SU680438A1

SU680438A1 - Оптический анализатор опектра

Info

Publication number: SU680438A1
Application number: SU762334084A
Authority: SU
Inventors: В.А. Жогликов; Б.В. Кияшко
Original assignee: Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт
Priority date: 1976-03-12
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1980-06-15

Description

Изобретение относится к измерительной технике в области статистической радиофизики и предназначено для спектрального анализа в некогерентном свете процесса, записанного в яркостном виде на носителе.

Наиболее близким из известных по технической сущности является оптический анализатор спектра, содержащий оптически связанные источник света, конденсор, эталонный модулятор, объектив, фотоэлектрический преобразова- ^,0тель и регистратор [ 1 ].

Целью изобретения является повышение скорости анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в анализаторе, содержащем оптически связанные ¹⁵источник света, конденсор, носитель с записью исследуемых сигналов, эталонный модулятор, объектив, фотоэлектрический преобразователь и регистратор, в качестве источника света использован протяженный источник, излучающий уз- ²⁰кий спектр, например натриевая газоразрядная лампа, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде матрицы фотоприемников.

На чертеже изображена схема предлагаемого анализатора.

Анализатор содержит протяженный по оси х источник 1 света, например натриевую газоразрядную лампу, конденсор 2, носитель 3 с записью исследуемого сигнала, эталонный модулятор 4, объектив 5, матричный фотоэлектрический преобразователь 6, расположенный в фокальной плоскости объектива 5, с фокусным расстоянием F и регистратор 7.

Эталонный модулятор 4 содержит два скрещенных поляризатора 8 и 9, оптические оси которых установлены под углом 45° к осям х и у. Между поляризаторами установлена двоякопреломляющая призма 10, оптическая ось которой расположена в плоскости х z. В качестве матричного преобразователя 6 можно использовать одномерную матрицу (линейку фотоприемников для одноканального анализа) или двумерную матрицу фотоприемников для многоканального анализа. Можно использовать также видикон, экран которого представляет собой матрицу из независимых фотоприемников. При этом видикон выполняет только функцию фотоэлекгрическо4· го преобразования, функцию интегрирования выпблянет объектив 5 (в анализаторах спектра _;с временным интегрированием видикон выполняет функцию интегратора). Анализатор работает следующим образом. Пучок лучей, формируемый протяженным источником 1 света и конденсором 2, освещает носитель 3 с записью исследуемого сигнала f (х). Каждый световой луч, прошедший через носитель 3, формирует на выходе поляризатора 8 две световые волны равной амплитуды, поляризованные по осям х и у. Эти две волны, проходя через призму 10, приобретают разность фаз где λ — длина волны света, испускаемого источником 1;

Δπ^)~ разность показателей преломления для двух волн различной поляризации, зависящая от угла а между проекцией светового луча на плоскость (χζ) и оптической осью системы;

% — путь, проходимый лучом внутри призмы. Поскольку оптическая ось кристалла расположена в плоскости (χζ), при небольших углах наклона луча к плоскости (χζ) разность пока-* зателей Δ η ( а ) практически не зависит от этого угла.

Интенсивность луча на выходе поляризатора 9 определяется выражением □ =J₀(4-Cos&4’)= 3_o[l-co=>^zsn (<*)£] , Поскольку путь 8 , проходимый лучом в призме 10, линейно связан с координатой х, зависимость интенсивности луча 1₀ от координаты х определяется исследуемым-сигналом, и интенсивность луча на выходе поляризатора 9 имеет вид — постоянные, определяемые углом при вершине и соотношением оснований призмы 10;

- коэффициент, зависящий от потерь света в оптической системе.

пучок параллельных лучей, выходягде а и 8 ₀

Каждый щих из модулятора 4 под углом а- к оптической оси анализатора, собирается объективом 5 на один из фотоприемников матрицы преобразователя 6, имеющий координату х ¹ —a F. При. этом освещенность фотоприемника с координатой х‘ равна D/-2 ^Λ Ε(χ')=Κ^ή$ f(x)|4-cos[Go(x')x*-tf(x')]|dl· -D/2 , 4 где

D - размер вдоль оси х пучка света, проходящего через носитель 3, к' — постоянная.

Таким образом, освещенность фотоприемника с координатой х пропорциональна спектральной составляющей сигнала на частоте, определяемой углом.

Поскольку источник 1 света является про, тяженным по оси х, на выходе модулятора 4 йме, ется множество пучков параллельных лучей, причем каждый из пучков выходит под определённым углом а и собирается объективом 5 по оси х на соответствующий фотоприемник преобразователя 6.

Таким образом, в плоскости матрицы преобразователя 6 по оси х формируется амплитудами спектр; сигнала f(x) одновременно во всем диапазоне частот, причем зависимость частоты от координаты х ¹ определяется ш (х‘), а поиск по фазе*/(χ^ζ). Выбор типа кристалла, из которого изготовлена призма 10, срез его граней и их ориентирование относительно оптической оси анализатора позволяют реализовать зависимость to (х') линейной.

