[go: up one dir, main page]

SU1250978A1 - Acoustical-optical spectrum analyzer - Google Patents

Acoustical-optical spectrum analyzer Download PDF

Info

Publication number
SU1250978A1
SU1250978A1 SU843732949A SU3732949A SU1250978A1 SU 1250978 A1 SU1250978 A1 SU 1250978A1 SU 843732949 A SU843732949 A SU 843732949A SU 3732949 A SU3732949 A SU 3732949A SU 1250978 A1 SU1250978 A1 SU 1250978A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
acousto
modulators
optic
optical axis
optical
Prior art date
Application number
SU843732949A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Елисеев
Original Assignee
Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина) filed Critical Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority to SU843732949A priority Critical patent/SU1250978A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1250978A1 publication Critical patent/SU1250978A1/en

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  получени  спектров сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретени  - увеличение диапазона aнaлизиpye влx частот . Устройство содержит источник 1 когерентного света, коллиматор 2, цилиндрическую линзу 15, акустооп- тические модул торы 9, 11, 4 и 6 с соответствующими преобразовател ми 10, 12, 5 и 7, фокальную диафрагму 14, генератор 17 ЛЧМ-сигнала. Использование двумерного фотоприемника 16, имеющего существенно большее число разрешающих элементов, в сочетании с соответствующей двумерной организацией структуры устройства , требующей введени  цилиндрической линзы 3, сферических линз 8 и 13 и генератора 18 синусоидального сигнала, а также обеспечение специального положени  и ориентации акустооптических генераторов при определенном соотношении длин зву- копроводов последних.позвол ют в несколько раз увеличить число элементов разрешени  по частоте и со- : ответственно диапазон анализируемых частот анализатора спектра и довести их до величины, определ емой алгоритмом работы устройства. 1 ил. i СЛ 9 12 4 75 „ ieThe invention relates to a radio measuring technique and can be used to obtain signal spectra in real time. The purpose of the invention is to increase the range of frequency analysis. The device contains a source of coherent light 1, a collimator 2, a cylindrical lens 15, acousto-optic modulators 9, 11, 4 and 6 with the corresponding converters 10, 12, 5 and 7, a focal diaphragm 14, a generator of 17 chirp signal. Using a two-dimensional photodetector 16, having a significantly larger number of resolution elements, in combination with the corresponding two-dimensional organization of the device structure, requiring the introduction of a cylindrical lens 3, spherical lenses 8 and 13, and a sinusoidal signal generator 18, as well as ensuring a special position and orientation of acousto-optic generators with a certain ratio the lengths of the sound ducts of the last. allow to increase the number of frequency resolution elements by several times and, respectively, analyzed frequency spectrum analyzer and to bring it to a value determined by the algorithm of the device. 1 il. i SL 9 12 4 75 „ie

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  получени  спектров сигналов в реальном масштабе времениThis invention relates to a radio metering technique and can be used to obtain real-time signal spectra.

Цель изобретени  - увеличение диапазона анализкруеьмх частот путем преобразовани  светового распределени  в плоскости фотоприемника из одномерного в двумерное, имеющее форму растра, что позвол ет использовать большое число разрешающих элементов двумерного фотоприемника.The purpose of the invention is to increase the range of frequencies by frequency by converting the light distribution in the plane of the photodetector from one-dimensional to two-dimensional, in the form of a raster, which allows the use of a large number of resolving elements of a two-dimensional photodetector.

На чертеже представлена структурна  схема предложенного анапизатора.The drawing shows a structural diagram of the proposed anapizator.

Анализатор содержит оптически св занные источник 1 когерентного света, например оптический квантовый генератор нетферывного действи , коллиматор 2, цилиндрическую линзуThe analyzer contains optically coupled coherent light source 1, for example, an optical quantum oscillator of nonferging action, a collimator 2, a cylindrical lens.

