SU1112907A1 - Optical transmitter - Google Patents
Optical transmitter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1112907A1 SU1112907A1 SU823528133A SU3528133A SU1112907A1 SU 1112907 A1 SU1112907 A1 SU 1112907A1 SU 823528133 A SU823528133 A SU 823528133A SU 3528133 A SU3528133 A SU 3528133A SU 1112907 A1 SU1112907 A1 SU 1112907A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- lens
- transmitter
- receiver
- field
- photodetector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
диафрагма и фотодетектор, соединенный с блоком регистрации, св занным с блоком обработки сигнала. С помощью указанного объектива и полевой диафрагмы формируетс поле зрени приемной системы.an aperture and a photodetector connected to a registration unit associated with the signal processing unit. Using the specified lens and field diaphragm, the field of view of the receiving system is formed.
Однако в указанном приемопередающем устройстве недостаточна степень под .авлени фоновых помех на входе детектора и, как следствие этого, недостаточна дальность зондировани .However, in this transceiver, the degree of background noise interference at the detector input is insufficient and, as a result, the sounding range is insufficient.
Цель изобретени -увеличение дальности зондировани в услови х фоновых помех путем их минимизации на входе фотодетектора.The purpose of the invention is to increase the range of sounding in the conditions of background noise by minimizing them at the input of the photodetector.
Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве, содержащем передатчик излучени и приемник, включающий обьектив, полевую диафрагму и фотодетектор, соединенный с блоком регистрации, св занным с блоком обработки сигнала, обьектив выполнен в виде анаморфотной оптической системы из длиннофокусного и короткофокусного элементов, при этом оптическа ось передатчика излучени совмещена с плоскостью симметрии объектива параллельной образующей цилиндрической поверхности длиннофокусного элемента, а фокусные рассто ни элементов объектива св заны соотношениемThe goal is achieved by the fact that in a device comprising a radiation transmitter and a receiver including a lens, a field diaphragm and a photodetector connected to a recording unit associated with the signal processing unit, the lens is made as an anamorphic optical system of a long focus and short focus elements the optical axis of the radiation transmitter is aligned with the plane of symmetry of the lens parallel to the generator of the cylindrical surface of the long-focus element, and the focal distances of the ktiva bonded relation
2 U Уь fi 20S-yLo)2 U Whi fi 20S-yLo)
где fi и f2 - фокусные рассто ни соответственных длиннофокусного и короткофокусного элементов объектива;where fi and f2 are the focal lengths of the respective long-focus and short-focus elements of the lens;
LO-тенева зона локатора, то есть, рассто ние от локатора до точки, где луч передатчика полностью входит поле зрени приемника;The LO shadow region of the locator, i.e., the distance from the locator to the point where the transmitter beam completely enters the field of view of the receiver;
(ро - расходимость луча передатчика; /5- рассто ние между ос ми передатчика и приемника излучени ;(ro is the divergence of the transmitter beam; / 5- the distance between the axes of the transmitter and the radiation receiver;
у - угол между оптическими ос ми передатчика и приемника излучени .y is the angle between the optical axes of the transmitter and the radiation receiver.
На фиг.1 приведена схема расположени элементов предлагаемого приемопередающего устройства; на фиг.2 - схема, иллюстрирующа принцип работы предлагаемого устройства; на фиг.З - блок схемы устройства.Figure 1 shows the layout of the elements of the proposed transceiver; Fig. 2 is a diagram illustrating the principle of operation of the proposed device; FIG. 3 is a block diagram of the device.
Приемопередающее устройство содержит передатчик 1 излучений, приемник 2 излучени , состо щий из длиннофокусного формирующего элемента обьектива - анаморфота 3, короткофокусного формирующего элемента объектива-анаморфота 4, полевой диафрагмы 5, фотодетектора 6. соединенного с блоком регистрации 7, св занным с блоком 8 обработки сигнала. Одна из плоскостей симметрии приемника приTransceiver unit contains radiation transmitter 1, radiation receiver 2 consisting of a long focus lens forming element - an anamorph 3, a short focus lens forming element of an anamorph lens 4, a field diaphragm 5, photo detector 6. connected to a recording unit 7 connected with signal processing block 8 . One of the planes of symmetry of the receiver when
пересечении с цилиндрической поверхнотью длиннофокусного формирующего элемента объектива-анаморфота образует пр мую линию. Приемник 2 и передатчик 1the intersection with the cylindrical surface of the long-focusing forming element of the anamorphic objective lens forms a straight line. Receiver 2 and transmitter 1
расположены в непосредственной близости один от другого, причем оптическа ось передатчика расположена в плоскости симметрии приемника, котора параллельна цилиндрической поверхности длиннофокуснего формирующего элемента объективаанаморфота 3.located in close proximity to one another, with the optical axis of the transmitter located in the plane of symmetry of the receiver, which is parallel to the cylindrical surface of the long-focusing lens forming element anamorphic 3.