Дифракционный предел анализатора определяется линейной апертурой пучков, которая зависит от размеров призмы 10, и поэтому на несколько порядков выше, чем в анализаторе с дифракционными решетками. Это означает, что предлагаемый анализатор позволяет анализировать более высокие пространственные частоты, т. е. может анализировать сигналы, записанные с более высокой информационной плотностью.

Достоинством предложенного анализатора является также возможность параллельного спектрального анализа одновременно нескольких сигналов. Для этого необходимо между объективом 5 и преобразователем 6 поставить цилиндрическую линзу (на чертеже не указана). При этом в плоскости преобразователя 6 амплитудные спектры различных сигналов fj(x’) смещены по координате у¹.

Другим достоинством предлагаемого анализатора является его быстродействие, т. к. скорость анализа зависит только от скорости ввода и вывода информации.

Claims

(54) ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА го преобразовани , функцию интегрировани выпбл нег объектив 5 (в анализаторах спектра; с временным инггегрированием видикон выполн ет функцию интегратора). Анализатор работает следующим образом. Пучок лучей, формируемый прот же1шым источником 1 света и конденсором 2, освещает носитель 3 с записью исследуемого сигнала f (х). Каждый световой луч, прошедший через носитель 3, формирует на выходе пол ризатора 8 две световые волны равной амплитуды , пол ризованные по ос м х и у. Эти две волны, проход через призму 10, приобретают разность фаз (о)Е где А - дпина волны света, испускаемого источником 1; ) - разность показателей преломлени дл двух волн различной пол ризации, зав с ща от угла а между проекцией светового луча на плоскость (xz) и оптической осью системы; - путь, проходимый лучом внутри призмы Поскольку оптическа ось кристалла распол жена в плоскости (xz), при небольших углах наклона луча к плоскости (xz) разность пока- зателей Д п ( а ) практически не зависит от этого угла. Интенсивность луча на выходе пол ризатора 9 определ етс выражением (-Cos&M)Dj(()e, Поскольку путь , проходимый лучом в призме 10, линейтю св зан с координатой х, зависимость интенсивности луча IQ от координа ты X определ етс исследуемым-сигналом, и интенсивность луча на выходе пол ризатора 9 имеет вид a-KtW -co.(()«j|l где а и И Q - посто нные, определ емые углом при вершине и соотношением оснований призмы 10; К - коэффициент, завис щий от потерь света Б оптической системе . Каждый пучок параллельных лучей, выход щих из модул тора 4 под углом а к оптической оси анализатора, собираетс объективом 5 на один из фотоприемников матрицы преобразовател 6, имеющий координату х -or F. При этом освещенность фотоприемника с координатой х равна D/Q Е(Х )К 5 {()(;)(x)|d) -D/2, /Десх.(х )Ц)«; с.(х )-(К; D - размер вдоль оси х пучка света, проход щего через носитель 3, k- посто нна . Таким образом, освещенность фотоприем ика с координатой х пропорциональна спектральной составл ющей сигнала на частоте, определ емой углом. Поскольку источник 1 света вл етс про , т женным по оси х, на выходе модул тора 4 име , етс множество пучков параллельных лучей, причем каждый из пучков выходит под определённым углом а и собираетс объективом 5 по оси X на соответствующий фотоприемник преобразовател 6. Таким образом, в плоскости матрицы преобразовател 6 по оси X формируетс амплитудный спектр; сигнала f(x) одновременно во всем диапазоне частот, причем зависимость частоты от координаты х определ етс oJ (х ), а поиск по (х ). Выбор типа кристалла, из которого изготовлена призма 10, срез его граней и их ориентирование относительно оптической оси анализатора позвол ют реализовать зависимость Lu(x) линейной. Дифракционный предел анализатора определ етс линейной апертурой пучков, котора зависит от размеров призмы 10, и позтому на несколько пор дков выше, чем в анализаторе с дифракционными решетками. Это означает, что предлагаемый анализатор позвол ет анализировать более высокие пространствеиные частоты, т. е. может анализировать сигналы, записанные с более высокой информационной плотностью. Достоинством предложенного анализатора вл етс также возможность параллельного спектрального анализа одновременно нескольких сигналов. Дл этого необходимо между объективом 5 и преобразователем 6 поставить цили1Щрмческую линзу (на чертеже не указана). При зтом в плоскости преобразовател 6 амплитудные спектры различных сигналов fj(x) смещены по координате у. Другим достоинством предлагаемого анализатора вл етс его быстродействие, т. к. скорость анализа зависит только от скорости ввода и вывода информации. Формула изобретени Оптический анализатор спектра, содержащий оптически св занные источник света, конденсор, эталонный мо о л тор, объекгив, фотоэлектрический преобразователь и регистратор, отличающийс тем, что, с келью увелич 1(и

56804386

скорости анализа, источник света выполнен вИсточники информации,

виде прот женного источника .монохроматичес-прин тые вовшмание при жспергизе

кого излучени , а фотоэлектрический преобра-1. Авторское свидетельство СССР № 148120,

эователь - в виде матрицы фотонриемников.кп. 21 d, 1971.