RU2504731C1 - Акустооптический интерферометр - Google Patents
Акустооптический интерферометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504731C1 RU2504731C1 RU2012130637/28A RU2012130637A RU2504731C1 RU 2504731 C1 RU2504731 C1 RU 2504731C1 RU 2012130637/28 A RU2012130637/28 A RU 2012130637/28A RU 2012130637 A RU2012130637 A RU 2012130637A RU 2504731 C1 RU2504731 C1 RU 2504731C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pair
- receiving elements
- acousto
- antenna array
- piezoelectric transducers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и касается акустооптического интерферометра. Акустооптический интерферометр состоит из антенной решетки, источника когерентного излучения, коллиматора, акустооптического модулятора с четырьмя пьезопреобразователями, фурье-линзы, матричного фотоприемника и цифрового процессора. Антенная решетка содержит две пары ненаправленных приемных элементов, расположенных в одной плоскости так, что линии, соединяющие приемные элементы каждой пары, перпендикулярны друг другу. Выходы первой пары приемных элементов антенной решетки соединены с первой парой пьезопреобразователей непосредственно, а выходы второй пары приемных элементов антенной решетки соединены со второй парой пьезопреобразователей через фазовращатели на 90°. Технический результат заключается в увеличении сектора однозначно определяемых углов прихода радиоизлучения до 360 градусов. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоастрономии и электромагнитном мониторинге эфира, при котором определяются направление на источник излучения и частота, на которой он излучает.
Известен акустооптический интерферометр (U.S. Patent 4297704, Marom et. al.), состоящий из пары ненаправленных приемных элементов электромагнитного излучения и акустооптического анализатора спектра (АОС) в интегральном исполнении. Характерной особенностью АОС является наличие двух встречно-штыревых возбудителей параллельных сонаправленных пучков поверхностных акустических волн, причем каждый встречно-штыревой возбудитель соединен со "своим" приемным элементом. Оптическая схема АОС содержит источник когерентного света, коллимирующую и Фурье - геодезические линзы и линейку фотодетекторов, сигналы с которой поступают в цифровой процессор для дальнейшей обработки.
В результате брегговской дифракции когерентного светового потока на паре акустических пучков образуются два коллинеарных световых пучка одинаковой частоты, имеющие взаимный фазовый сдвиг; эти пучки после геодезической Фурье-линзы интерферируют в плоскости расположения линейки фотодетекторов. В результирующем распределении интенсивности света на фотоприемнике выделяются три пика: главный, положение которого вдоль линейки однозначно связано с несущей частотой принятого радиоизлучения и два боковых, соотношение между амплитудами которых позволяет определить направление на источник излучения. Эти операции выполняет цифровой процессор, получающий электрический сигнал с линейки фотодетекторов. Достоинством данного акустооптического интерферометра является простота конструкции, а недостаток заключается в неоднозначности определения угла прихода радиоизлучения: не различаются углы прихода θ1 и θ2, для которых выполняется соотношение θ1+θ2=π. Однозначность обеспечивается лишь в диапазоне углов прихода -0.5π≤θ≤0.5π, т.е. в полупространстве.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является акустооптический интерферометр, описанный в статье А.В. Пуговкина "Акустооптические интерферометры" (Фотоника и оптоэлектроника, №4, 1993, с.84-95). Он содержит пару ненаправленных приемных элементов электромагнитного излучения и установленные на одной оптической оси: источник когерентного излучения, коллиматор, акустооптический модулятор, возбуждаемый парой пьезопреобразователей, присоединенными к приемным элементам, Фурье-линзу и фотоприемник, соединенный с цифровым процессором. Этот интерферометр позволяет одновременно определять как направление на источник электромагнитного излучения, так и его частоту. Схема этого интерферометра включает в себя два приемных элемента, сигналы с которых поступают в акустооптическую систему, состоящую из источника оптического когерентного излучения (чаще всего это полупроводниковый лазер), коллиматора, акустооптического модулятора (АОМ) с двумя пьезовозбудителями, Фурье-линзы, матричного фотоприемника на основе приборов с зарядовой связью и цифрового процессора. Выходы приемных элементов соединены с пьезовозбудителями, которые возбуждают в звукопроводе АОМ два акустических пучка, сдвинутых во времени на величину dsinθ/с (d - расстояние между приемными элементами, c - скорость света, θ - угол прихода принятого излучения). Лучи когерентного света, дифрагировавшие на акустических пучках, интерферируют в фокальной плоскости (ξ, η) Фурье-линзы и формируют световое распределение, которое считывается матричным фотоприемником. Интенсивность светового распределения вдоль пространственной координаты ξ, зависит от спектрального состава принятого излучения и локализована вокруг ξm=λFf0/V (λ - длина волны света, F - фокусное расстояние Фурье-линзы, V - скорость акустических волн в АОМ, f0 - несущая частота принятого радиоизлучения). Интенсивность вдоль координаты η представляет собой совокупность интерференционных полос, параллельных оси 0ξ с пространственным периодом λF/H (H - расстояние между акустическими пучками), начальное положение которых зависит от сдвига фаз принятых сигналов ψ=2πf0dsinθ/c.