Устройство работает следующим образом (см, фиг.2),The device works as follows (see, figure 2),
С помощью передатчика 1 формируютс световые импульсы, которые распростран ютс вдоль оптической оси передатчика и рассеиваютс от лоцируемых объектов, расположенных на пути распространени этих импульсов. Рассе нное назад излучение поступает на объектив приемника 2. В приемной системе формируютс различные по величине углы пол зрени в двух взаимноперпендикул рных направлени х, совпадающих с плоскост ми симметрии указанногоBy means of the transmitter 1, light pulses are generated, which propagate along the optical axis of the transmitter and are scattered from objects being located along the propagation path of these pulses. The scattered back radiation enters the lens of the receiver 2. In the receiving system, various largest field angles are formed in two mutually perpendicular directions coinciding with the symmetry planes of the indicated
объектива. В плоскости, проход щей через оптические оси приемника и передатчика, формируетс наиболъшее значение угла пол зрени , а в ортогональной плоскости величина пол зрени , совпадающа с углом расходимости лоцирующего пучка (позицией 9 обозначено поперечное сечение передаваемого пучка).lens. In the plane passing through the optical axes of the receiver and transmitter, the largest field of view angle is formed, and in an orthogonal plane the value of the field of view coinciding with the angle of divergence of the locating beam (position 9 indicates the cross-section of the transmitted beam).
Угол раскрыти приемника в плоскости, проход щей через оптические оси приемника и передатчика представлен соотношением . (i8-yU)The angle of the receiver in the plane passing through the optical axes of the receiver and transmitter is represented by the relation. (i8-yU)
f2U f2U
а в плоскости ей ортогональнойand in its plane orthogonal
d „d „
ffНа фиг.2 изображено взаимное расположение приемника и передатчика и сечение пол зрени приемной системы 10 дл ff Figure 2 shows the relative position of the receiver and transmitter and the cross-section of the field of view of the receiving system 10 for
двух моментов времени ti и t2. Пунктиром показано сечение пол зрени приемной системы известного устройства. На фиг.2 видно , что площадь поперечного сечени пол зрени предлагаемого устройства меньше,two times ti and t2. The dotted line shows the cross section of the field of view of the receiving system of the known device. 2, it can be seen that the cross-sectional area of the field of view of the device proposed is smaller,
чем у известного. Следовательно и величина телесного угла приемной системы у предлагаемого устройства на фиксированной дальности меньше, чем у известного. Так как величина фоновых помех, поступающих наthan the famous. Consequently, the magnitude of the solid angle of the receiving system of the proposed device at a fixed range is less than that of the known. Since the magnitude of the background noise coming in
вход фотодетектора, пропорциональна величине телесного угла приемника, то на вход фотодетектора в предлагаемом устройстве поступает меньше фоновых помех, чем у известного. Дальность локации обратно пропорциональна величине фоновых засветок , поступающих на вход фотодетектора, поэтому предлагаемое устройство позвол ет в услови х фоновых засветок (например днем)увеличить дальность локации посравнению с известным. Работа устройства в целом показана на фиг.З. Формируемый передатчиком 1 мощный импульс, рассеиваетс в атмосфере и частично попадает на приемное устройство 2. Далее сигнал направл етс в блок регистрации 7 и затем в блок 8 обработки. Регистратор представл ет собой аналого-цифровой преобразователь, работающий в реальном масштабе времени и удовлетвор ющий параметрам сигнала по временному разрешению и динамике (например Ф-707,7). В качестве блока обработки может быть использован вычислительный комплекс на базе любой серийно выпускаемой- ЦВМ (например Электроника-60) и программно реализующий алгоритм обработки данных в зависимости от типа решаемой задачи (например вычисление прозрачности атмосферы , расчет метеорологической дальности видимости и т.д.). Мощность засветки на входе фотодетектора определ етс выражением P(t)Pc(t)+ N,(2) .где Po(t)- мощность обратно рассе нного излучени - сигнала: N - мощность фоновой засветки. В свою очередь, уровень фоновой засветки определ етс как N Q А ЛЯ К, В,(3) где Q- телесный угол пол зрени приемника; А - площадь входной апертуры приемного телескопа: АЯ-спектральный интервал; Kjt - коэффициент пропускани приемного телескопа дл длины волны Я; . Bji - спектральна ркость участка небосвода в зондируемом направлении. Дальность локации определ етс из уравнени лазерной локации K-jgii -т где К - аппаратурна константа; В|| - коэффициент обратного рассе ни ; Т-коэффициент пропускани атмосферы; К - дальность зондировани . Из соотношени (3) и (4) наход т максимальную дальность зондировани ( 4) К-/,|-Т V Из выражени (5) следует, что с уменьшением фоновой засветки дальность зондировани возрастает. В свою очередь, мощность фоновой засветки приемной системы пропорциональна величине пол зрени приемной системы, см. выражение(3). В предлагаемом устройстве в результате применени анаморфотной оптической системы , ориентированной определенным образом по отношению к передатчику излучени , поле зрени приемной системы представл ет собой телесный угол, оптимизированный по отношению к размерам лоцируемого пучка. Сравнива между собой телесные углы пол зрени приемных систем известного и предлагаемого устройства (см. фиг.2), можно определить во сколько раз величины фоновых засветок, поступающих на вход фотодетектора отличаютс одна от другой Il Sl IX „--JTLIn Т2 S2 где TI и Т2 - соответственно телесный угол пол зрени известного и предлагаемого устройств; Si и $2 - площадь сечени пол зрени известного и предлагаемого устройств соответственно на одинаковом удалении от локатора . Дл известного устройства при равенстве угла зрени приемной системы двум значени м угловых размеров лоцируемого пучка величина Si, определ етс Si 4 лт 12 г где г- радиус сечени лоцируемого пучка. Площадь сечени пол зрени предлагаемого устройства может быть оценена по расчетам описанного пр моугольника вокруг фигуры сечени , при этом эта оценка несколько завышена S2 8r Таким образом, величина К дл этих усовий составл ет 1,5, т.