимая единица, дифракционная решетка расположена между акустооптическим модулятором и сферической линзой и установлена вплотную к акустооптическому модулятору, а сферическая линза — вплотную к дифракционной решетке.