Таким образом, измеряя координату ξm "центра тяжести" распределения интенсивности света вдоль оси 0ξ, можно определить несущую частоту принятого радиоизлучения, а измеряя фазу пространственной несущей светового распределения вдоль оси 0η, определить угол прихода радиоизлучения. Достоинством акустооптического интерферометра является то, что он осуществляет параллельный анализ всей частотной полосы, в которой работает АОМ (до 1…1.5 ГГц).
Недостаток, присущий устройству, состоит в неоднозначности определения угла прихода радиоизлучения: не различаются углы прихода θ1 и θ2, для которых выполняется соотношение θ1+θ2=π. Однозначность обеспечивается лишь в диапазоне углов прихода -0.5π≤θ≤0.5π, т.е. в полупространстве.
Технической задачей, решаемой изобретением, является создание акустооптического интерферометра, позволяющего увеличить сектор однозначного определения угла прихода радиоизлучения до 360 градусов.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый интерферометр также, как и известный, содержит первую пару ненаправленных приемных элементов электромагнитного излучения и установленные на одной оптической оси: источник когерентного излучения, коллиматор, акустооптический модулятор, возбуждаемый первой парой пьезопреобразователей, присоединенными к приемным элементам, Фурье-линзу и фотоприемник, соединенный с цифровым процессором. Но, в отличие от известного, в предлагаемый интерферометр дополнительно введена вторая пара ненаправленных приемных элементов, установленных на прямой, перпендикулярной линии расположения первой пары приемных элементов и соединенные со входами фазовращателей на 90 градусов, причем выходы последних соединены с дополнительной парой пьезопреобразователей акустооптического модулятора.
Достигаемый технический результат-увеличение сектора углов, в котором однозначно определяется направление угла прихода радиоизлучения, до 360 градусов.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема предлагаемого акустооптического интерферометра, на фиг.2 приведены кривые распределения интенсивности света в плоскости матричного фотоприемника вдоль одной из координат для различных углов прихода радиоизлучения, на фиг.3 изображена схема прототипа.
Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Антенная решетка (АР) состоит из четырех ненаправленных приемных элементов 1, 2, 3 и 4, расположенных в одной плоскости в углах квадрата с диагональю d. Акустооптическая часть содержит последовательно расположенные источник когерентного излучения 5, коллиматор 6, акустооптический модулятор (АОМ) 7, с четырьмя пьезовозбудителями 8, 9, 10 и 11, Фурье-линзы 12, матричного фотоприемника 13 и цифрового процессора 14. Выходы приемных элементов 1 и 2 АР соединены с парой центральных пьезовозбудителей 8 и 9 непосредственно, а выходы приемных элементов 3 и 4 соединены со второй парой пьезовозбудителей 10 и 11 через фазовращатели на 900 15 и 16 соответственно.
Устройство, которое можно условно назвать двухплечным акустооптическим интерферометром, работает следующим образом. Сигналы, принятые антенной решеткой, возбуждают в звукопроводе АОМ 7 четыре параллельных со направленных акустических пучка одинаковой частоты, но с различными фазами. На этих пучках независимым образом происходит дифракция когерентного светового потока, формируемого источником света 5 и коллиматором 6, что приводит к образованию в "выходной" плоскости АОМ четырех коллинеарных световых пучков одинаковой частоты с разными фазами. Сферическая линза 12 осуществляет двумерное пространственное преобразование Фурье этих пучков, в результате чего в плоскости матричного фотоприемника возникает интерференционная картина светового распределения. Характер этого распределения следующий. Вдоль координатной оси 0ξ разворачивается энергетический спектр принятого радиоизлучения, центрированный вокруг координаты ξm=λFf0/V, где по-прежнему f0 - несущая частота принятого радиоизлучения. Вдоль координатной оси 0η вследствие интерференции четырех коллинеарных световых пучков одинаковой частоты с разными фазами (которые зависят от угла прихода θ радиоизлучения) формируется распределение света, представление о котором дает фиг.2. На фиг.2 показаны кривые распределения интенсивности света вдоль нормированной координаты Y=hη/λF (h - ширина акустического пучка) для различных углов прихода θ радиоизлучения, который изменяется в пределах от -180° до +180° с шагом 360. Соответствующие кривые промаркированы М0…М10. Видно, что при изменении угла прихода принятого излучения меняется количество максимумов, их величина и пространственное расположение вдоль нормированной координаты Y. Характер поведения кривых позволяет сделать вывод о чувствительности интерференционной картины к углу прихода радиоизлучения во всем круговом секторе обзора (360°). Фотоприемник 13 преобразует интенсивность света в электрический сигнал, поступающий в цифровой процессор 14, в котором осуществляется вычисление центральной частоты принятого радиоизлучения и однозначное направление его прихода во всем круговом секторе обзора (360°).