е. во столько раз в предлагаемом устройстве величина фоновых засветок на входе фотодетектора меньше. Примером реализации данного устройтва вл етс оптический локатор, состо щий из приемника и передатчика излучени . В состав передатчика входит источник злучени и передающа антенна. В качесте источника излучени может быть испольован оптический квантовый генератор АРЗНИ-207, а в качестве передающей аненны - зеркально-линзовый объектив типа ТО-1.000. Приемник излучени состоит из бьектива, полевой диафрагмы и фотодетекора . В качестве обьектива приемника могутthe input of the photodetector is proportional to the magnitude of the solid angle of the receiver, then the input of the photodetector in the proposed device receives less background noise than the known one. The distance of the location is inversely proportional to the amount of background light entering the photodetector input, therefore, the proposed device allows, under background light conditions (for example, during the day), to increase the distance of the location in comparison with the known one. The operation of the device as a whole is shown in FIG. The powerful pulse generated by the transmitter 1 is scattered in the atmosphere and partially falls on the receiving device 2. The signal is then sent to the recording unit 7 and then to the processing unit 8. The recorder is a real-time analog-to-digital converter that satisfies the signal parameters for time resolution and dynamics (for example, F-707.7). As a processing unit, a computing complex can be used on the basis of any commercially available digital computer (for example, Electronics-60) and a software-based data processing algorithm, depending on the type of task being solved (for example, the calculation of atmospheric transparency, the calculation of meteorological visibility range, etc.) . The power of the light at the input of the photodetector is determined by the expression P (t) Pc (t) + N, (2). Where Po (t) is the power of the back scattered radiation signal: N is the power of the backlight. In turn, the level of ambient light is defined as N Q A L N K, B, (3) where Q is the solid field angle of view of the receiver; And - the area of the entrance aperture of the receiving telescope: AY-spectral interval; Kjt is the transmittance of the receiving telescope for the wavelength I; . Bji is the spectral brightness of a portion of the sky in the probed direction. The distance of the location is determined from the laser location equation K-jgii -t where K is a hardware constant; In || - backscatter coefficient; T-transmittance of the atmosphere; K - sounding distance. From the relation (3) and (4) the maximum sensing range is found (4) K - /, | -T V From the expression (5) it follows that with decreasing background illumination the sensing range increases. In turn, the background illumination power of the receiving system is proportional to the field of view of the receiving system, see expression (3). In the proposed device, as a result of using an anamorphic optical system oriented in a certain way with respect to the radiation transmitter, the field of view of the receiving system is a solid angle optimized with respect to the dimensions of the beam being located. Comparing the solid angles of the field of view of the receiving systems of the known and proposed device (see FIG. 2), it can be determined how many times the magnitudes of the background light entering the photodetector input differ from one another Il Sl IX „--JTLIn T2 S2 where TI and T2 is, respectively, the solid angle of the field of view of the known and proposed devices; Si and $ 2 is the cross-sectional area of the field of view of the known and proposed devices, respectively, at the same distance from the locator. For a known device with equal angle of view of the receiving system with two values of the angular dimensions of the beam to be located, the value of Si is determined as Si 4 lt 12 g where r is the radius of the section of the beam being located. The sectional area of the field of view of the proposed device can be estimated from the calculations of the described rectangle around the sectional figure, while this estimate is somewhat overestimated. S2 8r Thus, the value of K for these conditions is 1.5, i.e. so many times in the proposed device, the amount of background light at the input of the photodetector is less. An example implementation of this device is an optical locator consisting of a receiver and a transmitter of radiation. The transmitter includes a source of radiation and a transmitting antenna. An ARZNI-207 optical quantum generator can be used as a radiation source, and a TO-1.000 type lens / mirror lens can be used as a transmitting antenna. The radiation receiver consists of a lens, a field diaphragm and a photo detector. As a lens of the receiver can
использоватьс цилиндрические линзы с фокусными рассто ни ми fi 1200 мм и f2 280 мм. .Cylindrical lenses with focal lengths fi 1200 mm and f2 280 mm are used. .