3,акустооптический модул тор (АШ)3, acousto-optic modulator (AS)

4,пьезопреобразователь 5 которого  вл етс  входом анализатора спектра , АСЖ 6, пьезопреобразователь 7 которого расположен на звукопроводе с той же стороны, что и пьезопреобразователь 5 4. Далее следует сферическа  линза 8. За Ш1нзой 8 расположены АОМ 9 с пьезопреобразова телем 10 и АОМ 11с пьезопреобразо- вателем 12, причем пьезопреобразова- ,тели 10 и 12 расположены на проти- воположных гран х звукопроводов АОМ |9 и 11. При зтом АОМ 9 и 11 повернуты на 90° вокруг оптической оси относительно АОМ 4 и 6 и смещены вдоль оси, перпендикул рной плоскости пьезопреобразователей 5 и 7, в противоположные от оптической оси стороны соответственно на рассто ни 4, the piezoelectric transducer 5 of which is the input of the spectrum analyzer, the ACL 6, the piezoelectric transducer 7 of which is located on the suction line on the same side as the piezoelectric transducer 5 4. Next comes a spherical lens 8. The AOM 9 with the piezoelectric transducer 10 and the AOM 11c follows Step 8; piezoelectric transducer 12 and 10 and 12 are located on the opposite faces of the acoustic conductors AOM | 9 and 11. With this, the AOM 9 and 11 are rotated 90 ° around the optical axis relative to the AOM 4 and 6 and displaced along the axis, perpendicular to the piezo plane formers 5 and 7, opposite to the optical axis, respectively

X.X.

где f, и f. - средние частоты спектров анализируемого сигнала и ЛЧМ-сигнала со- ответственноJ F - фокусное рассто ние первой сферической линзы{where f, and f. - the average frequencies of the spectra of the analyzed signal and the chirp signal, respectively, J F - the focal length of the first spherical lens {

Л - длина волны светаi V - скорость распространени  акустических волн в третьем и четвертом АОМ. L is the light wavelength; V is the propagation velocity of acoustic waves in the third and fourth AOM.

Эти стороны определ ютс  положением соответственно -1-го светового дифракционного пор дка после АОМ 4 и -1-1-го пор дка после А(Ж 6, ДалееThese sides are determined by the position of the respectively -1th light diffraction order after AOM 4 and -1-1th order after A (F 6, Next

расположены сферическа  линза 13, фокальна  диафрагма 14, пропускающа  -fl-й дифракционный пор док после АОМ 9 и 11, цилиндрическа  линза 15,there is a spherical lens 13, a focal diaphragm 14, a transmissive fl-th diffraction order after AOM 9 and 11, a cylindrical lens 15,

двумерный фотоприемник 16, в качестве которого может быть использована матрица ПЗС, причем отношение длины звукопроводов АОМ 9 и 11 к длине звукопроводов АОМ 4 и 6 равно числуa two-dimensional photodetector 16, for which the CCD matrix can be used, the ratio of the length of the AOM 9 and 11 sound circuits to the length of the AOM 4 and 6 sound circuits is equal to

строк фотоприемника 16. Выход фотоприемника 16  вл етс  выходом анализатора спектра. Кроме того, анализатор спектра содержит генератор 17 ЛЧМ-сигнала, выход которого соединен с пьезопреобразовател ми 7 и 12, а также генератор 18 синусоидального сигнала, выход которого соединен с пьезопреобразователем 10. Частота синусоидального сигнала генератораrows of photodetector 16. The output of photodetector 16 is the output of the spectrum analyzer. In addition, the spectrum analyzer contains a 17 chirp signal generator, the output of which is connected to piezo transducers 7 and 12, as well as a sinusoidal signal generator 18, the output of which is connected to piezotransducer 10. The frequency of the sinusoidal signal of the generator

18 выбираетс  так, чтобы скомпенсировать пространственную несущую по координате у.18 is selected to compensate for the spatial carrier along the y coordinate.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

||

Световой пучок от источника 1 расшир етс  коллиматором 2 и фокусируетс  линзой 3 на апертуре АОМ 4 и 6. Анализируемый сигнал поступаетThe light beam from the source 1 is expanded by the collimator 2 and focused by the lens 3 on the aperture of the AOM 4 and 6. The signal being analyzed

на пьезопреобразователь 5 и преобразуетс  последним в акустическую волну в АОМ 4. ЛЧМ-сигнал с выхода генератора 17 поступает на пьезо- преобразовате и 7 и 12, которыеon the piezoelectric transducer 5 and is converted last into an acoustic wave in the AOM 4. The chirp signal from the output of the generator 17 is fed to the piezoelectric transducer and 7 and 12, which

преобразуют его в акустические волны в АШ 6 и 11. Синусоидальный сигнал поступает с выхода генератора 18 на пьезопреобразователь 10, которым преобразуетс  в акустическую волнуconvert it to acoustic waves in AC 6 and 11. A sinusoidal signal is fed from the output of generator 18 to a piezo transducer 10, which is converted into an acoustic wave