Claims (1)
- Акустооптический интерферометр, содержащий первую пару ненаправленных приемных элементов электромагнитного излучения и установленные на одной оптической оси: источник когерентного излучения, коллиматор, акустооптический модулятор, возбуждаемый первой парой пьезопреобразователей, присоединенных к приемным элементам, Фурье-линзу и фотоприемник, соединенный с цифровым процессором, отличающийся тем, что дополнительно введена вторая пара ненаправленных приемных элементов, установленных на прямой, перпендикулярной линии расположения первой пары приемных элементов и соединенные со входами фазовращателей на 90°, причем выходы последних соединены с дополнительной парой пьезопреобразователей акустооптического модулятора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130637/28A RU2504731C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Акустооптический интерферометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130637/28A RU2504731C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Акустооптический интерферометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2504731C1 true RU2504731C1 (ru) | 2014-01-20 |
Family
ID=49948038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012130637/28A RU2504731C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Акустооптический интерферометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504731C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111323742A (zh) * | 2020-03-21 | 2020-06-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于曲线阵列的相位干涉仪及其测向方法 |
CN112104416A (zh) * | 2019-06-17 | 2020-12-18 | 西安电子科技大学 | 基于双平行马赫增德尔调制器的到达角无模糊测量方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2120492A (en) * | 1982-04-22 | 1983-11-30 | Marconi Co Ltd | Apparatus for sensing the direction of a source of radiation of unknown frequency |
SU1737358A1 (ru) * | 1990-01-18 | 1992-05-30 | Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского | Акустооптический анализатор спектра |
RU2210088C2 (ru) * | 1999-07-01 | 2003-08-10 | Войсковая часть 11135 | Способ одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов и устройство для его реализации |
-
2012
- 2012-07-17 RU RU2012130637/28A patent/RU2504731C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2120492A (en) * | 1982-04-22 | 1983-11-30 | Marconi Co Ltd | Apparatus for sensing the direction of a source of radiation of unknown frequency |
SU1737358A1 (ru) * | 1990-01-18 | 1992-05-30 | Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского | Акустооптический анализатор спектра |
RU2210088C2 (ru) * | 1999-07-01 | 2003-08-10 | Войсковая часть 11135 | Способ одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов при минимальном числе неподвижных ненаправленных антенных элементов и устройство для его реализации |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Пуговкин А.В. Акустооптические интерферометры. - Фотоника и оптоэлектроника, 1993, No.4, с.84-95. * |
Пуговкин А.В. Акустооптические интерферометры. - Фотоника и оптоэлектроника, 1993, №4, с.84-95. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112104416A (zh) * | 2019-06-17 | 2020-12-18 | 西安电子科技大学 | 基于双平行马赫增德尔调制器的到达角无模糊测量方法 |
CN112104416B (zh) * | 2019-06-17 | 2021-06-01 | 西安电子科技大学 | 基于双平行马赫增德尔调制器的到达角无模糊测量方法 |
CN111323742A (zh) * | 2020-03-21 | 2020-06-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于曲线阵列的相位干涉仪及其测向方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102944176B (zh) | 一种外差光栅干涉仪位移测量系统 | |
CN110487212B (zh) | 一种基于涡旋光螺旋相位相移干涉检测物体面型装置 | |
US20180364334A1 (en) | Lidar system and method | |
CN102937411B (zh) | 一种双频光栅干涉仪位移测量系统 | |
CN101251484B (zh) | 基于调制的微型傅里叶变换光谱仪 | |
CN111247481B (zh) | 光学装置 | |
US8948603B2 (en) | Optical microphone | |
JP5882673B2 (ja) | 光学式位置測定装置 | |
CN103644848B (zh) | 一种使用双频激光的三维光栅位移测量系统 | |
CN115046482B (zh) | 二维光栅位移测量装置 | |
CN107462159A (zh) | 位移检测装置 | |
JP2012127946A (ja) | 光学式位置測定装置 | |
JP6386337B2 (ja) | 光学式エンコーダ | |
JP2005077337A (ja) | 光学式速度計、変位情報測定装置および搬送処理装置 | |
CN111207673A (zh) | 一种基于等腰三角闪耀光栅结构的位移传感器 | |
CN114877811B (zh) | 一维光栅位移测量装置 | |
CN102914256A (zh) | 基于正交双光栅的同步移相干涉检测装置及检测方法 | |
RU2504731C1 (ru) | Акустооптический интерферометр | |
CN107024176A (zh) | 基于衍射光栅的位移测量系统及方法 | |
CN105698710B (zh) | 一种动态角度测量装置及其应用 | |
CN107063432A (zh) | 一种同时测量超声波方向、声强及频率的光学方法及装置 | |
CN106323163A (zh) | 一种表面3d检测装置及检测方法 | |
TWI522597B (zh) | Angle measurement system | |
CN102589702B (zh) | 一种菲涅尔双面镜干涉成像光谱仪 | |
CN110426397B (zh) | 光学检测系统、装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170718 |