Вплив модулятора і фотоприймача на вихідний сигнал оптичного спектроаналізатора


Анотація

У статті досліджується запропонована фізико-математична модель когерентного оптичного спектроаналізатора (КОС), що використовує в якості пристроїв введення та виведення сигналів матричного модулятора світла і приймача випромінювання. Ця модель дозволяє визначити спотворення у вихідному сигналі спектроаналізатора і похибки у визначенні просторової частоти досліджуваного сигналу. Дослідження цієї моделі показало, що вид сигналу на виході КОС залежить від розмірів пікселів матриць модулятора і приймача, а також від аберацій і діаметра вхідної зіниці Фур'є-об'єктива. Сигнал представляє згортку ідеального спектра вхідного сигналу з дискретним просторовим спектром пропускання модулятора з подальшою згорткою з дискретною чутливістю матричного приймача випромінювання. Це означає, що спектр досліджуваного сигналу спотворюється просторовим спектром модулятора і матричною структурою приймача випромінювання. Важливою особливістю сигналу є його незалежність від фазового зсуву, який обумовлений зміщенням центру модулятора щодо оптичної осі спектроаналізатора. Вихідний сигнал КОС складається з нескінченного числа дифракційних максимумів, кожен з яких має три максимуми, відстань між якими пропорційна просторовій частоті досліджуваного сигналу. Положення (частота) максимумів визначається розміром пікселя, а їх ширина - розміром модулятора. Отримано формули для визначення просторової частоти досліджуваного сигналу, які суттєво відрізняються від традиційної формули і залежать від положення центрального і бокових максимумів в дифракційному максимумі. Похибка вимірювання частоти залежить від розміру пікселя приймача, фокусної відстані Фур'є-об'єктива і розміру матриці модулятора. Розроблено методику визначення похибки вимірювання просторової частоти гармонійного сигналу. Похибка визначається як різниця між істинною частотою, що відповідає положенню центра дифракційного максимуму, і виміряної частотою, що відповідає положенню центра пікселя, який має максимальний сигнал.

Бібліографічний опис

 
ДСТУ ГОСТ 7.1:2006 У транслітерації (формат Harvard)
 
Kolobrodov, V. H. Influence of the Matrix Structure of the Modulator and Detector on the Optical Spectrum Analyzer Output Signal / Kolobrodov, V. H., Tymchik, G. S., Mykytenko, V. I., Kolobrodov, M. S., Lutsiuk, M. M. // Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv. – 2018. – № 72. – с. 78-85. Kolobrodov, V. H., Tymchik, G. S., Mykytenko, V. I., Kolobrodov, M. S., Lutsiuk, M. M. (2018) Influence of the Matrix Structure of the Modulator and Detector on the Optical Spectrum Analyzer Output Signal. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv., no. 72, pp. 78-85.
 

Повний текст:


Посилання


Kolobrodov V. G., Tymchyk G. S. (2014) Prykladna dyfraktsiina optyka [Applied Diffractive Optics]. Kyiv, NTUU KPI, 312 p.

Okan K.E. (2007) Diffraction, Fourier Optics and Imaging. Wiley & Sons, 428 p. DOI:10.1002/0470085002

Bogatyireva V.V, Dmitriev A.L. (2009) Opticheskie metody obrabotki informatsii [Optical Methods of Information Processing].ITMO University, St. Petersburg, 74 p.

Keysesent D. (1980) Optical processing of information. Mir Publ., Moscow, 350 p.

Kolobrodov V.H., Tymchyk H.S. and Kolobrodov M.S. (2015) Koherentni optychni spektroanalizatory [Coherent optical spectrum analyzer], Kyiv, Politekhnika Publ., 180,p.

Kolobrodov V.G., Tymchik G.S. and Nguyen Q.A. (2013) The problems of designing coherent spectrum analyzers. Eleventh International Conference on Correlation Optics. DOI: 10.1117/12.2049587

Kolobrodov V.G., Tymchik G.S. and Kolobrodov M.S. (2015) The diffraction limit of an optical spectrum analyzer. Twelfth International Conference on Correlation Optics. DOI: 10.1117/12.2228534

Harvey J.E. (2009) Analysis and design of wide-angle foveated optical systems based on transmissive liquid crystal spatial light modulators. Optical Engineering, Vol. 48, Iss. 4, pp. 043001. DOI: 10.1117/1.3122006

Kuz’min M.S. and Rogov S.A. (2015) Optical Fourier processor with a liquid-crystal information-input device. Journal of Optical Technology, Vol. 82, Iss. 3, pp. 147. DOI: 10.1364/jot.82.000147

Driggers R.G., Friedman M.H. and Nichols J. (2012) Introduction to Infrared and Electro-Optical Systems. Artech House, London, 534 p.

Vollmerhausen R.H., Reago D. and Driggers R.G. (2010) Analysis and evaluation of sampled imaging systems. SPIE, Washington, 288 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.20535/RADAP.2018.72.78-85

##submission.copyrightStatement##

##submission.license.cc.by4.footer##