в АШ 9. Световой пучок дифрагирует на акустических волнах в АОМ 4 и 6. Линза 8 осуществл ет пространственное преобразование Фурье над свето- зым распределением S выходной плоскости АОМ 6 и фокусирует световые пучки -1-го дифракционного пор дка после АОМ 4 на апертуре АОМ 9 и +1- го дифракционного пор дка после АОМ 6 на апертуре АОМ 11. Далееin ASH 9. The light beam diffracts on acoustic waves in AOM 4 and 6. Lens 8 performs a spatial Fourier transform over the luminous distribution S of the output plane of the AOM 6 and focuses the light beams of the -1st diffraction order after the AOM 4 on the AOM aperture 9 and + 1 diffraction order after AOM 6 on the AOM 11 aperture. Further

свет дифрагирует на акустических волнах в АШ 9 и 11. Линза 13 осуществл ет преобразование Фурье над световым распределением в выходной плоскости АОМ 9 и 11, фокальна Light diffracts on acoustic waves in AC 9 and 11. Lens 13 performs Fourier transform on the light distribution in the output plane AOM 9 and 11, focal

диафрагма 14 пропускает только -И- ый дифракционный пор док, что обеспечивает коллинеарность распространени  по координате световых the diaphragm 14 allows only –I diffraction order to pass, which ensures the collinearity of the propagation along the

ков, проход щих на фотоприемник 16. Линза 5 восстанавливает в плоскости фотоприемника t6 выходные плоскости модул торов. Дл  увеличени  точности согласовани  структуры светового распределени  и топологии двумерного фотоприемника 16 линза 15 может быть заменена астигматической парой, т.е. парой, состо щей из цилиндрической и сферической линз. Фотоприемник 16, в качестве которого может быть использована, напри-. мер, матрица.ПЗС, осуществл ет накопление зар да пропорционально интенсивности падающего на него светового распределени . В результате накоплени  на фотоприемнике 16 образуетс  двумерное распределение зар да, имеющее форму растра, строки в котором ориентированы вдоль оси X, а число их равно отношению длины звукопроводов АОМ 9 и i1 к длине звукопроводоБ АОМ 4 и 6. Математический анализ работы устройства показывает, что структура распределени  зар да представл ет собо пространственную несущую по координате X, т.е. вдоль строк растра, промодух ированную по амплитуде амплитудным спектром, а по фазе - фа- зовым спек тром анализируемого сигнала . В результате считывани  распределение зар да преобразуетс  в электрический сигнал на выходе фотоприемника 16.A lens that passes to the photodetector 16. Lens 5 reconstructs the output planes of the modulators in the plane of the photoreceiver t6. To increase the accuracy of matching the structure of the light distribution and the topology of the two-dimensional photodetector 16, the lens 15 can be replaced by an astigmatic pair, i.e. a pair of cylindrical and spherical lenses. Photodetector 16, which can be used as, for example. measures, the CCD array, accumulates a charge in proportion to the intensity of the light distribution incident on it. As a result of accumulation on the photodetector 16, a two-dimensional charge distribution is formed, having a raster shape, the lines in which are oriented along the X axis, and their number is equal to the ratio of the lengths of the AOM 9 and i1 sound conductors to the AOM 4 and 6. The mathematical analysis of the device operation shows that the charge distribution structure represents the spatial carrier along the X coordinate, i.e. along the lines of the raster, amplified in amplitude by the amplitude spectrum, and in phase - by the phase spectrum of the analyzed signal. As a result of the reading, the charge distribution is converted into an electrical signal at the output of the photodetector 16.

Таким образом, использование двумерного фотоприемника, имеющего существенно большее число разрешающих элементов по сравнению с одномерными , в сочетании с соответствующей двумерной организацией структуры акустооптического анализатора спектра , требующей введени  в схему дополнительных линз и генератора синусоидального сигнала, а также обеспечени  специального положени  и ориентации АОМ при определенном соотношении длин звукопроводов последних позвол ет в несколько раз увеличить число элементов разрешени  по частоте и соответственно диапазон анализируемых частот анализатора спектра и довести их до величины, определ емой алгоритмом работы устройства. В предложенном анализаторе число элементов разрешени  по частоте численно равно базе АОМ. База совре978 . 4Thus, the use of a two-dimensional photodetector, having a significantly larger number of resolution elements as compared to one-dimensional, in combination with a corresponding two-dimensional organization of the structure of an acousto-optic spectrum analyzer, requiring the introduction of additional lenses and a sinusoidal signal generator, as well as providing a special position and orientation of the AOM at a certain the ratio of the lengths of the conduits of the latter makes it possible to increase in several times the number of elements of the frequency resolution Actually, the range of analyzed frequencies of the spectrum analyzer and bring them to the value determined by the device operation algorithm. In the proposed analyzer, the number of frequency resolution elements is numerically equal to the base of the AOM. Base sovre978. four