Полева диафрагма представл ет собой круглое (1 мм) или пр моугольное (1 х 1 мм) отверстие в непрозрачном экране, который установлен в фокальной плоскости приемного объектива на его оптической оси. ВThe field diaphragm is a round (1 mm) or rectangular (1 x 1 mm) hole in an opaque screen that is installed in the focal plane of the receiving lens on its optical axis. AT
качестве фотодетектора может использоватьс фотоэлектронный умножитель ФЭУ84 .A photomultiplier tube PMT84 can be used as a photodetector.
Предлагаемое устройство обладает большей дальностью локации в услови х фоновых засветок при одинаковых весогабаритных характеристиках, чем прототип.The proposed device has a greater range of location in conditions of background illumination with the same weight and dimensional characteristics than the prototype.
Фмг.2Fmg.2
Фиг.33
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823528133A SU1112907A1 (en) | 1982-12-23 | 1982-12-23 | Optical transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823528133A SU1112907A1 (en) | 1982-12-23 | 1982-12-23 | Optical transmitter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1112907A1 true SU1112907A1 (en) | 1992-09-15 |
Family
ID=21041273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU823528133A SU1112907A1 (en) | 1982-12-23 | 1982-12-23 | Optical transmitter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1112907A1 (en) |
-
1982
- 1982-12-23 SU SU823528133A patent/SU1112907A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
За вка DE № 1853594, кл. G 01 W 1 /00. 1980. Проблемы дистанционного зондировани атмосферы. Сборник статей. СО АН СССР. Институт оптики атмосферы. Томск, 1976. с. 25. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6687033B2 (en) | Optical scanning device | |
WO2021168832A1 (en) | Laser detection system and vehicle | |
KR20200102900A (en) | Lidar device | |
RU173766U1 (en) | Laser location device for a given area of space | |
JP2007333592A (en) | Distance measurement device | |
RU2113717C1 (en) | Laser system of optoelectronic object detection | |
US6717654B1 (en) | Combined range-finding, sighting and scanning system and method | |
SU1112907A1 (en) | Optical transmitter | |
Ayoub et al. | Modified range equation for exact modeling and design optimization of active laser remote sensing systems | |
US3634011A (en) | Optical range finder | |
JPH0444204B2 (en) | ||
EP0301947B1 (en) | Optoelectric device for the detection and localisation of the source of a beam | |
JP2644130B2 (en) | Target detector that eliminates sensitivity within a predetermined distance | |
RU186704U1 (en) | Laser location device for a given area of space | |
USH1742H (en) | Glint responsive parametric amplified phase conjugate signal laser radar | |
US4742222A (en) | Selective optical detector apparatus utilizing longitudinal chromatic aberration | |
RU1464676C (en) | Method of measuriong atmospheric refrection | |
CN114174763A (en) | Distance measuring device and distance measuring system | |
JPH06331732A (en) | Optical distance sensor | |
US20020145723A1 (en) | Technique for lowering the noise/signal ratio of a range finder | |
US11372109B1 (en) | Lidar with non-circular spatial filtering | |
CN212275965U (en) | Shading assembly | |
SU1337737A1 (en) | Photoelectric shadow device | |
RU176400U1 (en) | INFRARED LASER SCANNING DEVICE | |
RU596069C (en) | Device for optical atmospheric sounding |