менных АОМ достигает величины fO - 340 variable AOM reaches fO value - 340

Таким образом, в анализаторе согласно изобретению число элементов разрешени  по частоте в 3-5 раз больше , чем в анализаторе-прототипе. Так как достижимее разрешение по частоте дл  предложенного анализатора и анализатора-прототипа одинаково иThus, in the analyzer according to the invention, the number of frequency resolution elements is 3-5 times greater than in the prototype analyzer. Since the frequency resolution is achievable for the proposed analyzer and the prototype analyzer is the same and

определ етс  временем накоплени  фотоприемника, то выигрыш в числе элементов разрешени  по частоте приводит к выигрышу в такое же число раз (т.е. в 3-5 раз) в величине диапазона анализируемых частот.is determined by the accumulation time of the photodetector, then the gain in the number of frequency resolution elements leads to a gain of the same number (i.e., 3-5 times) in the magnitude of the analyzed frequency range.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Акустооптический анализатор спектра , содержащий расположенные на одной оптической оси источник когерент ного света, коллиматор, пару модул торов , состо щую из первого и второго акустооптических модул торов,An acousto-optical spectrum analyzer containing a source of coherent light located on one optical axis, a collimator, a pair of modulators consisting of first and second acousto-optical modulators, которые смещены вдоль оси, перпендикул рной плоскости,, образованной оптической осью и осью звукопроводов первого и второго акустооптических модул торов, в противоположныеwhich are displaced along an axis, perpendicular to the plane, formed by the optical axis and the axis of the sound conductors of the first and second acousto-optic modulators, in opposite от оптической оси стороны, диафрагму , первую цилиндрическую линзу, фотоприемник , а также третий и четвертый акустооптические модул торы, пьезопреобразователи которых расположены на одноименных гран х звукопроводов , и генератор сигнала с линейной частотной модул цией, выход которого соединен с пьезопреобразо- вател ми второго и четвертого акустооптических модул торов, о-т л и - чающийс  тем, что, с целью увеличени  диапазона анализируемых частот, в анализатор введены втора  цилиндрическа  линза, перва  и втора  сферические линзы, генератор синусоидального сигнала, причем втора  цилиндрическа  линза, третий акустооптический модул тор, четвертый акустооптический модул тор, перва  сферическа  линза расположены последовательно на одной оптической оси между коллиматором и парой модул торов , состо щей из первого и второго акустооптических модул торов , а втора  сферическа  линза расположена на оптической оси между парой модул торов, состо щей из первого и второго акустооптическихfrom the optical axis of the side, the diaphragm, the first cylindrical lens, the photodetector, and the third and fourth acousto-optic modulators, whose piezotransducers are located on the same edges of the acoustic ducts, and a signal generator with linear frequency modulation, the output of which is connected to the second and second piezoelectric transducers of the fourth acousto-optic modulators, which is due to the fact that, in order to increase the range of analyzed frequencies, a second cylindrical lens, first and second spherical lenses, a sinusoidal signal generator, the second cylindrical lens, the third acousto-optic modulator, the fourth acousto-optic modulator, the first spherical lens are arranged in series on the same optical axis between the collimator and a pair of modulators consisting of the first and second acousto-optic modulators, and the second spherical lens is located on the optical axis between a pair of modulators consisting of the first and second acousto-optic $ 1$ 1 модул торов, и диафрагмой, при этом третий и четвертый акустооптичес- кие модул торы повернуты на 90 вокруг оптической оси относительно первого и второго акустооптических модул торов, а первый и второй акус- тооптические модул торы смещены со li.modulators, and the diaphragm, while the third and fourth acousto-optic modulators are rotated 90 around the optical axis relative to the first and second acousto-optic modulators, and the first and second acousto-optical modulators are shifted with li. V V от оптической оси, гдеfrom the optical axis where ответственно на рассто ни  х, f, РЯresponsibly at distance x, f И V 2tt А ПAnd v 2tt a p f| иfj - средние частоты спектров анализируемого сигнала и ЛМЧ-сиг- нала соответственно; F - фокусное рассто ние первой сферической линзы} Т( - длина волны света; v - ско рость распространени  акустических волн в третьем и четвертом акусто50978f | and fj are the average frequencies of the spectra of the signal being analyzed and the LMCH signal, respectively; F is the focal distance of the first spherical lens} T (is the wavelength of light; v is the speed of propagation of acoustic waves in the third and fourth acousto 50978 оптических модул торах, причем пьезе- преобразователи первого и второго акустооптических модул торов расположены на противоположных гран х звуко5 проводов, выход генератора синусоидального сигнала соединен с пьезопрео б - разователем первого акустооптичес- кого модул тора, а пьезопреобразо- ватель третьего акустооптическогоoptical modulators, the piezotransducers of the first and second acousto-optic modulators are located on the opposite faces of the sound cables, the output of the sinusoidal signal generator is connected to the piezoelectric transducer of the first acousto-optic modulator, and the third acousto-optic transducer 10 модул тора соединен с входом анализатора спектра, при этом фотоприемник выполнен двумерным, а отношение длины звукопроводов первого и второго акустооптических модул тоfS ров к длине звукопроводов третьего и четвертого акустооптических модул торов выбираетс  равным числу строк в фотоприемнике.10 of the modulator is connected to the input of the spectrum analyzer, while the photodetector is two-dimensional, and the ratio of the length of the acoustic ducts of the first and second acousto-optic modulators to the length of the acoustic ducts of the third and fourth acousto-optical modulators is equal to the number of rows in the photodetector.
SU843732949A 1984-04-26 1984-04-26 Acoustical-optical spectrum analyzer SU1250978A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843732949A SU1250978A1 (en) 1984-04-26 1984-04-26 Acoustical-optical spectrum analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843732949A SU1250978A1 (en) 1984-04-26 1984-04-26 Acoustical-optical spectrum analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1250978A1 true SU1250978A1 (en) 1986-08-15

Family

ID=21116009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843732949A SU1250978A1 (en) 1984-04-26 1984-04-26 Acoustical-optical spectrum analyzer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1250978A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Извести ЛЭТИ, вып. 333, 1983, с. 93-97. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5315370A (en) Interferometric modulator for optical signal processing
US4468093A (en) Hybrid space/time integrating optical ambiguity processor
US4253060A (en) RF Spectrum analyzer
US4577967A (en) Surface shape measurement apparatus
US4558925A (en) Multi-function acousto-optic signal processor
SU1250978A1 (en) Acoustical-optical spectrum analyzer
US5453835A (en) Multichannel acousto-optic correlator for time delay computation
US5641954A (en) Programmable delay line using laser diode taps
US3626753A (en) Acousto-holographic method and apparatus for internally imaging and interferometrically analyzing objects
EP0497847B1 (en) A wide bandwidth rf spectrum analyser
Ing et al. Directivity patterns of a moving thermoelastic source in solid media
SU1257549A1 (en) Acoustical analyzer of spectrum of video signal
RU2310206C1 (en) Method of detection of wideband phase-manipulated signals and of determination of shape of modulation at acoustic-optic processing of signals
US6526564B1 (en) Method and apparatus for reference distribution aerial image formation
SU1582146A1 (en) Acousto-optic analyzer of spectrum
RU75761U1 (en) ACOUSTOPTIC RADIO SIGNAL METER
SU1734066A1 (en) Method of studying relief and phase objects in a laser scanning microscope and device thereof
RU2153680C1 (en) Acoustooptical receiver-frequency meter
SU1171818A1 (en) Acoustic-optic correlator
SU701323A1 (en) Planar acousto-optical line of adjustable signal delay
CN215181276U (en) Optical device for realizing short-time Fourier transform
SU1763884A1 (en) Method for thickness measuring of optically transparent objects
RU72082U1 (en) BROADBAND ACOUSTOOPTIC METER OF RADIO SIGNALS
RU2182337C1 (en) High-precision acoustooptical meter of speed of re-tuning of frequency-modulated signals
SU1582166A1 (en) Apparatus for exposure of holographic diffraction gratings